miRNA与心脏发育和心脑血管系统疾病（四）心脑血管疾病的miRNAs生物标志物

心脑血管疾病 (CVD) 包括影响心脏和血管的一系列疾病，是全球发病和死亡的主要原因。找到可靠的生物标志物来评估和控制 CVD 风险对于早期诊断和干预至关重要。微小 RNA (miRNA) 已成为基因表达的关键调控因子，并调控健康和疾病中的复杂细胞过程。已知 miRNA 靶向并调节参与心脑血管疾病发生发展过程的基因表达，包括炎症、氧化应激、脂质代谢和内皮功能。

miRNA 表达异常与多种心脑血管疾病有关，包括冠状动脉疾病 (CAD)、心肌梗塞、心律失常以及心力衰竭。miRNA 反映细胞过程的变化、组织特异性表达，以及存在于血液和其他体液中且易于测量的特性，使 miRNA 成为 CVD 生物标志物和治疗靶标的理想选择。

过去 10 至 15 年间，大量研究调查了血液中细胞外miRNA作为心血管疾病诊断和预后无创性生物标志物的效用。人们关注循环微小RNA，是因为细胞外微小RNA有几个特点，包括高稳定性、对降解酶的抵抗力、容易检测，以及其在血浆或血清中的表达水平可能反映细胞内微小RNA表达受心脑血管疾病影响。人类组织和体液样本库一直是miRNA生物标志物研究的重要资源，很多研究都用存档的血浆或血清来研究细胞外miRNA。

早期研究将细胞外miRNA作为心脑血管疾病的诊断生物标志物，包括急性心肌梗塞（AMI）和急性冠状动脉综合征（ACS）。2010年，研究报道，AMI患者血浆中miR-1水平升高。随后，其他研究检验了细胞外miRNA升高作为AMI和ACS早期生物标志物的临床价值。

在AMI中，myomiR（例如，miR-208b）水平在症状出现后3小时升高，90天后仍可能保持较高。Wang等人的研究表明，AMI患者血浆中miR-1、-133、-499和-208a水平升高，但诊断AMI的效用不如肌钙蛋白。一些研究发现细胞外miRNA的检验指标优于肌钙蛋白，而另一些研究则表明细胞外miRNA的效用较差。

总体而言，细胞外miRNA作为AMI和ACS的生物标志物，其效用可能与肌钙蛋白相当。虽然细胞外miRNA可能无法提高与肌钙蛋白相比的AMI诊断准确性，但一些研究显示，与动脉粥样硬化相关的循环miRNA水平可能有助于区分MI的类型（例如，I型和II型）。例如，富含内皮细胞、与动脉粥样硬化相关的机械敏感miRNA——miR-663b的血液总水平，在区分AMI患者和对照组方面，表现出95%的敏感性、90%的敏感性和90%的准确性。但在该领域仍有待进一步研究。

循环miRNA在预测冠状动脉疾病（CAD）和心肌梗塞（MI）方面受到了广泛关注。2010年，Fichtlscherer等比较了8名稳定期CAD患者和8名健康对照组的血浆miRNA谱。在CAD组中，miRs-126、-17、-92（内皮细胞相关）、-145（平滑肌细胞相关）和-155的水平均低于对照组，而miRs-133和-208a（心肌相关）的水平则高于对照组。其他研究发现，CAD患者全血中与动脉粥样硬化相关的miRNA水平低于健康人。类似地，朱等研究发现，不稳定型心绞痛或AMI患者血浆或外周血单核细胞（PBMCs）中的miR-155水平比胸痛综合征患者低；血管病变2-3支的患者，miR-155水平又比1支或0支的患者更低。相反，另一组报告称，稳定型或不稳定型心绞痛患者血浆miRNA（miRs-1、-122、-126、-133a、-133b、-199a、-337、-433和-485）水平升高。不同组合的miRNA可以将稳定型心绞痛患者和对照组，以及不稳定型心绞痛患者和对照组在超过87%的情况下区分开来，但没有组合能区分稳定型和不稳定型心绞痛。虽然这些研究表明循环miRNA谱可能有助于区分经血管造影确诊的CAD患者和无明显CAD的患者，但不同研究结果差异很大。目前，还没有哪种miRNA被公认为CAD的最佳指标，要让循环miRNA谱在临床中应用，还需要更多研究。

数项研究考察了基础循环miRNA水平与事件性MI之间的关联。Zampetaki等人研究发现，10年随访期内，血浆中miRs-126、-197和-223水平与心肌梗塞（MI）显著相关。有趣的是，他们发现这些血浆miRNA来源于血小板。

Bye等评估了血清miRNA水平在预测HUNT研究队列中致命性AMI的效用，该队列持续了10年的观察期。他们使用实时定量PCR（RT-qPCR）技术鉴定了10种在发生致命性MI的参与者和风险因素匹配的对照组（未发生MI）之间差异表达的miRNA。其中两种循环miRNA（miRs-424和-26a）与致命性MI风险存在性别特异性关联，并确定了一个由5种miRNA组成的模型，该模型在预测两性未来AMI方面具有最高的预测能力（正确分类率为77.6%）。将这5种miRNA添加到评分（FRS）中，显著提高了接收者操作特征曲线（ROC）下的面积（AUC）。随后，他们又确定了另外5种血清miRNA（miRs-21、-26a、-29c、-144和-151a），它们与FRS结合，可以预测致命性或非致命性MI（ROC AUC为0.68）。

