血管内皮细胞(vascular endothelial cell,VEC)是衬于血管内表面的单层扁平上皮细胞,是血液与组织的之间的重要屏障。它在调节炎症反应,血栓形成,内皮细胞介导的血管舒张,内皮再生等病理生理过程中起关键作用,这些过程受到多种复杂机制的调控。随着人们对于血管内皮细胞功能研究的深入,microRNA在内皮细胞发挥其功能时的调控作用受到越来越多的关注。多种microRNA可在转录后水平调控基因表达,影响内皮细胞的功能,本文对microRNA在内皮细胞炎症反应、血栓形成、血管舒张、内皮再生功能的调节机制进行综述。
引用本文: 张磊, 王春. MicroRNA与血管内皮细胞功能调节机制进展. 中国胸心血管外科临床杂志, 2016, 23(3): 299-303. doi: 10.7507/1007-4848.20160069 复制
血管内皮细胞(vascular endothelial cell,VEC)是衬于血管内表面的单层扁平上皮细胞,是血液与组织的之间的重要屏障,为血液流动提供光滑的表面,同时对血管起保护作用。然而血管内皮细胞的功能远不止于此,它还在调节炎症反应、血栓形成、血管舒张和内皮再生等过程中起关键作用[1],血管内皮细胞通过一系列复杂机制调节这些病理生理过程,近年来研究显示microRNA的作用不可忽视。
microRNA是一种单链非编码RNA,长度约20~ 24个碱基,其与Ago蛋白组成的microRNA诱导的沉默复合体通过碱基互补或部分碱基互补与靶基因mRNA的3'端非翻译区结合,降解mRNA或抑制其翻译,在转录后水平调节基因表达[2]。有研究显示多达90%的人类基因受到microRNA的调控[3],并且microRNA的分布具有组织特异性,如microRNA-126 (miR-126)在内皮细胞中高表达,为内皮细胞特异性microRNA[4]。
1 microRNA与内皮细胞炎症反应
内皮细胞受到多种损伤因素的刺激可诱发炎症反应,目前认为冠状动脉粥样硬化是众多危险因子损伤内皮细胞而引发的一系列炎症反应。microRNA- 126 (miR-126)、microRNA-92a (miR-92a)、microRNA- 21 (miR-21)、microRNA-10 (miR-10)等多种micro- RNA可对血管内皮细胞的炎症反应进行调控,影响动脉粥样硬化的发生发展。miR-126位于9号染色体,表达分析显示,miR-126在内皮细胞系和造血祖细胞中特异性表达[5-6]。血管细胞粘附因子1 (vascular cell adhesion molecule 1,VCAM1)是血管内皮细胞表达的一种跨细胞粘附分子,正常的内皮细胞并不表达VCAM1,受到细胞因子及细菌产物的刺激后,内皮细胞可在4~12 d内表达VCAM1[7],由激活的内皮细胞表达的粘附因子在白细胞粘附及炎症反应中起重要作用。
1.1 microRNA-126
microRNA-126 (miR-126)在可在转录水平调控 VCAM1的表达,增加miR-126的表达可抑制VCAM1的表达,减少miR-126的含量会增加白细胞对内皮细胞的粘附作用,促进炎症反应。血管内皮细胞粘附因子的表达上调被认为是动脉粥样硬化的第一步[8]。
1.2 microRNA-92a
microRNA-92a(miR-92a)的编码基因位于3号染色体,研究显示:miR-92a在可疑发生动脉粥样硬化内皮细胞中的表达水平高于无动脉粥样硬化内皮细胞。转录因子可与miR-92a启动子相结合,调控其转录,而miR-92a进一步通过锌指样转录因子(Krüappel-like transcription factors,KLF)发挥其调节作用,miR-92a可结合于KLF2的3'非编码区,从而抑制KLF2的的表达[9]。KLF2可通过多个途径影响炎症反应:(1)通过影响VCAM1和E选择素的表达影响炎症细胞的粘附以及白介素-1β (IL-1β)调控的炎症细胞因子表达[10]。(2)通过促进成骨蛋白内皮细胞前体表达抑制炎症反应。(3)通过促进活化转录因子2磷酸化抑制炎症反应。(4)通过促进肌动蛋白细胞骨架改变抑制炎症反应[11-14]。
