房颤与微小RNA
微小RNA（microRNA，miRNA）是一类长约22个碱基的不编码蛋白质的单链RNA分子，它主要通过与mRNA的3’-非翻译区相结合，调节蛋白质的表达。大量研究显示，微小RNA是房颤发生发展的重要调控分子。
一、miRNA概述
miRNA是一类对基因表达调控起关键调控作用的内源性非编码小核苷酸，功能性或成熟miRNA长约22个核苷酸，广泛存在于动物、植物、微生物等有机体中。1993年Lee等首次在秀丽隐杆线虫中发现对蛋白表达起调控作用的miRNA-Lin4。
大约有60%的miRNA位于基因间隔区，其余40%则位于蛋白编码基因或其他转录元件的内含子上，编码miRNA的DNA在细胞核内由RNA聚合酶Ⅱ转录生成较大的pri-miRNA，随后在核糖核酸酶Drosha的作用下生成长约70个核苷酸的单链pre-miRNA，其部分碱基互补而形成茎环结构。Pre-miRNA在核输出因子的作用下进入细胞质中，核糖核酸酶Dicer将其剪切成约为22个核苷酸长度的miRNA*miRNA双链。在解螺旋酶的作用下，成熟miRNA解离，其中一条链装配入RNA诱导的沉默复合物（RNA-induced silencing complex，RISC），通过与靶mRNA 3’-非翻译区完全或不完全互补结合，完全降解靶mRNA或抑制靶mRNA的翻译。通常有功能的miRNA在它的5’端含有与靶mRNA完全互补的7～8个核苷酸，即种子序列，且其他碱基与靶mRNA部分互补，互补程度越高mRNA降解的可能性越大。靶mRNA上更多的结合位点可以增加miRNA与靶mRNA结合的概率和作用，miRNA的发现丰富了人们对蛋白质合成控制的认识，补充了在RNA水平对靶mRNA分子进行更迅速和有效的调节，展现了细胞内基因表达调控全方位、多层次的网络系统。
miRNA是表达丰富的一类RNA，占人类基因组的3%，大约参与调控30%的蛋白质编码基因。迄今为止，miRBase（http：//microRNA.sanger.ac.uk）数据库公布的成熟miRNA序列达到28 645个，其中2588个是人源性的成熟miRNA。miRNA在细胞增殖、分化、代谢与死亡中发挥着重要的调节作用，miRNA也是人类重大疾病包括肿瘤、中枢神经系统疾病和心血管系统疾病如房颤等的重要调控分子。
二、miRNA与心房重构
房颤发生的重要原因是心房的病理性重构，即心房结构重构和心房电重构。心房电重构是指心房肌细胞中的离子通道如钠、钾、钙通道等发生功能和表达的改变，通道间的平衡被打破，从而诱发房颤。心房的结构重构是指心房间质纤维化、蛋白沉积、细胞凋亡等组织结构的改变，使心房上电传导的完整性受到破坏，引发房颤。心房的电重构和结构重构是房颤发生和维持的重要病理因素。研究表明，miRNA对心房的电重构和结构重构有重要调节作用，这是其参与房颤发生的重要原因。
（一）miRNA与心房电重构
新近研究表明，多个miRNA通过调节不同的离子通道参与了房颤的发生，干预这些miRNA的表达对房颤具有治疗作用。
1.miR-328
第一个对心房电重构具有调节作用的miRNA是miR-328。有研究发现，miR-328在犬房颤模型中升高了3.9倍，在房颤患者中升高了3.5倍。利用腺病毒感染犬心房和小鼠转基因技术使miR-328过表达，可使犬和小鼠的房颤易患性升高、L-型钙电流降低、动作电位时程缩短。miR-328抑制剂能抑制房颤的发生，应用基因敲除技术降低内源性miR-328也能降低房颤的易患性，进一步研究证实了编码L-型钙通道α1c和β1亚单位的基因CACNA1C（calcium voltage-gated channel subunit alphal 1c）和CACNB1（calcium voltage-gated channel auxiliary subunitbeta）是miR-328调控的下游靶点，明确了miRNA-328是调控房颤电重构的关键分子。
2.miR-26
房颤犬心房中miR-26的表达降低。有研究应用miR-26抑制剂抑制小鼠心脏miR-26的表达后，经电刺激诱导的房颤诱发率与持续时间均较对照组明显增加，而应用腺病毒载体过表达miR-26则小鼠的房颤诱发率明显降低，提示miR-26表达降低是房颤发生的原因之一，过表达miR-26对房颤具有潜在治疗作用。房颤时核转录因子——活化T细胞核因子（nuclear factor of activated T cell，NFAT）表达增加是miR-26表达降低的原因；miR-26直接作用靶点是编码Kir2.1通道蛋白的KCNJ2，miR-26表达降低会导致Kir2.1表达增加，IK1电流加大，从而促进房颤的发生。
3.miR-1
miR-1是调节缺血性心律失常的重要分子。缺血患者心肌miR-1水平为正常心肌的2.8倍。同样，大鼠心肌缺血模型中缺血区miR-1水平为正常心肌的2.6倍，在体给予miR-1反义寡聚核苷酸（anti-miR-1 oligonucleoti-des，AMO-1）可明显抑制缺血性心律失常的发生。miR-1对其靶基因GJA1（编码CX43蛋白）和KCNJ2（编码IK1通道蛋白）的直接调控作用是其调节缺血性心律失常的主要机制。另外，miR-1对与心律失常发生密切相关的兴奋收缩耦联和细胞内钙信号通路也有影响，心室肌细胞过表达miR-1可增加内向的钙电流幅度，促进肌浆网钙离子释放，提高胞浆钙火花发生的频率。在异丙肾上腺素诱导下，过表达miR-1可触发明显的心律失常。由于GJA1、KCNJ2以及钙调控失衡也是房颤发生的原因，以上研究提示miR-1也可能参与房颤的发生。有研究发现，兔心房快速起搏后，miR-1表达量增加，而编码延迟整流钾电流的KCNE1和KCNB2表达降低。当过表达miR-1后，兔心房有效不应期缩短，房颤诱导率增加。
