摘要
近年来，微小RNA这类转录后调控非编码小RNA在心脑血管疾病发病中的作用引起越来越多学者的关注。微小RNA-17-92基因簇是目前研究得较为深入的微小RNA之一，可通过多种机制参与动脉粥样硬化发病，与冠心病、缺血性卒中以及心脏疾病等多种心脑血管疾病发病有着紧密的联系。
心脑血管疾病是一类临床常见疾病，具有致死率和致残率高、缺乏有效的早期诊断和预警方法等特点，严重危害中老年人群的健康。目前，其病因和发病机制尚未完全阐明。微小RNA（microRNA，miRNA）为一类长约22个核苷酸的基因转录后调控小分子RNA[1,2]。目前发现的miRNA种类已多达数千种，这些miRNA分子构成庞大的调控网络，调节着人体超过1/3基因的表达。miRNA（miR）-17-92基因簇是目前研究较多，同时也是研究较为深入的miRNA基因簇，被誉为'癌基因'[3]。近年来，越来越多的研究发现，miR-17-92基因簇可能与心脑血管疾病的发病相关，而且研究已经取得了一定的进展。本文就miR-17-92基因簇在心脑血管疾病中的研究进展进行综述。
1993年，Lee等[1]通过研究秀丽隐杆线虫的lin-4基因发现了首个miRNA。2000年，Reinhart等[4]发现了第2种miRNA，即Let-7。此后，学者通过各种实验手段陆续从不同物种中发现新的miRNA。目前在人体中被发现的miRNA有3 479种（http://rfam.xfam.org）。miRNA的发现是基因转录后调控领域的里程碑。
miRNA从转录到加工成熟需要经过多种酶的切割。首先，miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ作用下转录生成包含2个核苷酸环状结构的初级产物pri-miRNA[5,6]，Drosha在辅助因子DGCR8的帮助下识别pri-miRNA，并将其茎环状结构剪切下来，生成长度约70个核苷酸的前体pre-miRNA，茎环状结构之外的部分大多在细胞核内被降解[7]。之后，转运蛋白Exportin 5识别pre-miRNA的环状结构并与之结合，将细胞核内的pre-miRNA转运到细胞质[8]。细胞质中的pre-miRNA在RNaseⅢ酶Dicer的切割下，最终生成长约22个核苷酸的双链RNA[9,10]。该双链RNA随后解旋，其中一条链与Argonaute蛋白结合，形成基因沉默复合物RISC，该复合物与靶基因mRNA的3'UTR区结合，导致靶mRNA发生降解或翻译抑制[11]。
miRNA基因可位于蛋白编码基因的内含子区，也可位于长链非编码RNA的内含子区内，部分miRNA基因与长链非编码RNA基因的外显子区重叠，有些甚至可与基因的内含子和外显子同时重叠[12]。miRNA基因可以以单拷贝形式存在，也可成簇聚集在染色体的某些区域形成基因簇，通过一个共同启动子转录生成多顺反子，再经过加工生成多个独立的成熟miRNA分子。基因簇的各个成员在功能上往往具有叠加效应，可共同协调某些生物活动，或者在某些生物活动中起到类似的生物效应，以保证生命活动顺利而有序地进行[13]。
人类miR-17-92基因簇位于13号染色体长臂miR-17宿主基因的非蛋白编码区内，占该基因800个核苷酸长度，可转录生成miR-17、miR-18a、miR-19a、miR-20a、miR-19b和miR-92a 6种成熟的miRNA分子。miR-17-92基因簇包含miR-106b-25和miR-106a-363两个旁系同源基因簇，其中miR-106b-25基因簇位于7号染色体q22.1区MCM7基因的第13内含子区内，可编码生成miR-106b、miR-93和miR-25 3种成熟RNA，而miR-106a-363基因簇则位于10号染色体q26.2区域，可编码生成miR-106a、miR-18b、miR-20b、miR-19b-2、miR-92a-2和miR-363 6种成熟RNA[14]。miRNA与靶基因mRNA的3'UTR区结合主要依赖于其5'端长度为2~8个核苷酸的种子序列[6]。根据种子序列的不同，又可将miR-17-92基因簇和两个旁系同源基因簇分为miR-17、miR-18、miR-19和miR-92 4个家族。
