用microRNA激活心脏干细胞:治疗II型糖尿病心脏病的新方法？

Otago大学的研究人员发现了超过50%的2型糖尿病患者死于心脏病的原因之一。或许更重要的是，他们已经找到了治疗方法——简单注射补充心脏缺乏的miR-30c水平有望显著提高糖尿病患者心脏干细胞存活。

　　

新西兰 Otago大学的研究人员在Diabetologia上发表研究结果，导致超过50%的2型糖尿病患者死于心脏病的原因之一可能是在于一组小分子microRNA失调。或许更重要的是，他们可能找到了新的治疗方法。

糖尿病会导致干细胞（包括心脏祖细胞CPC）的功能逐渐丧失，潜在的分子机制仍然未知。MicroRNA（miRNA）是小的非编码RNA分子，可在转录后水平调控基因。研究人员尝试分析糖尿病是否在心脏祖细胞中诱导miRNA失调，以及miRNA的体外治疗性调节是否会改善糖尿病CPC的功能。通过Nanostring 分析在小鼠心脏祖细胞中的599个miRNA，研究人员发现有16个miRNA在糖尿病模型小鼠心脏祖细胞中显示出明显的失调。使用生物信息学工具和定量实时PCR（qPCR）验证，鉴定出四个改变的miRNA（miR-30c-5p，miR-329-3p，miR-376c-3p和miR-495-3p）在细胞增殖和存活中起着重要作用。研究人员发现，糖尿病样本表现出miR-30c-5p显著下调，而miR-329-3p，miR-376c-3p和miR-495-3p上调。MS分析显示，促凋亡电压依赖性阴离子选择性通道1（proapoptotic voltage-dependent anion-selective channel 1 ，VDAC1）是miR-30c-5p的直接靶标，而作为细胞周期调节剂的细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶6（CDK6）是miR-329-3p，miR-376c-3p和miR-495-3p的直接靶标。 蛋白质印迹分析显示，在糖尿病CPC中VDAC1表达显着增加，而CDK6表达下调。在体外和体内过表达miR-30c-5p可通过抑制VDAC1，显著降低糖尿病心脏祖细胞的细胞凋亡，保护MMP。

研究结果表明，糖尿病会诱导与干细胞存活、增殖和分化相关的miRNA显著失调。治疗性过表达的生存miR-30c-5p可通过新确定的靶点VDAC1降低糖尿病引起的细胞凋亡和CPC中MMP的损失。

生理学副教授Rajesh Katare说，糖尿病患者心脏的干细胞受损是已知的。虽然干细胞疗法在治疗心脏病方面已被证明有效，但在糖尿病患者的心脏上却并非如此。原因过去一直尚不清楚，直到现在可以归结为控制基因表达的小分子microRNA失调。“在几种microRNA中，我们发现一种被称为miR-30c的特殊microRNA在糖尿病干细胞中减少了。miR-30c对干细胞的生存、生长和新血管的形成至关重要。所有这些功能都是干细胞治疗在心脏取得成功所必需的。重要的是，我们还证实，从Dunedin医院接受心脏手术的患者的心脏组织收集的干细胞中，这种microRNA确实减少了。”

研究人员随后能够通过“简单的注射”来增加心脏中缺乏的miR-30c的水平。Katare副教授说:“这显著提高了糖尿病患者心脏干细胞的存活和生长。”

“这项有趣的发现发现了microRNAs的损伤是糖尿病患者心脏干细胞功能不全的根本原因。更重要的是，研究结果已经确定了一种使用microRNA激活心脏干细胞的新疗法，而不需要注射干细胞——那可是一个耗时耗力的过程。”

Katare副教授称这一发现“意义重大”，并说它可以帮助占糖尿病患者更长寿、更有质量的生活。“除了发现糖尿病患者干细胞功能不良的原因之外，使用microRNA的新疗法可能会改变糖尿病患者心脏病的治疗方法。”

研究人员现在将进行更多的实验室测试，然后再将其应用于人体。“我们的初步分析显示，可能还有另外四种潜在的候选microRNA。因此，检测这些microRNA的功能也很有必要。与多种microRNA联合治疗可能会进一步增加有益效果。”