4.miR-208a
miR-208a是一个心肌特异表达的miRNA，其对心肌肥厚具有重要调节作用。当敲除miR-208a后，小鼠有自发性房颤出现，但其具体机制仍不清楚。
5.miR-499
miR-499在房颤患者心房中的表达较正常组增加2.33倍，与此同时编码小电导钙激活钾通道SK3的表达量降低46%。进一步研究发现，miR-499对SK3的编码基因KCNN3具有直接调节作用。miR-499是否对房颤的发生有直接调控作用仍需实验证实。
6.miR-21
miR-21在慢性房颤患者心房中的表达量较窦性心律患者明显增加，而编码L型钙通道的CACNA1C表达减少，二者呈负相关，miR-21能够直接抑制靶基因CACNA1C和CACNB2的表达，进而减低L型钙电流。目前，miR-21对房颤的直接作用仍缺乏实验证据。
（二）miRNA与心房结构重构
间质纤维化是心房结构重构的主要病变，这将导致心房的电活动割裂，形成折返环，诱发和维持房颤。miRNA也参与了心房间质纤维化这一病理过程，多个miRNA通过不同机制调节纤维化的发生。
1.miR-133和miR-590
有研究发现，持续给予尼古丁后，实验动物的房颤易患性和持续时间明显增加；同时检测发现房颤时，犬心房组织miR-133和miR-590表达水平下调。在培养的心房成纤维细胞中转染miR-133和miR-590后，转化生长因子β1（transforming growth factorβ1，TGF-β1）及其Ⅱ型受体（TGF-βRⅡ）的表达降低。以上研究表明尼古丁通过下调miR-133和miR-590的表达，减弱了二者对靶基因TGF-β1和TGF-βRⅡ的抑制，导致胶原沉积增加，诱发心肌纤维化，为房颤的发生提供了易损基质。
2.miR-21
miR-21是较早发现的对心肌纤维化具有重要调节作用的miRNA。当抑制其表达时，小鼠压力负荷诱导心力衰竭模型的心肌间质纤维化明显减轻，其机制为直接作用于靶基因SPRY1（sprouty homologue 1），进而间接抑制细胞外调节蛋白激酶-丝裂原活化蛋白激酶活性。在大鼠的心力衰竭模型中，应用miR-21抑制剂处理后，心房组织中靶基因SPRY1表达增加，Ⅰ、Ⅲ型胶原表达减少，间质纤维化减轻，同时，房颤持续时间缩短，说明miR-21通过改变心房结构重构参与了房颤的发生。另有研究发现，miR-21在慢性房颤患者中的表达增加，进一步研究发现miR-21表达上调是由p21-Rac1/结缔组织生长因子/赖氨酰氧化酶通路所调节。
3.miR-26
miR-26不但参与了心房的电学重构，也调节了心脏结构重构。miR-26在房颤犬中表达下调，当抑制miR-26的表达后，其靶基因瞬时受体电势通道3（transient receptor potential channel 3，TRPC3）表达上调，从而导致成纤维细胞激活，胶原分泌增加，心房间质纤维化。
4.miR-29
miR-29是一个抑制心肌纤维化的miRNA。它通过直接靶向调节Ⅰ和Ⅲ型胶原、原纤蛋白、弹性蛋白的表达，抑制心肌梗死小鼠的间质纤维化。在房颤患者和充血性心力衰竭犬心房组织中，miR-29的表达下调，而Ⅰ和Ⅲ型胶原等纤维化蛋白表达上调。当过表达miR-29后，胶原的合成受到显著抑制，心房间质纤维化减轻。
三、循环血miRNA与房颤
血浆中可以检测到miRNA，其已成为临床上疾病的诊断标志物之一。目前，多个基于循环血中miRNA的诊断试剂处于临床研究阶段，如miR-1用于心肌梗死的诊断，miR-151用于预测抑郁症治疗的有效性。房颤患者血浆中的多个miRNA表达也发生了变化，其中miR-21、miR-29b、miR-150、miR-328、miR-409-3p、miR-432的表达均下调，提示这些miRNA有可能成为房颤的诊断标志物。miRhythm研究（ThemiRhythm study）发现，血浆miR-21、miR-150与房颤具有相关性。
四、小结
以上研究表明，miRNA通过调节心房重构参与了房颤的发生和持续，干预某一种miRNA的表达，则能对房颤的发生起到治疗作用。
目前，基于miRNA靶点对房颤的主要干预策略是：对于在房颤时表达增加且有促进作用的miRNA，应用其抑制剂，降低其异常上调；而对于在房颤时表达降低且对房颤有抑制作用的miRNA，应用其拟似剂，恢复其表达。为恢复疾病时表达减少的miRNA，可采用化学合成的方法合成miRNA的拟似物或是应用病毒载体过表达miRNA；而抑制异常增加的miRNA表达的方法包括应用miRNA的反义寡核苷酸、miRNA的海绵体（即合成一段能够通过不完全互补配对吸附多个miRNA的RNA序列）或是miRNA清除剂（即含有两个与目的miRNA完全互补序列的单链RNA）。
已经有基于miRNA靶点的药物进入临床试验阶段，如miR-122的反义抑制剂对丙型病毒性肝炎的治疗已经进入Ⅱ期临床试验，由脂质体包裹的miR-34拟似物MRX34对癌症的治疗处于Ⅰ期临床试验。可见，基于miRNA靶点的疾病治疗具有现实可行性。目前，基于miRNA靶点的房颤治疗仍处于临床前阶段，尚未进入临床研究阶段。这与房颤疾病自身的特点有关系，也与miRNA靶点的局限性有关。目前，限制miRNA治疗房颤的原因包括：①现有miRNA在房颤中的作用多从动物实验获得，考虑到人房颤机制的复杂性，miRNA在临床患者中的有效性仍有待证实；②miRNA具有多靶点特性，全身给药，其副作用将会非常广泛，具有很强的不确定性，目前尚无法做到心房靶向给药；③miRNA的治疗药物仍不成熟，其脱靶效应明显，会引起许多副作用。尽管如此，miRNA仍在房颤的治疗中具有巨大潜力，随着相关技术的进步，其必将在房颤的治疗中发挥重要作用。