miR-17-92基因簇有丰富的生物学功能，其家族成员可单独或共同调节多达数十种靶基因的表达，在骨骼、肺和心脏的正常发育中起重要的作用。miR-17-92基因簇敲除的小鼠会出现严重的骨骼畸形、肺功能发育不全和心室间隔缺损，且常在出生后不久就死亡[15,16]。此外，miR-17-92基因簇还与免疫系统的正常发育有关，敲除miR-17-92基因簇的小鼠促凋亡蛋白Bim表达异常增多，B淋巴细胞在祖细胞和前细胞阶段发育被抑制，导致细胞成熟障碍，成熟B淋巴细胞生成减少[15]。miR-17-92基因簇调节异常与肺癌、胰腺癌、肾癌以及多种血液系统肿瘤等多种肿瘤的发生相关[14,17]。越来越多的证据表明，miR-17-92基因簇可能与心脑血管疾病的发生和发展有关。
动脉粥样硬化的病因极其复杂，是多种因素综合作用的结果。其机制涉及多种假说，如炎症因子损伤、氧化应激、脂质浸润、内皮细胞功能紊乱、血流动力学、平滑肌克隆以及遗传因素等。miR-17-92基因簇可能也在其发病中扮演重要角色。
血管内皮细胞损伤是动脉粥样硬化发病的初始环节。缺氧诱导因子1α（Hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）是血管内皮细胞功能紊乱时释放的炎性介质之一。HIF-1α的释放可加重动脉粥样硬化局部炎症反应，导致动脉粥样硬化斑块不稳定，进而促进其发展[18,19]。Akhtar等[20]的研究发现，HIF-1α可通过上调miR-19a表达，促进动脉粥样硬化发展和单核细胞聚集，与未进行特殊处理的小鼠比较，行动脉部分结扎的HIF-1α基因和载脂蛋白E基因敲除动脉粥样硬化小鼠miR-19a表达水平降低，同时动脉粥样硬化斑块面积、单核细胞聚集以及CXCL1生成均显著减少。Akhtar等[20]的研究发现，HIF-1α可能通过触发miR-19a介导的白细胞趋化因子CXCL1的表达和白细胞聚集，从而引发后续的一系列炎症反应，最终促进动脉粥样硬化的发展。
过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1α，PGC-1α）是一种良好的抗动脉粥样硬化物质。一方面PGC-1α与线粒体数量及功能呈正相关，在维持血管内皮细胞功能稳定中起着重要的作用[21]；另一方面，PGC-1α在内皮细胞中还有抗氧化损伤以及减缓细胞凋亡等作用[22]。Xue等[23]的研究发现，miR-19b表达上调可显著降低动脉血管内皮细胞PGC-1α蛋白的表达，进而引发内皮细胞功能发生紊乱；此外，miR-19b过表达可引起血管内皮细胞活性过氧化物发生聚集，导致内皮细胞异常凋亡。Xue等[23]的研究表明，miR-19b可能通过抑制PGC-1α蛋白表达，引起血管内皮细胞功能发生紊乱，从而参与到动脉粥样硬化发病机制中。
miR-17-92基因簇的重要成员miR-17和miR-20a可能与单核-巨噬细胞系统介导的动脉粥样硬化有关。单核细胞向巨噬细胞分化是一个重要的生理过程，同时也是动脉粥样硬化发生的重要过程，而缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factors，HIF）在这一分化过程起着重要的调节作用。Poitz等[24]研究发现，HIF基因是miR-17和miR-20a的重要靶基因之一，单核细胞向巨噬细胞分化时miR-17和miR-20a的表达均显著下调，而在过表达miR-17和miR-20a分子的宫颈癌细胞株模型中，HIF基因mRNA和蛋白的表达被抑制，表明miR-17和miR-20a参与了HIF介导的单核细胞向巨噬细胞分化过程。
巨噬细胞吞噬胆固醇并转变为泡沫细胞是动脉粥样硬化发病的重要环节之一，而三磷酸腺苷结合盒转运子A1（ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1）是巨噬细胞胆固醇逆向转运的关键分子，可介导单核巨噬细胞内胆固醇流出，并提高高密度脂蛋白胆固醇水平[25,26,27]。Lv等[28]通过实时荧光定量PCR和western blot两种方法发现，miR-19b可显著抑制人单核巨噬细胞和小鼠腹膜巨噬细胞ABCA1的表达；进一步的功能验证发现，用miR-19b作用于载脂蛋白基因敲除小鼠时，血浆高密度脂蛋白胆固醇水平降低，而低密度脂蛋白胆固醇水平增高，且动脉粥样硬化斑块面积增大，表明miR-19b可能通过抑制ABCA1基因的表达，促进巨噬细胞内胆固醇聚集和泡沫细胞形成，导致动脉粥样硬化发生和发展。
以上研究表明，miR-17-92基因簇可通过调节炎症因子和血管保护因子等的释放，调控单核细胞向巨噬细胞分化过程，抑制巨噬细胞摄取胆固醇等多种途径，参与到动脉粥样硬化发病机制中。这些发现为动脉粥样硬化治疗提供了新的靶点，而针对这些通路进行功能研究将有助于阐释动脉粥样硬化的发病机制，为心脑血管疾病的治疗提供新思路。
