不同miRNA介导的内皮祖细胞在相关疾病中作用及分子机制

王美月 崔晓栋 成敏 张晓芸

(潍坊医学院基础医学院，山东 潍坊 261053)

目前心血管疾病(CVD)是发达国家与发展中国家最常见和最重要的死亡因素之一〔1〕。许多CVD如动脉粥样硬化〔2〕、慢性心力衰竭〔3〕和高血压〔4〕等的病理过程，均与内皮功能障碍密切相关，而内皮组织在糖尿病血管疾病的病发、肺损伤中的血管内皮修复也起着重要作用，因此对内皮组织及血管的研究就显得尤为重要。研究表明内皮祖细胞(EPCs)在血管修复及维持血管稳态起着重要作用〔5〕。EPCs主要存在于骨髓中，当机体受到刺激时，迅速从骨髓动员至损伤部位，发挥血管内皮修复作用，因此EPCs成为了防治CVD的重要靶细胞〔6〕。

微小核糖核酸(miRNA)是一类具有调节活性作用的小的非编码RNA，为单链内源性的RNA分子，其大小为18～24个核苷酸，可降解靶基因的mRNA或者抑制翻译过程，并通过转录后调控来控制机体的生命活动〔7，8〕。miRNA存在于多种细胞中，随着研究的深入，miRNA逐渐成为病理生理效应及各种信号通路中的关键转录后调节因子〔9〕。大量研究成果表明其在心血管〔10〕、免疫系统〔11〕甚至是神经系统〔12〕中均发挥着重要作用，所以一度成为研究热点。最近有研究表明miRNA与EPCs关系密切。因此深入了解miRNA对EPCs的作用及通过相关的分子机制对不同CVD产生的影响可以为研究及防治CVD提供重要的理论支持。

1 血管生成

血管生成是一个受多种因素调节的复杂的生理和病理过程，miRNA可通过自主和非自主的方式调节EPCs对血管生成起调控作用〔13〕。早期实验研究表明多种生长因子能够调控EPCs的血管生成能力。 He等〔14〕的实验结果表明，miR-433对造血细胞的增殖与分化起着增强作用，但单独调控miR-433不能刺激EPCs的再生能力，脑源性神经生长因子(BDNF)对EPCs的再生能力的影响可能是由miRNA调控的，BDNF下调miR-433，使鸟苷酸结合蛋白(GBP)2表达增加，从而促进EPCs的再生能力。在人外周血EPCs中，miR-142通过抑制含Ⅰ型血小板蛋白结合基序的解聚蛋白样金属蛋白酶(ADAMTS)-1的表达，激活血管内皮生长因子(VEGF)的功能，促进内皮细胞中内皮一氧化氮合酶(eNOS)的表达，从而促进血管生成〔15〕。长链非编码RNA(lncRNA)可以作为miRNA的海绵影响miRNA的表达，进而影响EPCs的功能〔16〕。血管生成与成骨过程是相互关联的，而破骨细胞在形成过程中的新生破骨细胞(N-OC)及成熟破骨细胞(M-OC)显著促进了EPCs的成血管、迁移、增殖与分化能力，lncRNA-AK131850可以使N-OC及M-OC中miR-93-5p海绵化，通过增强VEGFa的表达，从而促进EPCs的血管生成〔17〕。

血管中的应力也是调节EPCs血管生成能力的重要因素。许多实验结果表明流体剪切应力在EPCs分化中起着重要作用，流体剪切应力可显著增强miR-34a的表达，从而抑制其下游Foxj2的表达促进EPCs向内皮细胞分化，促进其血管生成能力〔18〕。在血管受到损伤时，EPCs可以动员到缺血部位，分化为成熟的内皮细胞，而动员EPCs则会暴露于血液流动产生的周期性拉伸状态。研究表明，周期性拉伸会抑制miR-129-1-3p的表达，进而激活Runx2和VEGF，从而促进EPCs向内皮的分化及血管生成〔19〕。有研究表明缺氧对EPCs的血管生成也具有调控作用。Mo等〔20〕的实验显示，在缺氧条件下，抑制miR-195的表达，会促进缺氧条件下EPCs的迁移、增殖、成血管；miR-195的直接靶标是γ-氨基丁酸受体1，敲低γ-氨基丁酸受体1的表达，会降低缺氧条件下miR-195表达抑制引起的EPCs的增殖、迁移及血管生成能力的变化。在缺氧条件下，小鼠骨髓来源的EPCs中miR-503的表达降低，而miR-503表达的上调可以抑制缺氧引起的EPCs的增殖、迁移及成血管；Apelin是miR-503的直接靶标，miR-503的过表达抑制Apelin的蛋白水平，从而降低缺氧条件下EPCs迁移、增殖及血管生成〔21〕。

