基于microRNA和mtDNA的相关性阐述活血化痰中药防御心肌缺血再灌注损伤的分子机制(1)
[摘要]大量基础和临床研究显示活血化痰中药通过调节脂质代谢防治心肌缺血再灌注损伤(myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI)，然其机制尚不十分清晰。经研究线粒体DNA，microRNAs以及脂质代谢参与MIRI整个过程且影响预后，线粒体DNA mtDNA突变是引起心肌缺血和再灌注心肌细胞损伤的首要因素，microRNAs通过表达下降或过表达调控相关基因加重或减轻MIRI损伤，而作为胆固醇转运关键调节器的miR-33通过位于线粒体上CROT，PGC-1α，AMPK等相关基因而调控脂质代谢，然同mtDNA和microRNAs的相关性研究却较之为少。因此深入研究miR-33同mtDNA，MIRI的相关性，探析活血化痰中药是否靶标miR-33调节脂质代谢，引起mtDNA突变或缺失对于防治MIRI有着重要意义。
[关键词] 冠心病； 线粒体； microRNA； 脂质代谢
[Abstract] A large number of basic and clinical studies have shown that the Chinese herbs with promoting blood circulation and resolving phlegm effects could prevent and treat myocardial ischemia-reperfusion injury(MIRI) by regulating lipid metabolism. But its mechanism is not yet clear. The studies show that mitochondrial DNA (mtDNA)， microRNAs and lipid metabolism participate in the whole process of MIRI and affect the prognosis. mtDNA mutation is the primary factor to cause myocardial ischemia and reperfusion myocardial cell damage. microRNAs aggravate or reduce MIRI injury by down-regulating or up-regulating related genes expression， while miR-33， as a key regulator of cholesterol transport， regulates lipid metabolism through CROT， PGC-1α， AMPK and other genes located in the mitochondria. There are less studies on correlation between miR-33 and mtDNA， microRNAs. Therefore， further studies on the correlation between miR-33 and mtDNA， microRNAs， as well as the discussions on whether the traditional Chinese medicine (TCM) with promoting blood circulation and resolving phlegm effects could target miR-33 to regulate lipid metabolism and inducemt DNA mutations or deletions， would have important significance for the prevention and treatment of MIRI.
, 百拇医药
[Key words] coronary heart disease； mitochondria； microRNA； lipid metabolism
心肌缺血再灌注損伤(myocardial ischemia reperfution injury，MIRI)是引起静脉溶栓、经皮冠状动脉介入术、冠状动脉旁路移植术后心律失常、心肌舒缩功能降低、能量代谢障碍、细胞凋亡的首要病理因素之一[1]。近些年，中药以其独特多途径多靶点的协同疗效广泛应用于MIRI的防治，大量研究表明中药通过减少氧化应激、改善能量代谢、防止细胞凋亡、抑制钙超载、调节炎性介质、抑制线粒体膜通透孔、增加线粒体DNA拷贝数[2-8]等多个途径防御心肌缺血再灌注损伤，然迄今为止，其保护机制尚未完全清晰。经研究线粒体DNA，microDNA以及脂质代谢的异常是决定MIRI的重要因素之一，中药是否通过上述作用防御MIRI，则是本研究主要内容。
1 线粒体DNA突变对MIRI造成双重损伤
, 百拇医药
心肌缺血-再灌注损伤包括缺血和含氧血流恢复后的再灌注损伤，二者叠加对心肌细胞造成双重的损伤，在这双重损伤之中mtDNA突变扮演了重要的角色。mtDNA存在线粒体内是机体唯一的核外遗传物质，同电子呼吸链毗邻，为裸露的环状单螺旋结构，缺乏蛋白质保护，容易受到线粒体本身氧化磷酸化过程中的氧自由基以及疾病、遗传和环境等因素影响而发生突变，突变率比核DNA高，具有母系遗传、半自主复制、异质性、随机分配、高突变率、高利用率、阈值效应和协同效应等特性[9-10]。
1.1 缺血损伤 心肌缺血与mtDNA突变互为因果是造成冠心病发生发展的主要因素。心肌缺血引起mtDNA损伤，当冠脉狭窄、心肌细胞缺血和反复出现低血氧时导致线粒体ATP合成和氧化磷酸化抑制，细胞难以维持正常的ATP含量，造成能量生成障碍、细胞内外离子稳态失衡、乳酸酸中毒、心肌舒缩功能障碍严重影响心脏功能，此外缺血的心肌细胞产生大量的氧自由基能则增加mtDNA损伤和氧化磷酸化不足，大范围mtDNA突变或缺失涉及多个mtDNA的基因编码区域，造成氧化磷酸化基因转录水平异常，可导致氧化磷酸化障碍，ATP产生不足，引起组织器官损伤。心肌缺血的程度与心肌细胞mtDNA缺失突变率相关，mtDNA突变是加重心肌缺血，导致线粒体功能障碍，促进炎症反应，细胞凋亡和细胞衰老[11]的重要因子，影响氧化磷酸化，使线粒体功能紊乱，加速细胞凋亡。现代研究显示mtDNA损伤存在于动脉粥样硬化病变的各个时期，即在动脉粥样发展早期即有mtDNA损害的发生并促进易损斑块的发生发展，如在动脉粥样硬化早期即发现mtDNA 4 977 bp显著突变，而在冠心病患者中发现mtDNA 4 977，7 436，10 422 bp[9]，tRNAThr15927G>A[12]均不同程度升高。, 百拇医药(林飞 陈恒文 石卓林 赵国安 孙业喜)