冠心病严重威胁着我国中老年人群的健康，1990至2013年，缺血性心脏疾病在中老年人群中的死亡率占所有死亡原因的第1位，而在东亚地区其死亡率占所有死亡原因的第2位[29]。冠心病病因复杂，目前其发病机制尚未完全阐明，而miR-17-92基因家族成员可能与冠心病的发病有关。
一些研究曾探讨miR-17-92基因家族成员与冠心病的关系，然而结果并不一致。Fichtlscherer等[30]通过实时荧光定量PCR法检测36例稳定型冠心病患者和17名健康者血浆microRNA表达情况。结果表明，稳定型冠心病患者血浆miR-17和miR-92a水平显著低于健康者。然而，Ren等[31]通过Taqman低密度芯片检测13例不稳定性心绞痛和13例非心原性胸痛患者血浆miR-17-92基因簇成员水平发现，不稳定型心绞痛患者miR-17-92基因簇各成员水平均显著高于非心原性胸痛患者，miR-17-92基因簇可能是不稳定性心绞痛的新标志物。Ren等[31]推测，miR-17-92基因簇的表达在急性心肌梗死与稳定型冠心病患者之间会呈现出完全不一样的表达谱。与Ren等[31]的研究结果相似，Chen等[32]通过实时荧光定量PCR法检测112例参与者（包括健康对照20例、冠状动脉狭窄<75%的患者33例和冠状动脉狭窄≥75%的患者59例）血浆miR-17-5p水平发现，冠状动脉狭窄≥75%的患者血浆miR-17-5p水平显著高于另外两组参与者，且血浆miR-17-5p水平与冠心病患者冠状动脉狭窄程度相关，是独立的新危险因素。Chen等[32]的研究结果表明，血浆miR-17-5p水平是诊断起始和进展期冠心病的敏感而又特异的标志物。此外，Liu等[33]通过实时荧光定量PCR检测81例冠心病患者和50例健康者血浆miR-17、miR-18a和miR-92a水平发现，冠心病患者miR-18a和miR-92a水平显著低于健康者，而miR-17水平显著高于健康者。此外，Liu等[33]还发现，miR-17水平与总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇以及载脂蛋白B水平呈正相关，而miR-92a水平与高密度脂蛋白胆固醇水平呈正相关。Liu等[33]的研究结果表明，miR-17-92基因簇可能与血脂水平以及冠心病的发病有关。
这些研究表明，miR-17-92基因簇在冠心病患者中的表达与健康人群比较存在显著的差异，可能是冠心病发病的血液标志。然而，这些研究的结果并不完全一致，结论尚存在争议。部分研究纳入的样本量较少，而且不同研究的样本纳入标准相差较大，这可能是不同研究之间结果相差较大的原因之一。miR-17-92基因簇是否可作为冠心病发病的标志物仍需要更多大样本和有严格样本纳入标准的研究来证实。
缺血性卒中是导致成年人死亡和残疾的主要原因[34,35]。我国的缺血性卒中的死亡率为157/100 000，已超过心脏病，成为致死率最高的疾病[34]。目前我国缺血性卒中形势严峻，其病因学研究是当前研究的重点之一，而miR-17-92基因簇可能与缺血性卒中的发病有关。
研究表明，miR-17-92基因簇可能是辅助诊断缺血性卒中的良好标志物。Jickling等[36]采用微阵列芯片法和反转录实时荧光定量PCR法，检测24例急性缺血性卒中患者和24例健康者外周血白细胞miR-19a的表达情况，结果表明miR-19a在外周血白细胞的表达显著低于健康者。而Wu等[37]采用实时荧光定量PCR法检测106例急性缺血性卒中患者和120例健康者血清miR-17-5p的表达情况发现，急性缺血性卒中患者血清miR-17-5p水平是健康者的9.9倍；多因素logistic回归分析表明，miR-17-5p水平是急性缺血性卒中的独立危险因素。Wu等的研究结果表明，miR-17-5p可能是急性缺血性卒中的良好诊断标志物。与Wu等[37]的研究结果类似，Kim等[38]采用实时荧光定量PCR法检测83例急性缺血性卒中患者和37例对照者（控制血管危险因素或其他神经系统问题但无卒中的患者）血浆miR-17的表达情况发现，急性缺血性卒中患者血浆miR-17水平显著高于对照者；随访发现，miR-17与缺血性卒中复发相关。