Keller等人评估了五种不同的细胞外miRNA（miRs-34a、-223、-378、-499和-133）预测总体死亡率和/或心血管事件的能力。这些miRNA已知与各种心血管疾病病理生理学相关，研究人员使用RT-qPCR技术分析了DETECT和SHIP研究参与者的血浆样本。基于miRNA测定值的评分与总体死亡率相关，且与已有的风险评分（如FRS或SCORE）无关。将这五种miRNA添加到基于FRS或SCORE的风险分层模型中，有助于提高死亡率预测的准确性。

另一组尝试在斯德哥尔摩研究的60岁参与者中识别与主要不良心血管事件（MACE）相关的血浆miRNA标记物。该组鉴定了16对相互作用的miRNA，与MACE相关。miR-320b出现在所有相互作用对中，其水平升高与心肌梗死风险的逐渐增加相关。

Wang等人筛选了10名冠状动脉疾病(CAD)患者和10名健康对照者的血清或外周血单核细胞(PBMC)合并样本，以及暴露于缺氧的内皮细胞。作者发现了五种miRNA（miRs-10a、-126、-210、-423和-92a），这些miRNA在CAD患者和缺氧内皮细胞的血浆和外周血单核细胞(PBMC)中均被检测到且表达异常。他们还在CAD患者和对照组的不同队列中测试了这五种miRNA，并发现miRs-10a和-423是预测CAD的最佳候选，但仅miR-423与非致命性心肌梗死风险相关。将miR-423与基于传统危险因素的模型相结合，能提高预测性能。

一些研究表明细胞外miRNA在心力衰竭诊断和预后中的潜在作用。Tijsen及其同事的一项早期研究比较了心力衰竭患者和非心力衰竭的呼吸困难患者以及健康对照组的血浆细胞外miRNA谱。他们发现，miR-423水平升高能预测心力衰竭。随后，其他研究小组报道了测量其他细胞外miRNA（包括miR-1、miR-21、miR-126和miR-499）在心力衰竭中的诊断效用。

两组研究了心力衰竭保留射血分数（HFpEF）患者和心力衰竭射血分数降低（HFrEF）患者的血浆miRNA谱。Wong等鉴定出6种miRNA能区分HFpEF和对照组，以及4种miRNA（miR-125a、miR-190a、miR-550a和miR-638）能区分HFpEF和HFrEF。这些选择性的miRNA组合比N末端前脑钠肽的鉴别力更强。Watson等鉴定出5种miRNA（miR-375，miR-146a，miR-30c，miR-328，miR-221）其在HFpEF和HFrEF之间差异表达。这些miRNA中没有一种在预测心衰方面优于BNP，但将BNP与任何一种或这些miRNA联合使用，能提高其鉴别能力。

细胞内miRNA表达已被证明在心律失常的发生发展中发挥重要作用，包括miR-328，该miRNA在犬类房颤模型的心房肌中发现升高。在接受心脏手术的房颤患者的心房右心房中，miR-328也升高。miR-328的过表达提高了房颤的易感性，通过调节编码L型钙通道的基因。

随后，一些研究小组还研究了循环的miRNA是否可作为房颤的生物标志物。McManus及其同事检查了弗雷明汉心脏研究参与者的全血miRNA谱，发现miRs-328、-150、-331和-28的水平在患有房颤的参与者中较低，但在调整年龄、性别和技术因素后，只有miR-328水平的降低具有显著性。

刘等检查了血浆中miRNA表达谱，发现与健康对照组相比，只有miR-150的水平在这些患者中显着降低。其他研究小组已经确定了各种miRNA（包括miRs-214、-342、-29b、-21和miR-150）的细胞外水平，作为房颤的预测指标。

尽管这些研究中预测房颤的细胞外miRNA之间存在很少的重叠，但应该注意到所研究人群的临床特征也存在相当大的差异。最后值得一提的生物标志物研究是Silverman及其同事的研究，他们检查了与猝死或心律失常相关的血浆细胞外miRNA谱。在一项冠状动脉疾病患者的嵌套病例对照研究中，这些患者在随访中出现猝死（SCD），作者发现miRs-150、-29a和-30a水平与SCD风险增加4.8倍相关。有趣的是，他们的生物信息学分析表明这些miRNA与细胞凋亡、纤维化和炎症有关，从而支持了这些生物标志物的生物学基础。

虽然上述人类血液研究表明，细胞外miRNA有望成为心血管疾病风险和预后的非侵入性生物标志物，但迄今为止鉴定的细胞外miRNA谱在不同研究之间通常显示出较差的可重复性。这些差异阻碍了细胞外miRNA谱的临床应用，可能主要源于细胞外miRNA测量的研究方法差异。细胞外miRNA作为临床生物标志物的开发，很大程度上取决于识别导致研究间变异性的因素，并建立标准化的细胞外miRNA测量方案。

鉴于我们对miRNA在心血管疾病中的作用、miRNA的组织特异性以及其在血浆等体液中表达检测的便捷性有了越来越深入的了解，细胞外miRNA有望成为诊断和治疗靶点。上文提到的急性冠脉综合征（ACS）、急性心肌梗死（AMI）、冠状动脉疾病（CAD）、心力衰竭和心律失常患者的研究，这些研究提供了支持这一前景的证据。

然而，目前尚缺乏将细胞外miRNA作为CVD生物标志物用于临床的证据。细胞外miRNA检测尚未提高包括LDL胆固醇、高敏感性肌钙蛋白和N末端脑钠肽在内的现有生物标志物的诊断或预后能力。此外，该领域的主要挑战在于miRNA检测方法缺乏标准化以及临床终点评估的差异。虽然这可能部分归因于细胞外miRNA的相对低浓度，但为了使细胞外miRNA成为个性化心血管护理的可靠生物标志物，需要在更大规模的前瞻性研究中开展精心设计的临床试验，并采用标准化方案。