[关键词] 冠心病； 线粒体； microRNA； 脂质代谢
[Abstract] A large number of basic and clinical studies have shown that the Chinese herbs with promoting blood circulation and resolving phlegm effects could prevent and treat myocardial ischemia-reperfusion injury(MIRI) by regulating lipid metabolism. But its mechanism is not yet clear. The studies show that mitochondrial DNA (mtDNA)， microRNAs and lipid metabolism participate in the whole process of MIRI and affect the prognosis. mtDNA mutation is the primary factor to cause myocardial ischemia and reperfusion myocardial cell damage. microRNAs aggravate or reduce MIRI injury by down-regulating or up-regulating related genes expression， while miR-33， as a key regulator of cholesterol transport， regulates lipid metabolism through CROT， PGC-1α， AMPK and other genes located in the mitochondria. There are less studies on correlation between miR-33 and mtDNA， microRNAs. Therefore， further studies on the correlation between miR-33 and mtDNA， microRNAs， as well as the discussions on whether the traditional Chinese medicine (TCM) with promoting blood circulation and resolving phlegm effects could target miR-33 to regulate lipid metabolism and inducemt DNA mutations or deletions， would have important significance for the prevention and treatment of MIRI.
, 百拇医药
[Key words] coronary heart disease； mitochondria； microRNA； lipid metabolism
心肌缺血再灌注損伤(myocardial ischemia reperfution injury，MIRI)是引起静脉溶栓、经皮冠状动脉介入术、冠状动脉旁路移植术后心律失常、心肌舒缩功能降低、能量代谢障碍、细胞凋亡的首要病理因素之一[1]。近些年，中药以其独特多途径多靶点的协同疗效广泛应用于MIRI的防治，大量研究表明中药通过减少氧化应激、改善能量代谢、防止细胞凋亡、抑制钙超载、调节炎性介质、抑制线粒体膜通透孔、增加线粒体DNA拷贝数[2-8]等多个途径防御心肌缺血再灌注损伤，然迄今为止，其保护机制尚未完全清晰。经研究线粒体DNA，microDNA以及脂质代谢的异常是决定MIRI的重要因素之一，中药是否通过上述作用防御MIRI，则是本研究主要内容。
1 线粒体DNA突变对MIRI造成双重损伤
, 百拇医药
心肌缺血-再灌注损伤包括缺血和含氧血流恢复后的再灌注损伤，二者叠加对心肌细胞造成双重的损伤，在这双重损伤之中mtDNA突变扮演了重要的角色。mtDNA存在线粒体内是机体唯一的核外遗传物质，同电子呼吸链毗邻，为裸露的环状单螺旋结构，缺乏蛋白质保护，容易受到线粒体本身氧化磷酸化过程中的氧自由基以及疾病、遗传和环境等因素影响而发生突变，突变率比核DNA高，具有母系遗传、半自主复制、异质性、随机分配、高突变率、高利用率、阈值效应和协同效应等特性[9-10]。
1.1 缺血损伤 心肌缺血与mtDNA突变互为因果是造成冠心病发生发展的主要因素。心肌缺血引起mtDNA损伤，当冠脉狭窄、心肌细胞缺血和反复出现低血氧时导致线粒体ATP合成和氧化磷酸化抑制，细胞难以维持正常的ATP含量，造成能量生成障碍、细胞内外离子稳态失衡、乳酸酸中毒、心肌舒缩功能障碍严重影响心脏功能，此外缺血的心肌细胞产生大量的氧自由基能则增加mtDNA损伤和氧化磷酸化不足，大范围mtDNA突变或缺失涉及多个mtDNA的基因编码区域，造成氧化磷酸化基因转录水平异常，可导致氧化磷酸化障碍，ATP产生不足，引起组织器官损伤。心肌缺血的程度与心肌细胞mtDNA缺失突变率相关，mtDNA突变是加重心肌缺血，导致线粒体功能障碍，促进炎症反应，细胞凋亡和细胞衰老[11]的重要因子，影响氧化磷酸化，使线粒体功能紊乱，加速细胞凋亡。现代研究显示mtDNA损伤存在于动脉粥样硬化病变的各个时期，即在动脉粥样发展早期即有mtDNA损害的发生并促进易损斑块的发生发展，如在动脉粥样硬化早期即发现mtDNA 4 977 bp显著突变，而在冠心病患者中发现mtDNA 4 977，7 436，10 422 bp[9]，tRNAThr15927G>A[12]均不同程度升高。, 百拇医药(林飞 陈恒文 石卓林 赵国安 孙业喜)