1.3 microRNA-21
microRNA-21 (miR-21)前体的编码基因位于Transmembrane member 49 (TMEM49)基因固有区域,有研究显示miR-21在调节发育、癌症、炎症、心血管疾病疾病这些生理学过程中具有至关重要的作用,miR-21具有其特有的启动子其表达多种物质如肾素、细胞外信号调节激酶、雌激素受体的调节。此外,剪切力的改变也可影响其表达[15],在震荡剪切应力作用下核内原癌基因c-Jun与miR-21基因的启动子结合更加紧密,miR-21表达水平增加,抑制过氧化物酶体增殖物激活受体的表达增加血管细胞粘附因子及单核细胞趋化蛋白的表达,增加单核细胞与血管内皮细胞的粘附从而促进炎症反应的发生[16]。最近的研究显示miR-21的高表达可抑制抑癌基因PTEN的表达人脐静脉内皮细胞的凋亡[17]。
1.4 microRNA-10
哺乳动物的microRNA-10(miR-10)进化高度保守,由miR-10a和miR-10b组成,编码定位于HOX基因簇。在可疑动脉粥样硬化区域,miR-10a的表达水平明显减低,有研究显示miR-10a可抑制血管内皮细胞的炎症反应,敲除miR-10a后,人核因子κB抑制蛋白(IKB)/核因子κB (NF-κB)介导的炎症反应通路明显上调,调控IkBa降解的两个主要调控因子转化生长因子激酶1 (TAK1)和beta-transducin repeat-containing gene (β-TRC)的3’非编码区包含高度保守的miR-10a结合位点,miR-10a通过减少TAK1和β-TRC的表达下调IkB/NF-kB介导的炎症反应从而抑制血管内皮细胞的炎症反应[18]。
1.5 microRNA-146a
microRNA-146a(miR-146a)通过多种途径参与内皮细胞的炎症反应。受体相关因子6 (Tnf Receptor Associated Factor 6,TRAF6)和人白介素受体相关激酶1 (Human Interleukin-1 receptor-associated kinase 1, IRAK1)是NF-κB信号通路的重要组成部分,miR- 146a可与其3’端非编码区结合抑制其表达从而发挥其抑制炎症反应作用[19-20]。此外,miR-146a还影响胱冬肽酶募集结构域10 (CARD10)的表达,CARD10是G蛋白调控的NF-κB的衔接蛋白,CARD10在NF-κB介导的炎症反应中起重要作用,miR-146a通过减少CARD10抑制NF-κB介导的炎症[21]。
1.6 microRNA-155
microRNA-155(miR-155)位于21号染色体,通过调控转录因子BACH1影响内皮细胞炎症反应,miR-155可结合于BACH1的mRNA,模拟miR-155的寡核苷酸可以抑制BACH1的表达。而BACH1是1型血色素氧化酵素HO-1的抑制剂,HO1在多种应激条件下对内皮细胞起保护作用,因此,miR-155通过抑制BACH1促进HO1的表达,从而产生抗炎作用[22]。还有研究显示miR-155抑制核转录因子NFкB p65(RELA)的表达发挥抗炎作用。RELA是NFкB炎症反应信号通路中的重要组成部分,生物表达分析显示RELA基因是miR-155的靶点,抑制miR-155可增高P65水平,增强内皮细胞炎症反应[23]。
2 microRNA与内皮细胞相关的血管舒张
多种物质可诱发血管舒张反应,如肥大细胞及嗜碱性粒细胞分泌的组织胺、前列环素、缓激肽、一氧化氮等,其中内皮细胞中一氧化氮合酶产生的一氧化氮在维持对心血管系统的稳态具有至关重要的作用,在病理条件下一氧化氮合酶的异常表达会引起内皮功能的紊乱及心血管疾病的进展。miR-155、miR-92a、miR-138、miR-21均可通过影响内皮细胞一氧化氮合酶调控内皮细胞。miR-155位于21号染色体,有研究证实miR-155在调控内皮细胞依赖的血管舒张过程中起关键作用,miR-155可结合于一氧化氮合酶的3’非编码区,直接通过调节一氧化氮合酶的表达影响血管舒张,当miR-155表达增多时,一氧化氮合酶表达下降,反之一氧化氮合酶的产生增加,并且多种炎症因子如肿瘤坏死因子α可使miR-155表达增加,从而减少内皮细胞一氧化氮合酶的产生,人为抑制miR-155的含量可逆转肿瘤坏死因子α引起的一氧化氮合酶产生减低[24]。
