心肌肥厚是心脑血管事件的独立危险因素。多种刺激因素如压力负荷、神经体液因子等均可引起心肌细胞肥大。心肌细胞肥大伴随在多种心血管疾病的进展过程中。心肌肥厚的调控是多因素参与的过程，涉及多种肥厚相关基因或蛋白表达的异常变化，例如，心肌肥厚早期基因表达、心肌肥厚信号转导和Calcineurin-NFAT ₃等，抑制心肌肥厚的发生和发展，理想的方式是通过多基因或多靶点调控，而且，心肌肥厚过程往往并不单纯是某一种靶点活性的变化，还涉及其表达的增多或减少，因此单纯的抑制剂或激活剂具有很大局限性。寻找能够调节多种基因或蛋白表达进而调控心肌肥厚的发生与发展的新途径，成为当前该领域研究的主攻方向。近年来，大量研究已经证明miRNAs在调控心血管疾病的发生与发展中扮演重要角色，包括心肌肥厚、心肌梗死、心力衰竭、心肌纤维化和心律失常等。本节对参与心肌肥厚过程的相关miRNA进行分析。

后负荷（afterload）是指心肌收缩之后所遇到的阻力或负荷，又称压力负荷。左心室的后负荷主要取决于主动脉的顺应性、外周血管阻力、血液黏度、循环血容量。其中，外周血管阻力为最重要因素，临床上常以此作为左心室后负荷的指标。主动脉缩窄法是研究压力后负荷所引起的心肌肥厚的常用动物模型，该模型可以引起心脏机械性的压力超负荷，并引起心肌肥厚。尽管该模型不能完全模拟人类心肌肥厚的心室重构，但是可用于研究心肌肥厚发生发展过程，重要的是其能很好地模拟由血流动力学超负荷引起左心室肥厚的发生发展过程。

Rho家族蛋白是Ras超家族中最早被克隆的蛋白，主要包括RhoA、RhoB和RhoC，具有GTP酶活性。目前RhoA是Rho蛋白家族中研究最多的成员之一。RhoA通过影响下游靶蛋白，进而调控细胞反应，例如收缩、增生和凋亡等。异常RhoA激活可以引起多种疾病的发生，如动脉粥样硬化、高血压以及心肌肥厚等病理变化的发生。研究发现主动脉缩窄法制备压力负荷心肌肥厚模型中， miR-133a的表达水平明显下降 ^［1］。进一步体外或在体研究表明， miR-133a在心肌肥厚的发生发展过程中具有重要作用，其潜在的作用靶点可能是通过调控RhoA表达进而影响心肌肥厚的病理过程。

钙调磷酸酶是一种Ca ^2﹢/CaM依赖的丝/苏氨酸蛋白酶，由催化和调节亚基组成，广泛分布于脑、心肌和T淋巴细胞等组织细胞中。研究发现，心肌肥厚时Calcineurin通过活化T细胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFAT），促使NFAT转位入核，进而调控心肌肥厚基因表达。最近研究表明，在压力负荷动物模型中，Calcineurin表达明显升高的同时伴有 miR-133表达明显下降。应用环孢素A（cyclosporine A）抑制心肌细胞内钙调磷酸酶活性后，可明显逆转心肌肥厚时miR-133表达下降的现象，提示 miR-133与Calcineurin之间存在相互调控的关系，Calcineurin可能是 miR-133的潜在作用靶点，进而影响心肌肥厚的发生和发展 ^［2］。除 miR-133外，miR-1同样已被证实，具有调控Ca ^2﹢-CaM-Calcineurin-NFAT信号通路的作用。

GATA-4（GATA binding factor-4，GATA-4）是机体内的重要细胞核转录因子，在胚胎期和新生小鼠的心脏、肝脏和内胚层中均有表达。现已证实，GATA-4在心脏生长发育、心肌肥厚和抗凋亡等方面发挥着重要的调节作用。在压力负荷动物模型中，负荷1周后， miR-26表达下调，而在其下调的同时，心肌组织中GATA-4的表达升高。应用腺病毒将外源性 miR-26转染入细胞后，具有抑制由内皮素-1（endothelin-1）介导的GATA-4表达升高的作用，而且 miR-26的这一作用呈浓度依赖性。相反，如果抑制细胞中 miR-26的表达，则会明显增大细胞体积 ^［3］。同样在压力负荷心肌肥厚模型中还发现 miR-214表达增高，进一步的研究证实 miR-214具有抑制EZH2（enhancer of zeste homolog 2，EZH2）蛋白生成的作用，进而影响EZH2下游调节基因 Sixl的表达变化，最终影响心肌肥厚过程。

