MicroRNA调控血管平滑肌功能和表型转化的研究进展

张建彬 徐荣伟 温见燕 刘鹏

MicroRNA调控血管平滑肌功能和表型转化的研究进展

张建彬 徐荣伟 温见燕 刘鹏

血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）是血管中膜层的主要组成部分，具有维持血管壁完整性及调节血管壁张力的作用[1]。VSMC存在两种表型：分化表型（收缩表型）和未分化表型（合成表型）。正常情况下，VSMC以分化表型存在，主要作用是维持血管壁的弹性和收缩血管，增殖、迁移能力差，当受到机械牵拉或者病理刺激时，它可以向未分化表型转化，增殖、迁移及分泌细胞外基质的能力增强，收缩基因的表达减少[2]。许多研究已经证实，VSMC表型转化是高血压、动脉粥样硬化、动脉瘤、支架术后再狭窄、肺动脉高压等疾病发生发展的重要环节[3-5]。

MicroRNA基因约占整个基因组的1%，截止到2015年7月，miRBase公布的microRNAs数量达28 645种。它是一类内源性的、高度保守的、长度为19～25个核苷酸的非编码小分子单链RNA，不编码蛋白质，主要通过降解靶mRNA或对其在翻译水平进行抑制而发挥调节基因转录后表达水平的作用，从而参与机体生长发育、干细胞分化、激素分泌及多种疾病发生发展等生理或病理过程[6]。

国内外大量研究已经证实microRNA参与了血管平滑肌细胞表型转化[2,7,8]，但其具体机制尚未完全阐明。近几年，microRNAs调节VSMC表型转化相关信号通路及调控机制逐渐成为研究的热点[9-11]。本文综述了目前发现的与VSMC表型转化有关的microRNAs及microRNAs调控VSMC表型转化相关的信号通路和机制，并且展望了microRNA作为血管疾病诊断和治疗新靶点的应用前景。

1 与VSMC功能和表型转化相关的m icroRNAs及调控机制

Dicer是microRNA合成过程中的关键酶。Pan等[12]发现敲除Dicer基因后小鼠死亡，并出现VSMC收缩功能丧失及血管结构紊乱，提示Dicer参与合成的microRNA对血管结构稳定和收缩功能维持有重要作用。大量的研究提示[13-15]，miRNA-143/145、miRNA-221、miRNA-21、miRNA-1/133、let-7、miRNA-424/322、miRNA-663、miRNA-9等 microRNAs可以调节VSMC的增殖、迁移和表型转化，这些microRNAs有的可以促进VSMC向分化表型转化，有的则可以促进VSMC向未分化表型转化。

1.1 促进VSMC转化为未分化表型（合成表型）的microRNAs

1.1.1 MiRNA-31 研究发现，miRNA-31在增殖的VSMC和有内膜增生的血管壁中表达明显升高，并且它的表达受促分裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶（MAPK/ERK）信号通路的抑制；进一步研究发现，miRNA-31通过靶向抑制大肿瘤因子同源物2（LATS2）来促进VSMC增殖及向未分化表型转化，因此，MAPK/ERK/miR-31/LATS2通路可以调节VSMC向未分化表型转化[16]。2013年，Wang等[17]发现，miRN-31A不仅可以通过直接与其靶基因EA1基因阻遏子（CREG）结合而调节VSMC表型转化，而且可以作为与VSMC表型转化有关疾病的生物标记物。

1.1.2 MiRNA-146a Sun等[18]发现，miRNA-146a在小鼠体内可以促进血管内皮细胞增生，而在体外可以促进VSMC增殖，它可以通过靶向结合3′非转录区抑制转录因子KLF4的表达，而KLF4可以通过与miRNA-146a启动子的CACCC或GGGTT结合来抑制miRNA-146a的转录，从而形成一个负反馈调节机制。进一步的研究[19]发现，在体外敲除miRNA-146a基因可以抑制VSMC迁移和增殖，此时NF-κBp65和PCNA等转录因子表达水平下调，而促凋亡因子Bax等表达上调，提示这些因子都可能在miRNA-146a调控VSMC向未分化表型转化的通路中发挥作用。

1.1.3 MiRNA-24 Chan等[20]发现，PDGF-BB可以促进miRNA-24的表达，而miRNA-24可以通过靶向抑制脚手架蛋白3（Trb3）减少对smad途径泛蛋白连接酶（smurf1）的降解，smurf1表达增加可导致smad及BMP和TGF-β信号通路的低表达，进而促进VSMC向未分化表型转化。

1.1.4 MiRNA-26a Leeper等[21]发现，腹主动脉瘤中miRNA-26a表达下降，抑制miRNA-26a可以促进VSMC分化，抑制VSMC增殖和迁移。同时他们发现，miRNA-26a靶标是TGFbeta超家族信号通路的 Smad-1和 Smad-4，敲除 miRNA-26a后Smad-1和Smad-4的表达增加，VSMC向分化表型转化。

