不同miRNA介導(dǎo)的內(nèi)皮祖細(xì)胞在相關(guān)疾病中作用及分子機(jī)制

王美月 崔曉棟 成敏 張曉蕓

(濰坊醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊 261053)

目前心血管疾病(CVD)是發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家最常見和最重要的死亡因素之一〔1〕。許多CVD如動脈粥樣硬化〔2〕、慢性心力衰竭〔3〕和高血壓〔4〕等的病理過程，均與內(nèi)皮功能障礙密切相關(guān)，而內(nèi)皮組織在糖尿病血管疾病的病發(fā)、肺損傷中的血管內(nèi)皮修復(fù)也起著重要作用，因此對內(nèi)皮組織及血管的研究就顯得尤為重要。研究表明內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)在血管修復(fù)及維持血管穩(wěn)態(tài)起著重要作用〔5〕。EPCs主要存在于骨髓中，當(dāng)機(jī)體受到刺激時(shí)，迅速從骨髓動員至損傷部位，發(fā)揮血管內(nèi)皮修復(fù)作用，因此EPCs成為了防治CVD的重要靶細(xì)胞〔6〕。

微小核糖核酸(miRNA)是一類具有調(diào)節(jié)活性作用的小的非編碼RNA，為單鏈內(nèi)源性的RNA分子，其大小為18～24個核苷酸，可降解靶基因的mRNA或者抑制翻譯過程，并通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控來控制機(jī)體的生命活動〔7，8〕。miRNA存在于多種細(xì)胞中，隨著研究的深入，miRNA逐漸成為病理生理效應(yīng)及各種信號通路中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子〔9〕。大量研究成果表明其在心血管〔10〕、免疫系統(tǒng)〔11〕甚至是神經(jīng)系統(tǒng)〔12〕中均發(fā)揮著重要作用，所以一度成為研究熱點(diǎn)。最近有研究表明miRNA與EPCs關(guān)系密切。因此深入了解miRNA對EPCs的作用及通過相關(guān)的分子機(jī)制對不同CVD產(chǎn)生的影響可以為研究及防治CVD提供重要的理論支持。

1 血管生成

血管生成是一個受多種因素調(diào)節(jié)的復(fù)雜的生理和病理過程，miRNA可通過自主和非自主的方式調(diào)節(jié)EPCs對血管生成起調(diào)控作用〔13〕。早期實(shí)驗(yàn)研究表明多種生長因子能夠調(diào)控EPCs的血管生成能力。 He等〔14〕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，miR-433對造血細(xì)胞的增殖與分化起著增強(qiáng)作用，但單獨(dú)調(diào)控miR-433不能刺激EPCs的再生能力，腦源性神經(jīng)生長因子(BDNF)對EPCs的再生能力的影響可能是由miRNA調(diào)控的，BDNF下調(diào)miR-433，使鳥苷酸結(jié)合蛋白(GBP)2表達(dá)增加，從而促進(jìn)EPCs的再生能力。在人外周血EPCs中，miR-142通過抑制含Ⅰ型血小板蛋白結(jié)合基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶(ADAMTS)-1的表達(dá)，激活血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的功能，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞中內(nèi)皮一氧化氮合酶(eNOS)的表達(dá)，從而促進(jìn)血管生成〔15〕。長鏈非編碼RNA(lncRNA)可以作為miRNA的海綿影響miRNA的表達(dá)，進(jìn)而影響EPCs的功能〔16〕。血管生成與成骨過程是相互關(guān)聯(lián)的，而破骨細(xì)胞在形成過程中的新生破骨細(xì)胞(N-OC)及成熟破骨細(xì)胞(M-OC)顯著促進(jìn)了EPCs的成血管、遷移、增殖與分化能力，lncRNA-AK131850可以使N-OC及M-OC中miR-93-5p海綿化，通過增強(qiáng)VEGFa的表達(dá)，從而促進(jìn)EPCs的血管生成〔17〕。