2 深静脉血栓形成(DVT)

DVT是一种常见的外周血管疾病，治疗困难。促进骨髓来源的EPCs向血栓部位的动员及迁移，实现血栓再血管化、血栓的溶解和再通成为DVT治疗的新靶点〔22〕。Kong等〔23〕研究结果显示，在深静脉血栓患者外周血提取的EPCs检测结果显示let-7e-5p下调，这种变化会导致其靶标FASLG表达的变化，从而使EPCs的迁移、成血管能力降低。另有研究表明，miR-21在DVT模型大鼠的EPCs中表达下降，而miR-21表达上调可以通过FASLG促进EPCs的增殖及血管形成，导致大鼠静脉形成模型中血栓溶解〔24〕。Wang等〔22〕研究结果显示，在深静脉血栓中，可通过上调miR-150使c-Myb蛋白的表达显著降低，来促进EPCs的迁移及成血管能力。在深静脉血栓模型中，EPCs中miR-205的过表达，可以使血栓显著减小，并通过促进EPCs的血管生成使血栓再通，而此过程是通过miR-205靶向作用于PTEN，通过蛋白激酶B(AKT)/自噬途径来调节基质金属蛋白酶(MMP)2的表达，从而介导EPCs中迁移与血管生成，加速静脉血栓的再通〔25〕。在体外，miR-126过表达促进了EPCs的迁移及成血管，进一步研究发现，miR-126上调抑制磷酸肌醇-3-激酶调节亚基2(PIK3R2)表达，激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt途径，来增强EPCs的迁移及成血管能力，促进静脉血栓的溶解〔26〕。

研究表明，白藜芦醇(RES)对心血管疾病起着潜在的保护作用，它可以对氧化、炎症的血管壁起保护作用〔27〕。研究结果显示RES通过调控EPCs 中miRNA表达，从而调节EPCs的迁移及成血管功能。Zhang等〔28〕研究显示，RES可下调EPCs中miR-138的表达，使黏着斑激酶(FAK)的表达升高，起到了保护血管的功能。RES也可通过调控miR-542-3p表达发挥作用。RES抑制EPCs miR-542-3p的表达，并上调血管紧张素(ANGPT)2的表达，从而使血管生成能力增强，促进了血栓的再通〔29〕。Kong等〔30〕研究表明，在静脉血栓患者中miR-483-3p的表达升高，通过其靶标血清反应因子(SRF)导致EPCs的归巢及血栓消退能力降低，使EPCs的迁移及成血管能力的降低，细胞凋亡增加。

3 糖尿病(DM)血管病变

DM是世界范围内重要的健康问题之一，而DM血管病发病的重要因素之一为内皮功能障碍〔31〕。在Ⅱ型DM患者的EPCs中，miR-126的表达异常下调，并反向调节其靶标Spred-1的表达；miR-126过表达后Spred-1表达下降，并通过大鼠肉瘤蛋白(Ras)/细胞外调节蛋白激酶(ERK)/VEGF及PI3K/Akt/eNOS信号促进EPCs的增殖、迁移并抑制其凋亡来调控EPCs的功能〔32〕。在EPCs中，miR-126还可以负性调节白介素(IL)-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α、活性氧(ROS)的表达，而高血糖(HG)和晚期糖基化终产物(ACEs)会导致miR-126表达的下降，继而通过PI3K/Akt/eNOS信号通路使炎症因子表达上调，引起内皮功能障碍〔33〕。研究表明miR-130a在维持EPCs正常功能中起着重要作用，miR-130a的表达会负调控靶基因Runx3，DM患者中miR-130a表达下降，可能是通过其靶标Runx3表达升高及ERK/VEGF/Akt信号途径导致内皮功能障碍〔34〕。而另一项研究表明，DM患者中miR-130a降低是通过靶标MAP3K12起作用，miR-130a过表达会降低MAP3K12蛋白及基因的表达，DM患者中miR-130a表达的下调，可以通过激活c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号通路导致DM内皮功能障碍〔35〕。