miR-92a通过影响锌指样蛋白KLF2及KLF4的表达影响一氧化氮合酶的表达,miR-92a可结合于KLF2及KLF4的3'非编码区,从而抑制KLF2与KLF4的的表达,而KLF2与KLF4均为一氧化氮合酶的正性调控因子[25-26],因此miR-92a的表达增加会间接减少一氧化氮合酶的表达,进而减少内皮细胞一氧化氮的产生影响血管舒张[27]。miR-138位于18号染色体,与其他调控通路不同的是miR-138通过影响一氧化氮合酶的激活对内皮细胞进行调节。研究显示多种炎症介质如肿瘤坏死因子α、血管紧张素Ⅱ可通过增加miR-138的表达下调钙结合蛋白S100A1的水平,而S100A1是一氧化氮合酶激活的关键因子,S100A1的水平的下调必将减少内皮细胞一氧化氮的表达[28]。
有研究显示miR-21在将脐静脉暴露于持续的单相剪切应力环境中,miR-21的表达水平显著上调,而其下游磷酸酶基因PTEN表达下调,减少了细胞凋亡,增强一氧化氮合酶的磷酸化作用,增加一氧化氮的产生[29-30]。
3 microRNA与内皮细胞相关凝血功能
内皮细胞构成血液与组织之间的屏障,防止凝血因子与组织因子接触,防止外源性凝血途径的激活。同时,内皮细胞的膜蛋白之一血栓调节蛋白是重要的抗凝物质。血栓调节蛋白(thrombomodulin,TM)血栓调节蛋白是血管内皮细胞膜上的凝血酶受体之一。与凝血酶结合后可降低凝血酶的凝血活性,而加强其激活蛋白C的活性。由于被激活的蛋白C具有抗凝作用,因此,TM是使凝血酶由促凝转向抗凝的重要的血管内凝血抑制因子[31]。
miR-92a可结合于KLF2的3'非编码区抑制KLF2的的表达,而KLF2可以直接结合于血栓调节蛋白的启动子增加其表达,miR-92a表达增加可间接减少血栓调节蛋白的表达,影响凝血功能[32-34]。
microRNA-223 (miR-223)位于x染色体,最新研究显示其可抑制内皮细胞组织因子的表达抑制凝血功能。miR-223可结合于组织因子mRNA的3’非编码区,抑制内皮细胞组织因子表达。减少内皮损伤诱发的组织因子释放,抑制外源性凝血途径的激活从而抑制血栓形成[35]。
microRNA-24 (miR-24)可调控血管假血友病因子(von Willebrand factor,VWF)的表达,VWF在血小板的粘附与聚集过程中起重要作用[36]。动物实验证实,抑制miR-24的表达可增加VWF的mRNA及蛋白水平。miR-24通过多种机制调控VWF的表达:(1)合于VWFmRNA的3’非编码区,减少蛋白表达,(2)对VWF加工和分泌其关键作用的弗林蛋白酶组胺H1受体进行调控[37-38]。
4 microRNA与血管内皮细胞修复
血管内皮细胞的修复取决于两方面因素:(1)成熟内皮细胞的增殖和迁移能力,(2)循环内皮祖细胞的归巢至内皮受损裸露部位和再内皮化能力。目前研究显示miR-126、miR-21可影响内皮细胞增殖和迁移能力,调控血管内皮细胞的修复。miR-221、miR-107则对内皮祖细胞进行调控,影响血管内皮细胞修复。动物实验显示:在斑马鱼受精12 h后miR-126便在内皮细胞中高度浓聚,特异性敲除miR-126基因后的斑马鱼表现出明显的出血倾向,pak1基因是miR-126作用的靶点,敲除miR-126基因后,pak1表达水平明显提高,而pak1过度表达使颅内出血的发生率增加,认为降低pak1的水平可以对敲除miR-126引起的脑出血起保护作用[39]。miR-126调控血管内皮细胞增殖和迁移主要通过其对血管内皮生长因子的调控实现的。miR-126的下游作用靶点为SPRED-1和PIK3R,然而二者都是血管内皮生长因子的负性调控因子。有研究证实在血管发育过程中缺乏miR-126增加血管渗透率和泄漏量,这主要是因为上调了其作用靶点SPRED-1和PIK3R,血管内皮细胞生长因子减少,血管内皮细胞增殖迁移不良,严重影响了血管内皮的完整性维持、损伤修复、血管再生[5-6]。