血管中的應(yīng)力也是調(diào)節(jié)EPCs血管生成能力的重要因素。許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明流體剪切應(yīng)力在EPCs分化中起著重要作用，流體剪切應(yīng)力可顯著增強(qiáng)miR-34a的表達(dá)，從而抑制其下游Foxj2的表達(dá)促進(jìn)EPCs向內(nèi)皮細(xì)胞分化，促進(jìn)其血管生成能力〔18〕。在血管受到損傷時(shí)，EPCs可以動員到缺血部位，分化為成熟的內(nèi)皮細(xì)胞，而動員EPCs則會暴露于血液流動產(chǎn)生的周期性拉伸狀態(tài)。研究表明，周期性拉伸會抑制miR-129-1-3p的表達(dá)，進(jìn)而激活Runx2和VEGF，從而促進(jìn)EPCs向內(nèi)皮的分化及血管生成〔19〕。有研究表明缺氧對EPCs的血管生成也具有調(diào)控作用。Mo等〔20〕的實(shí)驗(yàn)顯示，在缺氧條件下，抑制miR-195的表達(dá)，會促進(jìn)缺氧條件下EPCs的遷移、增殖、成血管；miR-195的直接靶標(biāo)是γ-氨基丁酸受體1，敲低γ-氨基丁酸受體1的表達(dá)，會降低缺氧條件下miR-195表達(dá)抑制引起的EPCs的增殖、遷移及血管生成能力的變化。在缺氧條件下，小鼠骨髓來源的EPCs中miR-503的表達(dá)降低，而miR-503表達(dá)的上調(diào)可以抑制缺氧引起的EPCs的增殖、遷移及成血管；Apelin是miR-503的直接靶標(biāo)，miR-503的過表達(dá)抑制Apelin的蛋白水平，從而降低缺氧條件下EPCs遷移、增殖及血管生成〔21〕。

2 深靜脈血栓形成(DVT)

DVT是一種常見的外周血管疾病，治療困難。促進(jìn)骨髓來源的EPCs向血栓部位的動員及遷移，實(shí)現(xiàn)血栓再血管化、血栓的溶解和再通成為DVT治療的新靶點(diǎn)〔22〕。Kong等〔23〕研究結(jié)果顯示，在深靜脈血栓患者外周血提取的EPCs檢測結(jié)果顯示let-7e-5p下調(diào)，這種變化會導(dǎo)致其靶標(biāo)FASLG表達(dá)的變化，從而使EPCs的遷移、成血管能力降低。另有研究表明，miR-21在DVT模型大鼠的EPCs中表達(dá)下降，而miR-21表達(dá)上調(diào)可以通過FASLG促進(jìn)EPCs的增殖及血管形成，導(dǎo)致大鼠靜脈形成模型中血栓溶解〔24〕。Wang等〔22〕研究結(jié)果顯示，在深靜脈血栓中，可通過上調(diào)miR-150使c-Myb蛋白的表達(dá)顯著降低，來促進(jìn)EPCs的遷移及成血管能力。在深靜脈血栓模型中，EPCs中miR-205的過表達(dá)，可以使血栓顯著減小，并通過促進(jìn)EPCs的血管生成使血栓再通，而此過程是通過miR-205靶向作用于PTEN，通過蛋白激酶B(AKT)/自噬途徑來調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)2的表達(dá)，從而介導(dǎo)EPCs中遷移與血管生成，加速靜脈血栓的再通〔25〕。在體外，miR-126過表達(dá)促進(jìn)了EPCs的遷移及成血管，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-126上調(diào)抑制磷酸肌醇-3-激酶調(diào)節(jié)亞基2(PIK3R2)表達(dá)，激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt途徑，來增強(qiáng)EPCs的遷移及成血管能力，促進(jìn)靜脈血栓的溶解〔26〕。

研究表明，白藜蘆醇(RES)對心血管疾病起著潛在的保護(hù)作用，它可以對氧化、炎癥的血管壁起保護(hù)作用〔27〕。研究結(jié)果顯示RES通過調(diào)控EPCs 中miRNA表達(dá)，從而調(diào)節(jié)EPCs的遷移及成血管功能。Zhang等〔28〕研究顯示，RES可下調(diào)EPCs中miR-138的表達(dá)，使黏著斑激酶(FAK)的表達(dá)升高，起到了保護(hù)血管的功能。RES也可通過調(diào)控miR-542-3p表達(dá)發(fā)揮作用。RES抑制EPCs miR-542-3p的表達(dá)，并上調(diào)血管緊張素(ANGPT)2的表達(dá)，從而使血管生成能力增強(qiáng)，促進(jìn)了血栓的再通〔29〕。Kong等〔30〕研究表明，在靜脈血栓患者中miR-483-3p的表達(dá)升高，通過其靶標(biāo)血清反應(yīng)因子(SRF)導(dǎo)致EPCs的歸巢及血栓消退能力降低，使EPCs的遷移及成血管能力的降低，細(xì)胞凋亡增加。