miR-31在调节干细胞分化中起着重要作用，而其对DM中EPCs功能也具有重要作用，在DM患者EPCs中miR-31的表达上调，抑制靶标Satb2的表达，使EPCs迁移及集落形成能力降低，促进凋亡，促使内皮功能障碍的发生〔36〕。研究表明miR-155下调能减轻HG诱导的内皮损伤；miR-155过表达，会抑制其靶标PTCH1的表达，导致HG诱导的ROS表达升高，使EPCs迁移、成血管能力降低，使HG诱导的EPCs功能恶化，进而形成DM〔37〕。

4 脑卒中

再通可以改善急性缺血性脑卒中，然而对组织的修复没有太大作用，EPCs在缺血损伤后会促进血管修复与再生，miRNA在其中起着重要作用〔38〕。miR-126的表达会使其靶标基质细胞衍生因子(SDF)-1下调，进而通过影响CXCR7的表达改善EPCs的迁移及成血管功能；但在小鼠大脑中动脉闭塞模型中，miR-126的水平明显下降，因此上调miR-126的表达对脑卒中患者可能具有积极作用〔39〕。研究表明miR-384-5p在小鼠大脑中动脉闭塞中起着积极作用，miR-384-5p过表达后下调DLL4的表达，通过Notch信号通路促进小鼠脑缺血性脑卒中EPCs的迁移及成血管，抑制细胞凋亡〔40〕。miR-146a和miR-146b在脑卒中患者EPCs中表达下降，在小鼠大脑中动脉闭塞模型中，上调miR-146a和miR-146b的表达，会使TNF受体相关因子(TRAF)6、IL-1受体相关激酶(IRAK)1表达下降，促进EPCs的增殖、迁移、成血管能力，对缺血性脑卒中患者的康复具有积极意义〔41〕。

5 动脉粥样硬化

miRNA在心血管系统中的表达较高，在调节动脉粥样硬化中起着重要作用。研究表明健康EPCs来源的循环微粒通过将miR-10a、miR-21、miR-126、miR-146a、miR-223转移，来调控受损EPCs的功能；在动脉粥样硬化患者中他们的表达下调，并下调了类胰岛素生长因子(IGF)-1的表达，使EPCs迁移、黏附、成血管能力下降，对动脉粥样硬化产生不利影响〔42，43〕。在动脉粥样硬化中，miR-26a的过表达则会产生负性的影响，会导致其靶标EphA2表达的下调，诱导EPCs功能障碍，并通过p38丝裂活化蛋白激酶(MAPK)/VEGF途径对动脉粥样硬化起着调控作用〔44〕。

6 心肌梗死

急性心肌梗死(AMI)发生后miRNA表达的失调会导致EPCs损伤。心肌梗死患者外周血EPCs中所含的miR-324-5p表达下降，在EPCs中过表达miR-324-5p，可以下调靶标Mtfr1的表达，从而使线粒体凋亡减少，修复异常EPCs的功能〔45〕。EPCs移植对治疗AMI有积极作用；当发生氧化应激时，EPCs中miR-126表达显著下降，而过表达miR-126可增强H2O2处理后EPCs的增殖、迁移及成血管能力；因此，这可能是治疗AMI的一种方法〔46〕。运动训练可以治疗心肌梗死，研究表明，在运动小鼠模型中，TPPU调节miR-126的表达，并通过激活AKT/GSK3β信号通路，调节EPCs的功能，对心肌梗死起着正向调控作用〔47〕。EPCs中miR-126-3p过表达会促进促血管生成和抗炎性细胞因子的表达，恢复缺血性心肌病患者中EPCs的功能，而将过表达的miR-126-3p的EPCs移植可以增加血管生成，减少梗死面积从而增强心脏的功能〔48〕。