Ras家族作为GDP/GTP调节的分子开关，是目前研究最多、也是最为清楚的细胞内信号转导调控蛋白之一。Ras活化后具有促细胞质内Raf磷酸化的功能，磷酸化形式的Raf通过激活MAPK激酶，从而激活细胞外信号调节激酶（ERK）1/2通路，最终引起心肌肥厚。有研究报道，在由去氧肾上腺素诱导的心肌肥大模型中检测到 miR-378表达下调，而过表达 miR-378则可以有效地抑制心肌肥厚的发生。进一步研究分析发现 miR-378靶向调控Ras通路上游的生长因子受体结合蛋白2（growth factor receptor bound protein2，Grb-2），通过抑制该蛋白的表达从而对Ras通路起到负性调控的作用，最终影响MAPK/ERK和PI3K/AKT两条通路的激活 ^［4］。

组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）是一类对染色体结构起修饰和对基因表达起调控作用的重要蛋白酶。近年来研究证实不同的组蛋白去乙酰化酶参与不同的心脏疾病。HDAC是 miR-21作用靶点，研究证实，在压力负荷动物模型中抑制 miR-21表达，可以改善心脏功能，抑制心肌肥厚发生，然而 miR-21在心肌肥厚中的具体作用机制仍然存在争论。最近研究发现 miR-21在病理性心肌肥厚中并不具有重要作用，支持该研究结果的主要证据是相较于野生型小鼠，miR-21-null小鼠并没有表现出对不同心肌肥厚刺激的耐受，而且 miR-21表达抑制并不能逆转由压力负荷所引起的心肌肥厚 ^［5］。

缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）普遍存在于人和哺乳动物细胞内，是调控细胞缺氧反应基因的重要转录因子，在维持缺氧环境下细胞生存方面起着重要作用。现已证实，长期的慢性缺氧是诱发心肌肥厚的重要原因之一。在缺氧环境下HIF-1α表达升高，激活TRPC3、TRPC6，促外钙内流，通过激活NFAT并最终引起心肌肥厚。 miR-199a主要表达于心肌细胞中，其主要功能是维持正常心肌细胞大小，同时可能在心肌肥厚中具有一定的作用。生物信息学研究发现，在心肌细胞中，HIF-1α是 miR-199a的潜在作用靶点，因此提示 miR-199a很可能抑制由HIF-1α持续性高表达所引起的心肌肥厚。

糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β）属于丝/苏氨酸蛋白酶家族，在调节细胞分化、增殖和凋亡等方面起着重要作用。证据显示，过表达GSK-3β具有抑制心肌肥厚的作用，而磷酸化GSK-3β蛋白序列上的Ser9则明显阻滞GSK-3β的抗心肌肥大作用，说明GSK-3β是重要的内源性心肌肥大负性调控分子。 miR-199是重要的调控心肌细胞生长发育的miRNA，心肌细胞过表达miR-199引起明显心肌肥大样改变，而这一变化伴随着GSK-3β的改变。在过表达 miR-199的转基因动物中发现， miR-199过表达靶向调节GSK-3β，抑制GSK-3β活性，最终引起病理性心肌肥厚。

线粒体融合蛋白2（mitofusin-2，Mfn2）是线粒体融合蛋白家族的主要成员，是维持线粒体形态、发挥功能所必需的重要分子。随着对Mfn2认识的不断深入，Mfn2在介导线粒体融合之外的功能日渐显现，如其在细胞信号转导、能量代谢、增殖及凋亡等生命过程中均具有重要调节作用。在由压力负荷或给予血管紧张素Ⅱ诱导的心肌肥厚模型中，Mfn2表达明显下降。生物信息学表明 miR-106是Mfn2的上游调控因子，心肌肥厚时 miR-106表达是明显升高，推测 miR-106和Mfn2之间存在负相关的关系。

心肌肥厚发生早期，肥厚刺激激活心肌细胞内早期基因（如 c-fos、 c-myc、 c-jun）和胎儿型基因（如β -MHC）引起α-肌动蛋白和ANF等表达升高，导致心肌蛋白合成增加，细胞体积增大，改变心脏功能如心肌能量代谢，心肌纤维收缩强度等，最终导致心脏功能失调。