3 糖尿病(DM)血管病變

DM是世界范圍內(nèi)重要的健康問題之一，而DM血管病發(fā)病的重要因素之一為內(nèi)皮功能障礙〔31〕。在Ⅱ型DM患者的EPCs中，miR-126的表達(dá)異常下調(diào)，并反向調(diào)節(jié)其靶標(biāo)Spred-1的表達(dá)；miR-126過表達(dá)后Spred-1表達(dá)下降，并通過大鼠肉瘤蛋白(Ras)/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)/VEGF及PI3K/Akt/eNOS信號促進(jìn)EPCs的增殖、遷移并抑制其凋亡來調(diào)控EPCs的功能〔32〕。在EPCs中，miR-126還可以負(fù)性調(diào)節(jié)白介素(IL)-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α、活性氧(ROS)的表達(dá)，而高血糖(HG)和晚期糖基化終產(chǎn)物(ACEs)會導(dǎo)致miR-126表達(dá)的下降，繼而通過PI3K/Akt/eNOS信號通路使炎癥因子表達(dá)上調(diào)，引起內(nèi)皮功能障礙〔33〕。研究表明miR-130a在維持EPCs正常功能中起著重要作用，miR-130a的表達(dá)會負(fù)調(diào)控靶基因Runx3，DM患者中miR-130a表達(dá)下降，可能是通過其靶標(biāo)Runx3表達(dá)升高及ERK/VEGF/Akt信號途徑導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙〔34〕。而另一項(xiàng)研究表明，DM患者中miR-130a降低是通過靶標(biāo)MAP3K12起作用，miR-130a過表達(dá)會降低MAP3K12蛋白及基因的表達(dá)，DM患者中miR-130a表達(dá)的下調(diào)，可以通過激活c-Jun氨基末端激酶(JNK)信號通路導(dǎo)致DM內(nèi)皮功能障礙〔35〕。

miR-31在調(diào)節(jié)干細(xì)胞分化中起著重要作用，而其對DM中EPCs功能也具有重要作用，在DM患者EPCs中miR-31的表達(dá)上調(diào)，抑制靶標(biāo)Satb2的表達(dá)，使EPCs遷移及集落形成能力降低，促進(jìn)凋亡，促使內(nèi)皮功能障礙的發(fā)生〔36〕。研究表明miR-155下調(diào)能減輕HG誘導(dǎo)的內(nèi)皮損傷；miR-155過表達(dá)，會抑制其靶標(biāo)PTCH1的表達(dá)，導(dǎo)致HG誘導(dǎo)的ROS表達(dá)升高，使EPCs遷移、成血管能力降低，使HG誘導(dǎo)的EPCs功能惡化，進(jìn)而形成DM〔37〕。

4 腦卒中

再通可以改善急性缺血性腦卒中，然而對組織的修復(fù)沒有太大作用，EPCs在缺血損傷后會促進(jìn)血管修復(fù)與再生，miRNA在其中起著重要作用〔38〕。miR-126的表達(dá)會使其靶標(biāo)基質(zhì)細(xì)胞衍生因子(SDF)-1下調(diào)，進(jìn)而通過影響CXCR7的表達(dá)改善EPCs的遷移及成血管功能；但在小鼠大腦中動脈閉塞模型中，miR-126的水平明顯下降，因此上調(diào)miR-126的表達(dá)對腦卒中患者可能具有積極作用〔39〕。研究表明miR-384-5p在小鼠大腦中動脈閉塞中起著積極作用，miR-384-5p過表達(dá)后下調(diào)DLL4的表達(dá)，通過Notch信號通路促進(jìn)小鼠腦缺血性腦卒中EPCs的遷移及成血管，抑制細(xì)胞凋亡〔40〕。miR-146a和miR-146b在腦卒中患者EPCs中表達(dá)下降，在小鼠大腦中動脈閉塞模型中，上調(diào)miR-146a和miR-146b的表達(dá)，會使TNF受體相關(guān)因子(TRAF)6、IL-1受體相關(guān)激酶(IRAK)1表達(dá)下降，促進(jìn)EPCs的增殖、遷移、成血管能力，對缺血性腦卒中患者的康復(fù)具有積極意義〔41〕。