1.1.5 MiRNA-204 Courboulin等[22]发现，miRNA -204在人和小鼠肺动脉高压模型中表达均下调，且下调程度和肺动脉高压程度呈正相关。STAT3的激活可以抑制miRNA-204表达，而miRNA-204可以靶向抑制SHP2，因此STAT3的激活使SHP2表达升高，进而激活Src激酶和活化T细胞核因子（NFAT）。SHP2和NFAT可以抑制肺动脉平滑肌细胞增殖，保持VSMC的收缩表型，因此miRNA-204可通过此信号通路促进VSMC向未分化表型转化。

1.1.6 MiRNA-208 Zhang等[23]发现，胰岛素可以促进miRNA-208高表达和VSMC增殖，且miRNA-208可以促进细胞从G0/G1期向S期转化。进一步研究发现，细胞周期依赖激酶（CDK）抑制物蛋白家族成员p21可能是miRNA-208的靶标分子，miRNA-208可通过靶向抑制p21促进VSMC向未分化型转化。

1.1.7 MiRNA-130a Wu等[24]发现，miRNA-130a可靶向抑制生长终止特异性同源盒（GAX）基因的表达，进而减弱GAX抑制细胞生长和迁移的作用，从而促进VSMC增生和迁移，向未分化表型转化。同时他们发现在自发性大鼠高血压模型中，miRNA-130a高表达而GAX的mRNA和蛋白质低表达，提示miRNA-130a-GAX通路介导的VSMC增殖和迁移在高血压的发病中有重要作用。

1.1.8 MiRNA-9 Shan等[25]通过研究大鼠缺氧诱导的肺动脉高压模型，发现miRNA-9表达上调并且诱导了肺动脉平滑肌细胞（PASMC）的表型转化，敲除miRNA-9基因可以抑制PASMC增殖并使其稳定在收缩表型。进一步研究发现，缺氧诱导因子1α（HIF-1α）是miRNA-9诱导PASMC向未分化表型转化中的关键因子。

1.1.9 MiRNA-96 骨形态发生蛋白（BMP）信号通路在维持VSMC收缩表型方面发挥着重要作用。Kim等[26]发现，BMP-4可以下调miRNA-96的表达，而miRNA-96靶向抑制脚手架蛋白3（Trb3）的表达，Trb3是促进VSMC向收缩型转化必须的信号分子，因此BMP4信号通路可以通过抑制miRNA-96—Trb3轴来促进VSMC向分化表型转化，提示miRNA-96表达增加可以促进VSMC向未分化表型转化。

1.2 促进VSMC转化为分化表型（收缩表型）的microRNAs

1.2.1 MiRNA-663 Li等[27]发现，miRNA-663的过表达可以增加VSMC分化标记物如平滑肌22-α、平滑肌α肌动蛋白、钙调蛋白等的表达，并可抑制PDGF诱导的VSMC增殖和迁移。进一步的研究发现，miRNA-663通过靶向抑制JunB及其下游分子如肌浆球蛋白轻链9和基质金属蛋白酶9来促进VSMC向分化表型转化。

1.2.2 MiRNA-1/133 小鼠胚胎干细胞向VSMC转化时心肌素可诱导miRNA-1高表达，miRNA-1可以靶向抑制一种丝/苏氨酸激酶（Pim-1），使Pim-1介导的VSMC增殖和内膜增生受抑制，敲除miR-1基因可部分逆转心肌素对VSMC增殖的抑制[28]。MiRNA-133可以抑制VSMC的增殖和迁移PDGF Sp-1表达和活性，进而激活KLF4，促进VSMC增殖，而miR-133可以通过靶向抑制Sp-1来减少VSMC增殖，促进VSMC向分化表型转化[29]。

1.2.3 MiRNA-143/145 Cheng等[30]用球囊损伤大鼠颈动脉后，发现miRNA-143/145表达下调，缺乏miRNA-143/145的VSMC不能对血管刺激做出反应而始终保持在未分化表型，提示miRNA-143/ 145促进VSMC向分化表型转化。进一步的研究[31]发现，miRNA143/145可通过靶向抑制KLF4、ELK1和ACE等的表达来抑制VSMC增殖和迁移。近年来研究[32]还表明，TGF-b及BMP-4分别通过心肌素依赖途径和MRTF依赖途径促进肺动脉血管平滑肌细胞内 miR-143/145的表达，从而促进PASMC向分化表型转化。基于以上理论基础，Ohnaka等[33]通过向静脉移植物中转导miRNA-145，发现miRNA-145可以抑制静脉移植物内膜增生并可维持VSMC在收缩表型。

1.2.4 Let-7 Let-7是第2个被发现的miRNA。首先在线虫中被发现，是幼虫后期转变为成虫所必须的，能抑制lin-41基因的表达。后来的研究[34]发现，let-7d在自发性高血压大鼠（SHR）模型的VSMC中表达明显下调，说明let-7参与了VSMC表型的调节，可能机制是通过下调细胞周期调节因子KRAS来抑制VSMC增殖，促进VSMC向分化表型转化。