（潘振伟）
参考文献
1.Ambros V.microRNAs：tiny regulators with great potential.Cell，2001，107（7）：823-826.
2.Berezikov E.Evolution of microRNA diversity and regulation in animals.Nat Rev Genet，2011，12（12）：846-860.
3.Luo X，Pan Z，Shan H，et al.MicroRNA-26 governs profibrillatory inward-rectifierpotassium current changes in atrial fibrillation.J Clin Invest，2013，123（5）：1939-1951.
4.Callis TE，Pandya K，Seok HY，et al.MicroRNA-208a is a regulator of cardiac hypertrophy and conduction in mice.JClin Invest，2009，119（9）：2772-2786.
5.Ling TY，Wang XL，Chai Q，et al.Regulation of the SK3 channel by microRNA-499—potential role in atrial fibrillation.Heart Rhythm，2013，10（7）：1001-1009.
6.Barana A，Matamoros M，Dolz-Gaitón P，et al.Chronic atrial fibrillation increases micr-oRNA-21 in human atrial myocytes decreasing L-type calcium current.Circ Arrhythm Electrophysiol，2014，7（5）：861-868.
7.Thum T，Gross C，Fiedler J，et al.MicroRNA-21 contributes to myocardial disease by stimulating MAP kinase signalling in fibroblasts.Nature，2008，456（7224）：980-984.
8.Cardin S，Guasch E，Luo X，et al.Role for microRNA-21 in atrial profibrillatory fibrotic remodeling associated with experimental postinfarction heart failure.Circ Arrhythm Electrophysiol，2012，5（5）：1027-1035.
9.Adam O，Löhfelm B，Thum T，et al.Role of miR-21 in the pathogenesis of atrial fibrosis.Basic Res Cardiol，2012，107（5）：278-284.
10.Harada M，Luo X，Qi XY，et al.Transient receptor potential canonical-3 channel-dependent fibroblast regulation in atrial fibrillation.Circulation，2012，126（17）：2051-2064.
11.van Rooij E，Sutherland LB，Thatcher JE，et al.Dysregulation of microRNAs after myocardial infarction reveals a role of miR-29 in cardiac fibrosis.Proc Natl AcadSci U S A，2008，105（35）：13027-13032.
12.Dawson K，Wakili R，Ordög B，et al.MicroRNA29：a mechanistic contributor and potential biomarker in atrial fibrillation.Circulation，2013，127（14）：1466-1475，1475e1-1475e28.
13.Weckbach LT，Grabmaier U，Clauss S，et al.MicroRNAs as a diagnostic tool for heart failure and atrial fibrillation.Curr Opin Pharmacol，2016，27：24-30.
14.McManus DD，Tanriverdi K，Lin H，et al.Plasma microRNAs are associated with atrial fibrillation and change after catheter ablation（the miRhythm study）.Heart Rhythm，2015，12（1）：3-10.