相信大家在新冠肺炎疫情全球流行期間,一定聽過一種很致命的并發癥——暴發性心肌炎。
心肌炎是心臟的炎癥性疾病,其病因包括病原體感染、毒素、藥物及自身免疫功能障礙,最終可能引起心臟性猝死或進展為擴張型心肌病。
然而,當前心肌炎的診斷仍較為困難,常常需要建立在排除冠心病的基礎上,且難以與冠狀動脈非阻塞型心肌梗死(MINOCA)鑒別。
臨床上,心臟MRI和心內膜心肌活檢(EMB)是診斷心肌炎最重要的兩大手段。然而,這兩種檢測手段各有其局限性。心臟MRI并非在所有醫療場所可以進行,且MRI提示心肌水腫的敏感性隨時間降低[3];而EMB作為有創檢查,僅用于病情危重、治療反應差、病因不明的患者。因此,尋找敏感性和特異性高、無創或微創的心肌炎檢測手段十分必要。
近期,西班牙國家心血管研究中心(CNIC)的Pilar Martín研究團隊,在心肌炎檢測手段取得重要成果,并將其發表在《新英格蘭醫學雜志》上。
研究人員通過miRNA微陣列分析等技術,篩選出一種在外周血中檢測心肌炎的miRNA(hsa-miR-Chr8:96),并且該miRNA能用于鑒別心肌梗死引起的心肌損傷,該研究有望為心肌炎診斷提供新的檢測手段。
論文首頁截圖
近年來,越來越多證據表明miRNA可作為心血管疾病的新型的分子標志物。此外,在心肌損傷中(如心肌炎和心肌梗死),外周血液中T細胞表型發生改變。尤其是Th17細胞,在病毒性心肌炎的抗心肌抗體產生過程中發揮重要作用,從而調控心肌炎和擴張型心肌病的發生。
基于上述研究基礎,那么能否在外周血中篩選出一種Th17細胞合成的miRNA用于心肌炎檢測呢?
研究人員首先構建實驗性自身免疫性心肌炎和心梗的小鼠模型,進一步驗證Th17細胞在心肌炎和心梗中的作用。
通過檢測不同時間的心肌損傷標志物和左心室射血分數(LVEF),研究人員發現自身免疫性心肌炎和心梗小鼠心肌損傷達到峰值時間分別為21天和3天左右。
通過熒光活化細胞分選(FACS),研究人員發現心肌炎和心梗后小鼠Th17細胞升高均在14天達到頂峰,然而Th17細胞在心肌炎的急性期(21天)仍然有明顯升高,而在心梗急性期(3天)沒有明顯變化。
同時,研究人員也檢測心肌炎和心梗患者的Th17細胞反應。結果顯示,僅急性心肌炎血液中有顯著的Th17細胞升高,而STEMI和NSTEMI患者均無明顯變化。
Th17細胞在心肌炎和心梗的變化
為了進一步篩選出Th17細胞特異性合成的miRNA,研究人員從自身免疫性心肌炎小鼠的外周血中獲得不同T細胞亞群,包括CD4+ T細胞、多克隆Th17細胞、卵清蛋白抗原特異性刺激培養的Th17細胞(Th17ag-sp)和Th17ag-sp分選細胞,進行miRNA微陣列分析,共篩選出27種同時在Th17ag-sp培養和分選的細胞中高表達的miRNA。
基于分選CD69敲除(引起重度心肌炎)和野生型(僅引起輕中度心肌炎)小鼠的Th17ag-sp細胞,miRNA分析篩選出在前者升高最顯著的兩種miRNA:mmu-miR-721和mmu-miR-483-5p。而qPCR結果表明只有mmu-miR-721為Th17ag-sp細胞特異合成。
同時,與心梗小鼠的miRNA篩選結果相比,mmu-miR-721和mmu-miR-483-5p也在自身免疫性心肌炎中高表達,qPCR分析證實了上述結果。
心肌炎和心梗小鼠miRNA表達情況。通過miRNA微陣列分析和qPCR,mmu-miR-721為小鼠自身免疫性心肌炎Th17ag-sp特異性合成,并可與心梗鑒別
通過檢測小鼠外周血中mmu-miR-721表達,研究人員發現無論是自身免疫性心肌炎還是病毒性心肌炎,其表達均較空白對照組和心梗組顯著增高,且mmu-miR-721在心肌炎表達量隨時間變化與Th17細胞一致。
心肌炎外周血mmu-miR-721表達增高
為了驗證mmu-miR-721的人類同源基因產物在心肌炎中的作用,研究人員用小鼠mmu-miR-721的探針來檢測心肌炎患者的擴增產量,結果顯示,心肌炎患者的血漿克隆效率高于健康人群及心梗患者。
通過擴增產物測序,研究人員發現有長度為18個核苷酸的序列與小鼠mmu-miR-721相同,且在哺乳動物中進化高度保守,該18nt序列位于人類基因組中的8號染色體(基因序列編號NC_018919.2),研究人員證實該18nt序列加上5’端的3個核苷酸(TCT)構成mmu-miR-721的人類同系物(TCTTGCAATTAAAAGGGGGAA),命名為hsa-miR-Chr8:96。
人類血清標本克隆效率
接下來,研究人員驗證hsa-miR-Chr8:96在心肌炎患者中的檢測作用。結果表明,與健康對照和心梗患者相比,該新型miRNA在血漿中含量更高。qPCR檢測各種T細胞亞群的hsa-miR-Chr8:96表達,表明該miRNA主要由Th17細胞合成。
為了檢驗該miRNA在心肌炎中的診斷價值,研究人員繪制ROC曲線,并發現與健康對照和心梗患者相比,其ROC曲線下面積分別為0.988和0.927,這表明hsa-miR-Chr8:96對心肌炎患者有較高診斷準確性。
此外,在矯正年齡、性別、射血分數、血清肌鈣蛋白水平后,這種新型的miRNA在區分心肌炎和心梗上仍有顯著差異。
hsa-miR-Chr8:96用于急性心肌炎患者的檢測價值
綜合上述結果,本研究主要篩選出一種新型的miRNA(mmu-miR-721),該miRNA可作為小鼠心肌炎檢測的分子標志物,并且其人類同源miRNA(has-miR-Chr8:96)也在心肌炎患者有較大診斷價值,且可用于鑒別心肌梗死。
以往的研究表明,在心肌炎或心衰中miRNA表達發生改變,可能作為心肌損傷的檢測手段,但這些研究并未篩選出可用于鑒別不同病因引起心肌損傷的miRNA,而本研究篩選出的hsa-miR-Chr8:96可用于鑒別心肌炎和心肌梗死引起的心肌損傷。
需要指出的是,雖然該研究表明,相比健康人群和心梗患者,心肌炎患者外周血中hsa-miR-Chr8:96表達增高,但該miRNA在臨床上能否作為心肌炎的診斷工具仍然需要更多的研究。
hsa-miR-Chr8:96在其他心血管疾病中(如擴張型心肌病)的表達水平尚未研究。此外,在該研究中,不同心肌炎患者的hsa-miR-Chr8:96表達量有較大異質性,因此能否通過外周hsa-miR-Chr8:96含量反映心肌炎嚴重程度也值得進一步研究。
總之,該研究篩選出一種外周血中檢測心肌炎的miRNA,并可鑒別心肌梗死,該miRNA有望成為臨床上心肌炎患者的新型檢測標志物。
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