5 動脈粥樣硬化

miRNA在心血管系統(tǒng)中的表達(dá)較高，在調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化中起著重要作用。研究表明健康EPCs來源的循環(huán)微粒通過將miR-10a、miR-21、miR-126、miR-146a、miR-223轉(zhuǎn)移，來調(diào)控受損EPCs的功能；在動脈粥樣硬化患者中他們的表達(dá)下調(diào)，并下調(diào)了類胰島素生長因子(IGF)-1的表達(dá)，使EPCs遷移、黏附、成血管能力下降，對動脈粥樣硬化產(chǎn)生不利影響〔42，43〕。在動脈粥樣硬化中，miR-26a的過表達(dá)則會產(chǎn)生負(fù)性的影響，會導(dǎo)致其靶標(biāo)EphA2表達(dá)的下調(diào)，誘導(dǎo)EPCs功能障礙，并通過p38絲裂活化蛋白激酶(MAPK)/VEGF途徑對動脈粥樣硬化起著調(diào)控作用〔44〕。

6 心肌梗死

急性心肌梗死(AMI)發(fā)生后miRNA表達(dá)的失調(diào)會導(dǎo)致EPCs損傷。心肌梗死患者外周血EPCs中所含的miR-324-5p表達(dá)下降，在EPCs中過表達(dá)miR-324-5p，可以下調(diào)靶標(biāo)Mtfr1的表達(dá)，從而使線粒體凋亡減少，修復(fù)異常EPCs的功能〔45〕。EPCs移植對治療AMI有積極作用；當(dāng)發(fā)生氧化應(yīng)激時(shí)，EPCs中miR-126表達(dá)顯著下降，而過表達(dá)miR-126可增強(qiáng)H2O2處理后EPCs的增殖、遷移及成血管能力；因此，這可能是治療AMI的一種方法〔46〕。運(yùn)動訓(xùn)練可以治療心肌梗死，研究表明，在運(yùn)動小鼠模型中，TPPU調(diào)節(jié)miR-126的表達(dá)，并通過激活A(yù)KT/GSK3β信號通路，調(diào)節(jié)EPCs的功能，對心肌梗死起著正向調(diào)控作用〔47〕。EPCs中miR-126-3p過表達(dá)會促進(jìn)促血管生成和抗炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，恢復(fù)缺血性心肌病患者中EPCs的功能，而將過表達(dá)的miR-126-3p的EPCs移植可以增加血管生成，減少梗死面積從而增強(qiáng)心臟的功能〔48〕。

通過EPCs與心肌切片共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，miR-377在EPCs中可通過下調(diào)血管內(nèi)皮蛋白酪氨酸磷酸酶(VE-PTP)的表達(dá)，使內(nèi)皮功能下降，發(fā)揮抗血管生成的作用。心肌梗死后形成的疤痕主要成分是膠原，膠原的存在會保持低水平的miR-377及高水平的VE-PTP表達(dá)，從而對EPCs起保護(hù)作用，對治療心肌梗死起著積極作用〔49〕。