心肌肌球蛋白（myosin）是心肌肌原纤维的主要成分，肌球蛋白不仅参与肌丝的构成，而且具有ATP酶活性。研究发现，心肌肥厚时早期常伴有MHC同型异构体转换，即α-MHC向β-MHC转化。 miR-208特异性敲除小鼠心肌肥厚特异性标记物β-MHC表达显著下调。小鼠心脏过表达 miR-208a可以引起心肌肥厚，同时伴有 miR-208调控的心肌肥厚负性调节靶蛋白甲状腺激素受体相关蛋白（thyroid hormone receptor associated protein 1，THRAP1）和肥厚调控蛋白myostatin的表达明显下降 ^［6］。

胚胎期心肌细胞内蛋白表达失衡会导致心脏发育异常，如心室壁变薄，心脏发育停滞等。然而在 miR-1敲除小鼠心脏中发现，相较于野生型鼠， miR-1敲除小鼠心室壁明显增厚；而且在心室内压力异常变化早期， miR-1表达显著降低，说明miR-1表达异常可能是构成心肌肥厚的早期使动因素。

应用腺病毒转染技术于体外培养的心肌细胞转染 miR-195后，心肌细胞出现明显增大样改变，而且这种改变与去氧肾上腺素诱导的心肌肥大相似。转基因动物研究证实，过表达 miR-195导致明显的心肌肥厚，主要表现为心室腔增大，左室半径增大，心功能异常等；异常表达的 miR-195除改变心室结构外，还引起β-MHC、ANP等表达升高 ^［7］。

心肌组织过表达 miR-223（一种调控骨髓造血过程的miRNA）增加心室壁厚度，增强心肌收缩力，而且在改变心脏结构与功能的同时，并不引起心肌纤维化或增加病理性心肌肥厚特异性标记物的表达（例如ANP、BNP和β-MHC等的表达）； miR-223调控心肌肥厚的机制可能是通过改变心肌肌钙蛋白Ⅰ反应激酶（cardiac troponin Ⅰ-interacting kinase，Tnni3k）实现的。

细胞骨架调控蛋白twinfilin-1与细胞内骨架结构形成密切相关。近期研究发现，twinfilin-1可能也是细胞内 miR-1的潜在作用靶点，心肌肥厚时 miR-1表达下降而twinfilin-1表达升高，从而通过调控细胞骨架蛋白表达引起心肌肥厚。此外， miR-1还与心肌细胞内其他影响细胞骨架生成的蛋白密切相关，例如，在主动脉缩窄的小鼠模型中 miR-1表达下降，这一现象同时伴有RasGAP、Cdk9、fibronectin以及Rheb的表达失调，从而引起细胞骨架蛋白合成异常，最终导致心肌细胞形态向肥厚表型转变。

除 miR-1外，其他miRNAs同样可以通过调控twinfilin-1，进而影响心肌肥厚的发生和发展。 miR-30是在组织中广泛表达的miRNA，并参与癌症发生、成骨细胞分化及血管发育等过程。近来研究发现 miR-30家族成员 miR-30e在心脏中具有较高的表达水平，而在肥厚心肌组织中表达明显下调，提示其可能在心肌疾病中发挥重要作用 ^［8］。 miR-30e在人、小鼠和大鼠中高度保守，研究证实 miR-30e与细胞骨架调控蛋白之间存在密切联系， miR-30e通过靶向结合twinfilin-1，影响细胞骨架形成，改变心肌肥厚时心脏功能的异常变化； miR-30家族的另一成员 miR-30c则具有靶向结合结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）的能力，进而具有调控细胞外基质构成并参与心肌肥厚时的纤维化进程。

心肌素（myocardin）是新近发现的血清反应因子（serum response factor，SRF）的协同转录因子，于心肌和平滑肌细胞中特异性表达，与SRF协同调控靶基因的表达，进而影响心肌和平滑肌细胞的发育、生长和凋亡。现已证实心肌素具有诱导心肌细胞肥大的作用，其可能的机制是通过Stat3信号通路发挥作用。近期研究同样证实miRNA可以通过调控心肌素，进而影响心肌肥厚的进程。生理状态下心肌素处于低表达水平；应用异丙肾上腺素或醛固酮作用心肌细胞后，心肌素表达迅速升高，并通过激活下游靶蛋白NFATc3从而引起心肌肥厚，此时伴有明显的 miR-9表达降低。应用腺病毒将 miR-9转染入心肌组织后显著抑制由心肌素表达升高所引起的心肌肥厚，说明心肌素是 miR-9的潜在作用靶点且两者呈负相关。