关于miR-21在血管生成中的作用,不同的研究机构得出的结果完全不同,Sabatel等[40]的研究认为miR-21是血管生成的负性调节因子,miR-21过度表达会减少内皮细胞增殖、迁移和这些细胞形成管的能力,而抑制miR-21的表达则可导致相反的效果,内皮细胞表达miR-21也导致纤维肌动蛋白的组织压力减少,这或许可以抑制细胞迁移,进一步研究显示miR-21作用于RhoB基因,抑制其表达,从而抑制内皮细胞的迁移和成管过程。然而Liu等[41]的研究认为miR-21可以激活蛋白激酶和细胞外调节激酶,从而增加血管内皮生长因子的表达,促进血管生成。
microRNA-221 (miR-221)的基因定位于X染色体,研究显示miR-221的过度表达抑制内皮祖细胞的增殖,这一作用是通过cAMP依赖蛋白激酶——细胞外调节蛋白激酶通路实现的,miR-221可结合于PKA1的3’非编码区,抑制PKA1的表达,最终抑制内皮祖细胞的增殖,影响内皮细胞修复[42]。
microRNA-107 (miR-107)的基因定位于10号染色体,研究显示,miR-107表达水平上调部分抑制低氧诱发的内皮祖细胞分化,抑制miR-107的表达可促进内皮细胞的分化,这一调控过程是通过低氧诱导因子1β (HIF-1β)实现的[43]。miR-107可抑制HIF-1β的表达,而HIF-1β可进入细胞核结合于缺氧反应原件促进内皮祖细胞的分化[44]。
当前microRNA相关调控分子机制受到广泛关注,越来越多的microRNA被人们发现,越来越多的调控机制被认识,然而还有更多未知的领域等待去探索,关于microRNA调控内皮细胞功能方面,当前研究主要集中于内皮细胞发育、炎症反应、应激相关机制等方面,而内皮细胞的其他功能如物质转运、损伤修复相等关研究较少。由于血清microRNA的易检测性,使其成为很有潜力的预测疾病的手段,由于血管内皮细胞位置的特殊性,其时时刻刻接受血流带来的剪切应力、周向牵拉力、摩擦力和液体静压力等多种机械刺激,这些刺激引起内皮细胞表型功能变化及其与,microRNAs的关系引起越来越多研究人员的兴趣,对于相关机制的探索必然能加深人们对于高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏病、充血性心衰、肺动脉高压等多种疾病的认识,受到对于microRNA相关调控机制的认识的限制,microRNA治疗尚处于理论阶段,相信随着对microRNA认识的进一步深入,调控microRNA的表达可能成为治疗心血管疾病的主要方法之一。
血管内皮细胞(vascular endothelial cell,VEC)是衬于血管内表面的单层扁平上皮细胞,是血液与组织的之间的重要屏障,为血液流动提供光滑的表面,同时对血管起保护作用。然而血管内皮细胞的功能远不止于此,它还在调节炎症反应、血栓形成、血管舒张和内皮再生等过程中起关键作用[1],血管内皮细胞通过一系列复杂机制调节这些病理生理过程,近年来研究显示microRNA的作用不可忽视。
microRNA是一种单链非编码RNA,长度约20~ 24个碱基,其与Ago蛋白组成的microRNA诱导的沉默复合体通过碱基互补或部分碱基互补与靶基因mRNA的3'端非翻译区结合,降解mRNA或抑制其翻译,在转录后水平调节基因表达[2]。有研究显示多达90%的人类基因受到microRNA的调控[3],并且microRNA的分布具有组织特异性,如microRNA-126 (miR-126)在内皮细胞中高表达,为内皮细胞特异性microRNA[4]。
1 microRNA与内皮细胞炎症反应
内皮细胞受到多种损伤因素的刺激可诱发炎症反应,目前认为冠状动脉粥样硬化是众多危险因子损伤内皮细胞而引发的一系列炎症反应。microRNA- 126 (miR-126)、microRNA-92a (miR-92a)、microRNA- 21 (miR-21)、microRNA-10 (miR-10)等多种micro- RNA可对血管内皮细胞的炎症反应进行调控,影响动脉粥样硬化的发生发展。miR-126位于9号染色体,表达分析显示,miR-126在内皮细胞系和造血祖细胞中特异性表达[5-6]。血管细胞粘附因子1 (vascular cell adhesion molecule 1,VCAM1)是血管内皮细胞表达的一种跨细胞粘附分子,正常的内皮细胞并不表达VCAM1,受到细胞因子及细菌产物的刺激后,内皮细胞可在4~12 d内表达VCAM1[7],由激活的内皮细胞表达的粘附因子在白细胞粘附及炎症反应中起重要作用。