7 冠心病

研究表明冠狀動脈疾病患者EPCs中，miR-31的表達(dá)會下降，并升高靶標(biāo)FAT4及血栓烷A2受體(TBXA2R)的表達(dá)，使EPCs的功能下降，導(dǎo)致冠狀動脈疾病的發(fā)生，而用遠(yuǎn)紅外(FIR)處理時(shí)，miR-31表達(dá)升高，使其下游基因miR-720表達(dá)升高，從而促進(jìn)了EPCs的成血管能力，因此，對功能異常的EPCs進(jìn)行調(diào)控，可以通過miR-31—miR-720途徑調(diào)控冠狀動脈疾病患者中EPCs的功能〔50〕。

miR-361-5p在冠心病患者的EPCs及血漿中表達(dá)升高，miR-361-5p則是通過直接作用于VEGF mRNA的3′-UTR，從而抑制EPCs的活性，抑制小鼠缺血肢體的血流恢復(fù)〔51〕。miR-23a在冠心病患者EPCs和血漿中高表達(dá)，miR-23a與表皮生長因子受體(EGFR)的3′-UTR直接結(jié)合，抑制EGFR的表達(dá)，敲除miR-23a之后，可以促進(jìn)患病患者EPCs的EGFR的表達(dá)及血管生成的活性〔52〕。在患病EPCs和患者血漿中也發(fā)現(xiàn)高表達(dá)的miR-206及miR-214，這與VEGF的低表達(dá)有關(guān)，miR-206與miR-214的高表達(dá)導(dǎo)致VEGF的表達(dá)降低，會抑制冠心病患者EPCs的遷移與增殖，促進(jìn)其凋亡，敲低miR-206、miR-214的表達(dá)會促進(jìn)冠心病患者的血管修復(fù)〔53，54〕。

8 急性肺損傷血管內(nèi)皮損傷

研究表明EPCs對急性肺損傷中的血管內(nèi)皮具有修復(fù)作用，增加EPCs的數(shù)量可以減輕肺損傷〔55，56〕。脂多糖會誘導(dǎo)急性肺損傷的發(fā)生，移植EPCs后，會使脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷組織中miR-10a/b-5p表達(dá)上調(diào)，并降低其下游靶標(biāo)ADAM15的表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，從而發(fā)揮對急性肺損傷的治療作用〔57〕。EPCs中衍生的外泌體可以減輕脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷，外泌體中含有豐富的miR-126，轉(zhuǎn)移到靶向內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)會降低Spred1的表達(dá)，可以激活增強(qiáng)迅速加速纖維肉瘤激酶(RAF)/ERK信號通路，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、成血管，從而起到了對肺部的修復(fù)作用〔58〕。

百草枯可以導(dǎo)致急性肺損傷，EPCs抑制百草枯誘導(dǎo)的急性肺損傷中miR-141-3p的表達(dá)，并增強(qiáng)了Notch/Nrf2的表達(dá)；miR-141-3p的過表達(dá)使EPCs對肺功能的作用下降，因此EPCs可以通過miR-141-3p/Notch/Nrf2通路對百草枯誘導(dǎo)的急性肺損傷起保護(hù)作用〔59〕。

綜上，miRNA可以調(diào)節(jié)生物體中細(xì)胞信號途徑的基因表達(dá)，并且一個miRNA存在多個靶標(biāo)，miRNA在DNA損傷、修復(fù)、細(xì)胞死亡及免疫反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用〔60〕。研究表明，某些miRNA表達(dá)的變化，會與CVD中血管生成有關(guān)，并且也參與癌癥的發(fā)生轉(zhuǎn)移〔61〕。EPCs在一些心血管疾病及某些與血管生成相關(guān)的疾病中起著重要作用，并且兼有向內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞分化的潛能。

miRNA則是一把雙刃劍，對疾病的發(fā)生發(fā)展起著正負(fù)雙向的調(diào)節(jié)作用，不僅可以通過自身表達(dá)變化調(diào)控細(xì)胞狀態(tài)，而且可以通過外泌體的方式，到達(dá)指定的位置發(fā)揮作用，因此對miRNA的研究，有助于更多地了解常見疾病的發(fā)展機(jī)制，通過miRNA的表達(dá)變化，可以對機(jī)體中病變的發(fā)生起一個警示作用。但miRNA種類繁多，作用機(jī)制相對復(fù)雜，而EPCs一直是CVD的重要因素，而且EPCs在促進(jìn)血管生成方面發(fā)揮著重要作用，也為一些與血管生成相關(guān)的疾病研究提供了思路，因此研究EPCs中miRNA的表達(dá)變化仍舊是未來的一個熱點(diǎn)話題，為了解目前重要死亡疾病的發(fā)病機(jī)制提供了良好的研究方向。