肌球蛋白（myosin）是肌原纤维粗丝的组成单位，由两条重链和多条轻链构成，在肌肉运动中起重要作用。 miR-499是一种高度保守、且主要表达于心肌和骨骼肌中的miRNA，其编码基因位于 MYH7 b基因的第20个内含子内，而该基因主要参与调控肌球蛋白的表达。生理状态下， miR-499处于低表达水平，但心肌过表达 miR-499，可见心脏结构重构和心脏收缩功能明显下降 ^［9］。

细胞凋亡是一种程序性死亡，以往研究表明在细胞凋亡的发生发展过程中有多种蛋白参与其中，如Bcl-2等。目前研究发现，在心肌肥厚时，心肌细胞同样存在明显的凋亡现象。基因芯片筛查结果显示 miR-16可能通过影响细胞周期及细胞凋亡过程而与心肌肥厚相关联。 miR-16及其家族成员是肿瘤研究领域中的热点小分子之一，在非小细胞肺癌、多发性骨髓瘤和神经胶质瘤中发挥着重要的作用， miR-16可以通过作用于Bcl-2和caprin-1等从而抑制肿瘤的生长和迁移。在压力负荷所致的大鼠心肌肥厚模型中， miR-16及其家族成员 miR-15表达存在明显下调；过表达 miR-16则具有改善心肌肥厚的作用，但过表达 miR-15则无任何改善心肌肥厚的作用，推测两者成熟体的结构之间可能存在差异，从而影响与靶基因3′非翻译区的结合；进一步研究还发现， miR-16可能与细胞周期蛋白间存在紧密联系，通过影响心肌细胞由G0期向S期转化，从而调控心肌肥厚过程。

糖尿病性心肌病是指糖尿病患者在无冠状动脉疾病及高血压的情况下出现的心功能不全。糖尿病心肌病的突出表现是心肌肥厚和心肌纤维化，且常伴有收缩及舒张功能障碍。动物模型中证实两种miRNAs， miR-30c和 miR-181a通过调控p53-p21信号转导过程，进而缓解糖尿病条件下心肌细胞死亡及由糖尿病引起的心肌肥厚。在糖尿病引起的心肌肥厚中 miR-133a同样具有重要作用，其机制可能是通过调控与糖代谢密切相关的血清糖皮质激素调节激酶（serum/glucocorticoid regulated kinase 1，SGK1）和胰岛素酶生长因子受体1（insulin-like growth factor 1 receptor，IGFR1）表达有关；也有研究认为在心肌肥厚发展过程中 miR-133并不影响心肌细胞形态。

除上述miRNAs外，细胞内的多种miRNAs，例如 miR-145、 miR-185、 miR-98、 miR-155 ^［10］、 miR-19a/b、 miR-199a、 miR-221、 miR-106a、 miR-27b、 miR-652、 miR-451 ^［11］、 miR-328 ^［12］、 miR-22 ^［13］、 miR-24 ^［14］、 miR-221和 miR-212/ 132 ^［15］等与心肌肥厚之间也存在着重要的联系，通过影响细胞内的不同靶蛋白的表达，进而调控与心肌肥厚密切相关的细胞信号通路，最终改变心肌肥厚的进程。在生理状态下，心肌组织或细胞内miRNA表达处于稳定状态，从而维持正常的心脏功能；然而在病理状态下，由于多种外界因素的刺激，miRNAs及其所调控的基因之间平衡被打破，继而引发心脏功能异常。目前认为miRNAs参与调控心肌肥厚的机制总结如图7-2所示。

miRNAs在心肌肥厚发生发展中具有重要调控作用，本文总结并阐述了目前关于miRNAs在心肌肥厚中的主要作用及调控机制。体内特异性miRNAs表达改变（上调/下调）具有明显影响心肌肥厚进程的作用，因此，心肌肥厚相关miRNAs的研究将为心肌肥厚临床诊断和治疗开辟一个新领域，同时也可能成为潜在治疗心肌肥厚的药物靶点。目前，有关miRNAs与心肌肥厚关系的认识处于探索阶段，还存在诸多需要解决的问题，如miRNAs调控心肌细胞表型变化的深入机制、反义寡核苷酸抑制miRNA的表达的持续时间，反义寡核苷酸的体内药物递送等。此外，一种miRNAs具有调控上百种不同靶基因表达的功能，如何更准确掌握miRNAs调控靶基因表达的信息，也是本领域面临的重要问题。