1.1 microRNA-126
microRNA-126 (miR-126)在可在转录水平调控 VCAM1的表达,增加miR-126的表达可抑制VCAM1的表达,减少miR-126的含量会增加白细胞对内皮细胞的粘附作用,促进炎症反应。血管内皮细胞粘附因子的表达上调被认为是动脉粥样硬化的第一步[8]。
1.2 microRNA-92a
microRNA-92a(miR-92a)的编码基因位于3号染色体,研究显示:miR-92a在可疑发生动脉粥样硬化内皮细胞中的表达水平高于无动脉粥样硬化内皮细胞。转录因子可与miR-92a启动子相结合,调控其转录,而miR-92a进一步通过锌指样转录因子(Krüappel-like transcription factors,KLF)发挥其调节作用,miR-92a可结合于KLF2的3'非编码区,从而抑制KLF2的的表达[9]。KLF2可通过多个途径影响炎症反应:(1)通过影响VCAM1和E选择素的表达影响炎症细胞的粘附以及白介素-1β (IL-1β)调控的炎症细胞因子表达[10]。(2)通过促进成骨蛋白内皮细胞前体表达抑制炎症反应。(3)通过促进活化转录因子2磷酸化抑制炎症反应。(4)通过促进肌动蛋白细胞骨架改变抑制炎症反应[11-14]。
1.3 microRNA-21
microRNA-21 (miR-21)前体的编码基因位于Transmembrane member 49 (TMEM49)基因固有区域,有研究显示miR-21在调节发育、癌症、炎症、心血管疾病疾病这些生理学过程中具有至关重要的作用,miR-21具有其特有的启动子其表达多种物质如肾素、细胞外信号调节激酶、雌激素受体的调节。此外,剪切力的改变也可影响其表达[15],在震荡剪切应力作用下核内原癌基因c-Jun与miR-21基因的启动子结合更加紧密,miR-21表达水平增加,抑制过氧化物酶体增殖物激活受体的表达增加血管细胞粘附因子及单核细胞趋化蛋白的表达,增加单核细胞与血管内皮细胞的粘附从而促进炎症反应的发生[16]。最近的研究显示miR-21的高表达可抑制抑癌基因PTEN的表达人脐静脉内皮细胞的凋亡[17]。
1.4 microRNA-10
哺乳动物的microRNA-10(miR-10)进化高度保守,由miR-10a和miR-10b组成,编码定位于HOX基因簇。在可疑动脉粥样硬化区域,miR-10a的表达水平明显减低,有研究显示miR-10a可抑制血管内皮细胞的炎症反应,敲除miR-10a后,人核因子κB抑制蛋白(IKB)/核因子κB (NF-κB)介导的炎症反应通路明显上调,调控IkBa降解的两个主要调控因子转化生长因子激酶1 (TAK1)和beta-transducin repeat-containing gene (β-TRC)的3’非编码区包含高度保守的miR-10a结合位点,miR-10a通过减少TAK1和β-TRC的表达下调IkB/NF-kB介导的炎症反应从而抑制血管内皮细胞的炎症反应[18]。
1.5 microRNA-146a
microRNA-146a(miR-146a)通过多种途径参与内皮细胞的炎症反应。受体相关因子6 (Tnf Receptor Associated Factor 6,TRAF6)和人白介素受体相关激酶1 (Human Interleukin-1 receptor-associated kinase 1, IRAK1)是NF-κB信号通路的重要组成部分,miR- 146a可与其3’端非编码区结合抑制其表达从而发挥其抑制炎症反应作用[19-20]。此外,miR-146a还影响胱冬肽酶募集结构域10 (CARD10)的表达,CARD10是G蛋白调控的NF-κB的衔接蛋白,CARD10在NF-κB介导的炎症反应中起重要作用,miR-146a通过减少CARD10抑制NF-κB介导的炎症[21]。