研究还发现，miR-17-92基因簇可能与缺血性卒中发病后的神经系统重塑以及功能恢复有关。Xin等[39]通过对大鼠大脑中动脉实施2 h闭塞建立缺血性卒中模型，24 h后静脉注射富含miR-17-92簇成员的多能间充质基质细胞外泌体，观察缺血性卒中后大鼠大脑神经系统重塑以及功能恢复情况。结果表明，miR-17-92基因簇可显著改善大鼠的神经功能，可促进神经生发、少突胶质细胞生成和突触重建。进一步研究发现，miR-17-92基因簇可通过激活PI3K、蛋白激酶B以及糖原合酶激酶3β等通路，参与到缺血性卒中神经系统重塑和功能恢复中。此外，Liu等[40]发现，缺血性卒中小鼠神经祖细胞miR-17-92基因簇表达上调，而miR-17-92基因簇过表达可促进神经祖细胞增殖，而阻断miR-17-92基因簇成员miR-18a和miR-19a的表达可抑制神经祖细胞增殖，表明miR-17-92基因簇可能在维持神经祖细胞的功能上有重要作用。
冠心病和心律失常等心脏疾病正严重危害人类的健康，心脏疾病已成为目前导致人类死亡的主要疾病。研究发现，miR-17-92基因簇在心脏的正常生长发育中有重要的作用，敲除miR-17-92基因簇可导致小鼠发生严重的心室间隔缺损，引起致死性心脏疾病[15]，该发现引发人们对miR-17-92基因簇在心脏病领域的广泛关注。近年研究表明，miR-17-92基因簇调节紊乱可能与多种心脏疾病发病相关。
心肌细胞是一种高度分化细胞，与神经元细胞相似，心肌细胞基本失去增殖能力。由于缺乏再生能力，病理情况下引起的心肌细胞坏死成为导致心脏衰竭和死亡的主要原因。心肌细胞损伤和坏死后的修复和再生是心脏疾病治疗的重点研究方向。Chen等[41]通过敲除小鼠miR-17-92基因簇，观察该基因簇对心脏发育的影响。结果显示，miR-17-92基因簇是胚胎、出生后以及成年小鼠心脏发育的必需成分，过表达miR-17-92基因簇可显著改善小鼠心肌梗死状况；进一步研究发现，miR-17-92基因簇可通过与PTEN结合，发挥其促心肌细胞增殖作用。Chen等[41]的研究结果表明，miR-17-92基因簇可能是心肌坏死修复和心脏再生的良好治疗靶标。
然而，目前对miR-17-92基因簇在心脏病理生理中的作用仍存在争议。Danielson等[42]通过建立过表达miR-17-92基因簇的小鼠模型，研究miR-17-92基因簇在心肌和心脏平滑肌形态发育及功能的作用。结果表明，过表达miR-17-92基因簇可导致小鼠发生致死性肥厚型心肌病和心律失常。研究还发现，miR-17-92基因簇与PTEN基因表达呈负相关。此外，Danielson等[42]还发现，结合素43可能是miR-17-92基因簇的靶基因之一，过表达miR-17-92基因簇可显著抑制结合素43的表达。Danielson等[42]推测，过表达的miR-17-92基因簇可能通过与PTEN和结合素43结合，引起小鼠发生致死性肥厚型心肌病和心律失常。此外，Li等[43]通过显微注射技术向斑马鱼受精卵注射不同浓度的miR-19b，观察miR-19b对斑马鱼受精卵发育的影响。结果表明，过高浓度的miR-19b可导致斑马鱼心脏发育不全，表现为心包积液、心率过缓和心脏循环障碍。进一步研究发现，miR-19b可能通过与Wnt信号通路上的CTNNB1基因mRNA结合，影响心脏的发育[43]。
综上所述，miR-17-92基因簇可通过多种途径参与到动脉粥样硬化机制中，与冠心病、缺血性卒中、肥厚型心肌病和心率失常等多种心脑血管系统疾病的发病有关。miR-17-92基因簇在冠心病和缺血性卒中患者中的表达与健康者比较存在显著差异，可能是冠心病和缺血性卒中发病的标志。然而，在miR-17-92基因簇表达检测方面，不同研究的结论尚存在分歧。个别研究用于表达检测的样本量较少，偶然因素的影响较大。此外，部分研究的病例排除和纳入标准较为简单，疾病分级不明确，这可能是不同研究间结果偏差较大的原因之一。在miR-17-92基因簇对心脑血管系统疾病的作用机制方面，目前相关研究还比较少，已有的研究不够深入，一些结论尚需要更多研究来验证。心脑血管疾病是一类病因复杂的疾病，其病因学研究的进一步完善，将有助于推动其防治。因此，进一步明确该基因簇在心脑血管疾病发病机制中的作用，将对心脑血管疾病的防治有重要的意义。虽然目前关于miR-17-92基因簇与心脑血管系统疾病的相关性研究还处在起步阶段，但其在心脑血管系统疾病诊断和治疗方面展现出的潜在价值毋庸置疑。相信随着研究的不断深入，miR-17-92基因簇将会有广阔的应用前景。
参考文献（略）
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