通过EPCs与心肌切片共培养发现，miR-377在EPCs中可通过下调血管内皮蛋白酪氨酸磷酸酶(VE-PTP)的表达，使内皮功能下降，发挥抗血管生成的作用。心肌梗死后形成的疤痕主要成分是胶原，胶原的存在会保持低水平的miR-377及高水平的VE-PTP表达，从而对EPCs起保护作用，对治疗心肌梗死起着积极作用〔49〕。

7 冠心病

研究表明冠状动脉疾病患者EPCs中，miR-31的表达会下降，并升高靶标FAT4及血栓烷A2受体(TBXA2R)的表达，使EPCs的功能下降，导致冠状动脉疾病的发生，而用远红外(FIR)处理时，miR-31表达升高，使其下游基因miR-720表达升高，从而促进了EPCs的成血管能力，因此，对功能异常的EPCs进行调控，可以通过miR-31—miR-720途径调控冠状动脉疾病患者中EPCs的功能〔50〕。

miR-361-5p在冠心病患者的EPCs及血浆中表达升高，miR-361-5p则是通过直接作用于VEGF mRNA的3′-UTR，从而抑制EPCs的活性，抑制小鼠缺血肢体的血流恢复〔51〕。miR-23a在冠心病患者EPCs和血浆中高表达，miR-23a与表皮生长因子受体(EGFR)的3′-UTR直接结合，抑制EGFR的表达，敲除miR-23a之后，可以促进患病患者EPCs的EGFR的表达及血管生成的活性〔52〕。在患病EPCs和患者血浆中也发现高表达的miR-206及miR-214，这与VEGF的低表达有关，miR-206与miR-214的高表达导致VEGF的表达降低，会抑制冠心病患者EPCs的迁移与增殖，促进其凋亡，敲低miR-206、miR-214的表达会促进冠心病患者的血管修复〔53，54〕。

8 急性肺损伤血管内皮损伤

研究表明EPCs对急性肺损伤中的血管内皮具有修复作用，增加EPCs的数量可以减轻肺损伤〔55，56〕。脂多糖会诱导急性肺损伤的发生，移植EPCs后，会使脂多糖诱导的急性肺损伤组织中miR-10a/b-5p表达上调，并降低其下游靶标ADAM15的表达，进而增强肺微血管内皮细胞的增殖，从而发挥对急性肺损伤的治疗作用〔57〕。EPCs中衍生的外泌体可以减轻脂多糖诱导的急性肺损伤，外泌体中含有丰富的miR-126，转移到靶向内皮细胞时会降低Spred1的表达，可以激活增强迅速加速纤维肉瘤激酶(RAF)/ERK信号通路，促进内皮细胞的迁移、成血管，从而起到了对肺部的修复作用〔58〕。

百草枯可以导致急性肺损伤，EPCs抑制百草枯诱导的急性肺损伤中miR-141-3p的表达，并增强了Notch/Nrf2的表达；miR-141-3p的过表达使EPCs对肺功能的作用下降，因此EPCs可以通过miR-141-3p/Notch/Nrf2通路对百草枯诱导的急性肺损伤起保护作用〔59〕。

综上，miRNA可以调节生物体中细胞信号途径的基因表达，并且一个miRNA存在多个靶标，miRNA在DNA损伤、修复、细胞死亡及免疫反应中发挥着重要作用〔60〕。研究表明，某些miRNA表达的变化，会与CVD中血管生成有关，并且也参与癌症的发生转移〔61〕。EPCs在一些心血管疾病及某些与血管生成相关的疾病中起着重要作用，并且兼有向内皮细胞和平滑肌细胞分化的潜能。

miRNA则是一把双刃剑，对疾病的发生发展起着正负双向的调节作用，不仅可以通过自身表达变化调控细胞状态，而且可以通过外泌体的方式，到达指定的位置发挥作用，因此对miRNA的研究，有助于更多地了解常见疾病的发展机制，通过miRNA的表达变化，可以对机体中病变的发生起一个警示作用。但miRNA种类繁多，作用机制相对复杂，而EPCs一直是CVD的重要因素，而且EPCs在促进血管生成方面发挥着重要作用，也为一些与血管生成相关的疾病研究提供了思路，因此研究EPCs中miRNA的表达变化仍旧是未来的一个热点话题，为了解目前重要死亡疾病的发病机制提供了良好的研究方向。