1.6 microRNA-155
microRNA-155(miR-155)位于21号染色体,通过调控转录因子BACH1影响内皮细胞炎症反应,miR-155可结合于BACH1的mRNA,模拟miR-155的寡核苷酸可以抑制BACH1的表达。而BACH1是1型血色素氧化酵素HO-1的抑制剂,HO1在多种应激条件下对内皮细胞起保护作用,因此,miR-155通过抑制BACH1促进HO1的表达,从而产生抗炎作用[22]。还有研究显示miR-155抑制核转录因子NFкB p65(RELA)的表达发挥抗炎作用。RELA是NFкB炎症反应信号通路中的重要组成部分,生物表达分析显示RELA基因是miR-155的靶点,抑制miR-155可增高P65水平,增强内皮细胞炎症反应[23]。
2 microRNA与内皮细胞相关的血管舒张
多种物质可诱发血管舒张反应,如肥大细胞及嗜碱性粒细胞分泌的组织胺、前列环素、缓激肽、一氧化氮等,其中内皮细胞中一氧化氮合酶产生的一氧化氮在维持对心血管系统的稳态具有至关重要的作用,在病理条件下一氧化氮合酶的异常表达会引起内皮功能的紊乱及心血管疾病的进展。miR-155、miR-92a、miR-138、miR-21均可通过影响内皮细胞一氧化氮合酶调控内皮细胞。miR-155位于21号染色体,有研究证实miR-155在调控内皮细胞依赖的血管舒张过程中起关键作用,miR-155可结合于一氧化氮合酶的3’非编码区,直接通过调节一氧化氮合酶的表达影响血管舒张,当miR-155表达增多时,一氧化氮合酶表达下降,反之一氧化氮合酶的产生增加,并且多种炎症因子如肿瘤坏死因子α可使miR-155表达增加,从而减少内皮细胞一氧化氮合酶的产生,人为抑制miR-155的含量可逆转肿瘤坏死因子α引起的一氧化氮合酶产生减低[24]。
miR-92a通过影响锌指样蛋白KLF2及KLF4的表达影响一氧化氮合酶的表达,miR-92a可结合于KLF2及KLF4的3'非编码区,从而抑制KLF2与KLF4的的表达,而KLF2与KLF4均为一氧化氮合酶的正性调控因子[25-26],因此miR-92a的表达增加会间接减少一氧化氮合酶的表达,进而减少内皮细胞一氧化氮的产生影响血管舒张[27]。miR-138位于18号染色体,与其他调控通路不同的是miR-138通过影响一氧化氮合酶的激活对内皮细胞进行调节。研究显示多种炎症介质如肿瘤坏死因子α、血管紧张素Ⅱ可通过增加miR-138的表达下调钙结合蛋白S100A1的水平,而S100A1是一氧化氮合酶激活的关键因子,S100A1的水平的下调必将减少内皮细胞一氧化氮的表达[28]。
有研究显示miR-21在将脐静脉暴露于持续的单相剪切应力环境中,miR-21的表达水平显著上调,而其下游磷酸酶基因PTEN表达下调,减少了细胞凋亡,增强一氧化氮合酶的磷酸化作用,增加一氧化氮的产生[29-30]。
3 microRNA与内皮细胞相关凝血功能
内皮细胞构成血液与组织之间的屏障,防止凝血因子与组织因子接触,防止外源性凝血途径的激活。同时,内皮细胞的膜蛋白之一血栓调节蛋白是重要的抗凝物质。血栓调节蛋白(thrombomodulin,TM)血栓调节蛋白是血管内皮细胞膜上的凝血酶受体之一。与凝血酶结合后可降低凝血酶的凝血活性,而加强其激活蛋白C的活性。由于被激活的蛋白C具有抗凝作用,因此,TM是使凝血酶由促凝转向抗凝的重要的血管内凝血抑制因子[31]。
miR-92a可结合于KLF2的3'非编码区抑制KLF2的的表达,而KLF2可以直接结合于血栓调节蛋白的启动子增加其表达,miR-92a表达增加可间接减少血栓调节蛋白的表达,影响凝血功能[32-34]。
microRNA-223 (miR-223)位于x染色体,最新研究显示其可抑制内皮细胞组织因子的表达抑制凝血功能。miR-223可结合于组织因子mRNA的3’非编码区,抑制内皮细胞组织因子表达。减少内皮损伤诱发的组织因子释放,抑制外源性凝血途径的激活从而抑制血栓形成[35]。