1.2.5 MiRNA-195 Wang等[35]通过建立大鼠颈动脉球囊损伤模型，发现通过腺病毒转导miRNA-195可以抑制损伤颈动脉的内膜增生和VSMC增殖。通过进一步研究发现，miRNA-195可以抑制细胞周期素D1蛋白（CCND1）、细胞分裂周期蛋白42（Cdc42）和成纤维细胞生长因子1（FGF1）等基因的表达，从而抑制VSMC增殖、迁移和向合成表型转化，促进VSMC向分化表型转化。

1.2.6 MiRNA-21 Kang等[36]证实，骨形态发生蛋白4（BMP-4）可上调miRNA-21的表达，而miRNA-21通过靶向抑制凋亡因子4（PDCD4）促进VSMC向收缩型转化。进一步的研究发现，miRNA-21可以通过靶向抑制DOCK-180相关蛋白超家族的DOCK-4、DOCK-5和DOCK-7来抑制VSMC的增殖迁移，并可通过调节一种小的GTP酶来稳定细胞骨架结构，从而促进VSMC向分化表性转化。

1.2.7 MiRNA-100 在小鼠后腿缺血性损伤模型中，miRNA-100的表达明显下调。Grundmann等[37]

miRNA-100帕霉素靶蛋白（mTOR），mTOR可促进VSMC增殖，因此，miRNA可以通过抑制mTOR通路来促进VSMC向合成表型转化。

1.2.8 MiRNA-424/322 Merlet等[38]发现，损伤大鼠颈动脉后的4～30天内miRNA-424/322表达上调。体外实验发现，miRNA-424/322可以抑制VSMC增殖和迁移，但并不影响细胞凋亡。进一步的研究发现，miRNA-424/322可以直接靶向抑制细胞周期蛋白D1和钙腔蛋白，间接抑制基质相互作用蛋白1，进而在病理状态下抑制VSMC增殖，促进VSMC向分化表型转化。

1.2.9 MiRNA-638 Li等[39]发现，miRNA-638在PDGF诱导的人主动脉平滑肌细胞中表达明显下调，然后通过定量RT-PCR发现miRNA-638在人正常VSMC中高表达，miRNA-638通过靶向抑制孤核受体1（NOR1）来拮抗PDGF诱导的细胞周期素D1表达，进而抑制VSMC增殖和迁移，维持VSMC的分化表型。

1.2.10 MiRNA-34c Choe等[40]发现，在大鼠颈动脉损伤模型中 miRNA-34c表达显著上调，向VSMC中转导miRNA-34c可以促进VSMC凋亡，增加VSMC中p21、p27和Bax的表达，并可减少VSMC增殖。进一步的研究发现，miRNA-34c通过靶向抑制干细胞因子（SCF）促进VSMC向分化表型转化。

2 M icroRNA调控血管稳态与重构

血管的结构和功能处在一定的动态平衡中。正常情况下，VSMC以分化表型存在，主要作用是维持血管壁的弹性和收缩血管，增殖、迁移能力差[2]，当受到病理性刺激时，可出现血管稳态失衡，血管重构是维持血管稳态的适应性的生理过程，同时也是许多血管疾病发生的病理基础[9]。血管稳态的失衡和重构是血管疾病发生的关键。而在血管稳态失衡和重构过程中，microRNA调控的VSMC表型转换又是重要的一环[11]。因此，研究microRNA调控的VSMC表型转化的具体机制可以为调节血管重构、维持血管稳态提供理论基础。

3 总结和展望

MicroRNA调控VSMC功能和表型转化研究的发展及其分子调控机制的揭示，使分析鉴定和提取特定的与VSMC表型转化相关的microRNA及相关信号分子成为可能。因此，可以通过测定特定microRNA的含量来预测与VSMC表型转化相关疾病的发生风险。MicroRNA作为一种潜在的生物标记物可以用于高血压、动脉粥样硬化、动脉瘤、支架术后再狭窄、肺动脉高压等与VSMC表型转化密切相关的疾病的早期诊断和预后评估。随着研究的深入及技术的进步，我们可以人为地靶向上调或者抑制特定的microRNA，以及调控通路上的信号分子来调控VSMC的增殖、迁移和表型转化，这作为一种基因治疗的方法可以用于高血压、动脉粥样硬化、动脉瘤、支架术后再狭窄、肺动脉高压等与VSMC表型转化密切相关的疾病的治疗。

总之，microRNA与心血管系统的发育、功能维持及疾病的发生发展有着密不可分的关系。与调控VSMC功能和表型转化相关的microRNA及其在心血管疾病的早期诊断、治疗及预后评估等方面的研究，以及靶向分子治疗和靶向基因药物的研究将会是未来研究的热点。

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Advances in m icroRNAsmodulate vascular smooth muscle cell function and phenotypemodulation

微小RNA； 血管平滑肌； 表型转化

MicroRNAs； Vascular smooth muscle cells（VSMC）； Phenotype switch

科技部国际合作项目（项目编号：2013DFA31900）

100029 北京市，中日友好医院心脏血管外科（张建彬、徐荣伟、温见燕、刘鹏）；北京协和医学院研究生院（张建彬、徐荣伟、刘鹏）通讯作者：刘鹏，E-mail：liupeng6618@yeah.net

10．3969/j．issn．1672－5301．2015．12．001

R54

A

1672-5301（2015）12-1057-05

2015-08-04）