microRNA-24 (miR-24)可调控血管假血友病因子(von Willebrand factor,VWF)的表达,VWF在血小板的粘附与聚集过程中起重要作用[36]。动物实验证实,抑制miR-24的表达可增加VWF的mRNA及蛋白水平。miR-24通过多种机制调控VWF的表达:(1)合于VWFmRNA的3’非编码区,减少蛋白表达,(2)对VWF加工和分泌其关键作用的弗林蛋白酶组胺H1受体进行调控[37-38]。
4 microRNA与血管内皮细胞修复
血管内皮细胞的修复取决于两方面因素:(1)成熟内皮细胞的增殖和迁移能力,(2)循环内皮祖细胞的归巢至内皮受损裸露部位和再内皮化能力。目前研究显示miR-126、miR-21可影响内皮细胞增殖和迁移能力,调控血管内皮细胞的修复。miR-221、miR-107则对内皮祖细胞进行调控,影响血管内皮细胞修复。动物实验显示:在斑马鱼受精12 h后miR-126便在内皮细胞中高度浓聚,特异性敲除miR-126基因后的斑马鱼表现出明显的出血倾向,pak1基因是miR-126作用的靶点,敲除miR-126基因后,pak1表达水平明显提高,而pak1过度表达使颅内出血的发生率增加,认为降低pak1的水平可以对敲除miR-126引起的脑出血起保护作用[39]。miR-126调控血管内皮细胞增殖和迁移主要通过其对血管内皮生长因子的调控实现的。miR-126的下游作用靶点为SPRED-1和PIK3R,然而二者都是血管内皮生长因子的负性调控因子。有研究证实在血管发育过程中缺乏miR-126增加血管渗透率和泄漏量,这主要是因为上调了其作用靶点SPRED-1和PIK3R,血管内皮细胞生长因子减少,血管内皮细胞增殖迁移不良,严重影响了血管内皮的完整性维持、损伤修复、血管再生[5-6]。
关于miR-21在血管生成中的作用,不同的研究机构得出的结果完全不同,Sabatel等[40]的研究认为miR-21是血管生成的负性调节因子,miR-21过度表达会减少内皮细胞增殖、迁移和这些细胞形成管的能力,而抑制miR-21的表达则可导致相反的效果,内皮细胞表达miR-21也导致纤维肌动蛋白的组织压力减少,这或许可以抑制细胞迁移,进一步研究显示miR-21作用于RhoB基因,抑制其表达,从而抑制内皮细胞的迁移和成管过程。然而Liu等[41]的研究认为miR-21可以激活蛋白激酶和细胞外调节激酶,从而增加血管内皮生长因子的表达,促进血管生成。
microRNA-221 (miR-221)的基因定位于X染色体,研究显示miR-221的过度表达抑制内皮祖细胞的增殖,这一作用是通过cAMP依赖蛋白激酶——细胞外调节蛋白激酶通路实现的,miR-221可结合于PKA1的3’非编码区,抑制PKA1的表达,最终抑制内皮祖细胞的增殖,影响内皮细胞修复[42]。
microRNA-107 (miR-107)的基因定位于10号染色体,研究显示,miR-107表达水平上调部分抑制低氧诱发的内皮祖细胞分化,抑制miR-107的表达可促进内皮细胞的分化,这一调控过程是通过低氧诱导因子1β (HIF-1β)实现的[43]。miR-107可抑制HIF-1β的表达,而HIF-1β可进入细胞核结合于缺氧反应原件促进内皮祖细胞的分化[44]。
当前microRNA相关调控分子机制受到广泛关注,越来越多的microRNA被人们发现,越来越多的调控机制被认识,然而还有更多未知的领域等待去探索,关于microRNA调控内皮细胞功能方面,当前研究主要集中于内皮细胞发育、炎症反应、应激相关机制等方面,而内皮细胞的其他功能如物质转运、损伤修复相等关研究较少。由于血清microRNA的易检测性,使其成为很有潜力的预测疾病的手段,由于血管内皮细胞位置的特殊性,其时时刻刻接受血流带来的剪切应力、周向牵拉力、摩擦力和液体静压力等多种机械刺激,这些刺激引起内皮细胞表型功能变化及其与,microRNAs的关系引起越来越多研究人员的兴趣,对于相关机制的探索必然能加深人们对于高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏病、充血性心衰、肺动脉高压等多种疾病的认识,受到对于microRNA相关调控机制的认识的限制,microRNA治疗尚处于理论阶段,相信随着对microRNA认识的进一步深入,调控microRNA的表达可能成为治疗心血管疾病的主要方法之一。