成體血管新生與細胞自主調節血管特異性microRNAs

成體血管新生在整形美容外科有著廣泛的應用前景，各種皮片、皮瓣以及脂肪移植等，都需要盡快形成新生血管供應移植組織的血運。多年來眾多學者從各種生長因子到干細胞，對促進成體血管新生做了大量的研究，但其有效性和安全性局限。如何有效調節成體血管新生，仍是急需解決的問題。隨著研究的深入，發現血管特異性microRNA在調節成體血管新生機制中起著至關重要的作用，這給調節血管新生提供了一種新的思路，從基因水平對其進行調控有可能從根本上解決這個問題。本文就近年來細胞自主調節血管特異性microRNAs在成體血管新生中調控機制研究綜述如下。

1成體血管新生

內皮細胞是維持血管系統的基本單位，在成體血管新生中功能性內皮細胞是新血管形成的前提條件。成體血管新生主要是由于機體受到某些病理或生理上的刺激，如組織再生、缺血、缺氧、炎癥，以及腫瘤生長等因素，引起內皮細胞的增殖、遷移、成熟等，從而形成新的血管。它主要通過三種不同的機制，即血管形成（angiogenesis）、血管生成（vasculogenesis）及動脈生成（arteriogenesis）來促進功能性新血管的形成。血管形成指的是從原毛細血管后微靜脈以 “發芽”或“內填”的方式，重新形成新的毛細血管的過程[1]。在成年組織中血管形成主要受缺血、缺氧刺激，通過激活缺氧誘導因子（HIF）-1α的表達。HIF-1α激活血管內皮生長因子、血管內皮生長因子受體flt-1以及血管生成素-2等多種基因的轉錄[2]。血管生成指的是由血液循環中內皮祖細胞或血管前體細胞在原位分化重新生成新的血管的過程[3]。血管內皮祖細胞在原位通過分化成組織特異性血管內皮細胞或分化轉移成其他各類細胞，促進血管化[4]。動脈生成指的是通過血管內皮細胞、血管平滑肌細胞的生長和增殖，使與動脈銜接的并行血管口徑增大。它主要是通過血管內皮細胞，感受到動脈狹窄區域單核細胞的累積而引起的局部剪切力的改變。信號傳遞級聯反應是最先通過局部剪切力的變化，激活局部的內皮細胞，引起粘附分子ICAM-1的表達上調，TNF-α、CM-CSF等幾種細胞因子的產生增加，以及NO的釋放[5]。關于各種生長因子及干細胞、前體細胞等在血管新生方面的研究已有大量報道，但在基因表達和轉錄水平的復雜調節卻知之甚少。近年來，隨著研究的不斷深入，有證據顯示內皮細胞特異性microRNA在控制血管新生中起著重要的作用。血管特異性microRNA是血管新生的關鍵調節基因。

2血管特異性microRNA（AngiomiR）

血管特異性microRNA [6]是指那些由細胞自主性調節(內皮細胞的microRNA)或非細胞自主性調節（非內皮細胞如腫瘤細胞）血管形成的microRNA，細胞自主調節血管特異性microRNA可分為促血管形成型和抑制血管形成型。促血管形成型是通過靶向抑制血管形成信號通路的負性調節因子而促進血管形成，抑制血管形成型是通過靶向抑制血管形成信號通路的正性調節因子而抑制血管形成[6]。

3細胞自主調節血管特異性microRNAs與成體血管新生

血管特異性microRNA，首次發現是通過在活體外敲除Dicer和 Drosha（兩種在microRNA成熟中的關鍵核酸酶），阻止內皮細胞的發芽、遷移、脈管形成，同時改變了幾種有關內皮細胞功能和血管形成的關鍵調節因子的表達[7-8]。隨后越來越多的證據顯示血管形成的許多方面，如內皮細胞的增殖、遷移、形態形成等，可以通過內皮細胞特異性microRNA來調節。隨著對microRNA研究的深入，多種細胞自主調節血管特異性microRNAs在成體血管新生中發揮著極其重要的作用。

3.1 細胞自主性促血管形成microRNAs

3.1.1 miR-126： miR-126在人的內皮細胞中特異性高表達，它調節內皮細胞生物功能的諸多方面，包括細胞遷移、細胞骨架的形成、毛細血管網絡的穩定以及細胞的存活，這表明它是活體中維持血管結構的前提[9]。miR-126是通過直接抑制血管形成負性調節因子，比如出芽相關蛋白（Spred-1）和磷酸肌醇激酶（phosphinositide 3-kinase，PI3K）調節亞單位2(PIK3R2/p85β) ，從而促進血管形成[9-10]。Spred-1[11]和 PIK3R2/p85β[12]是VEGF、bFGF等生長因子血管形成信號通路的負性調節因子，它們分別抑制絲裂原活化激酶(MAPK)和磷脂酰肌醇(-3)激酶(P13K)的信號通路。靶向去除miR-126鼠出現血管滲漏、內出血及嵌合鼠后代的胚胎致死，而且來源于miR-126裸鼠的內皮細胞在增殖、遷移、血管形成方面出現明顯的缺陷[10]。大量的基因敲除實驗表明內皮細胞特異性miR-126在血管形成中起著至關重要的作用。Wang等[10]通過對比野生鼠與miR-126嵌合裸鼠手術結扎左冠狀動脈心肌梗死后的血管新生情況，結果顯示miR-126裸鼠新生血管明顯少于對照組，且血管有明顯的破裂或破碎現象。這表明miR-126對于心肌梗死后的正常的血管新生至關重要。

3.1.2 Let-7家族： Let-7在人臍帶靜脈內皮細胞中高度表達，它通過抑制抗血管形成因子TIMP-1的表達和激活，控制內皮細胞增殖、運動以及影響脈管形成[13]。在活體外阻止Let-7f的表達，可以明顯減少脈管出芽[7，14]。Let-7b可以促進脈管的形成。

3.1.3 miR-130α：miR-130α在靜止的內皮細胞中低表達，暴露在血清中時表達上調。它通過抑制抗血管形成蛋白間充質同源異型2（GAX）和同源異型A5(HoxA5)，調節血管內皮細胞形成顯型作用[15]。實際上過表達miR-130α，可以中和 GAX和HoxA5對于內皮細胞增殖、遷移以及脈管形成的抑制作用，從而促進血管形成。

3.1.4 miR-210： miR-210 近來發現在缺氧和受Hif1-α直接刺激條件下，miR-210的表達增加，miR-210至少是在體外通過抑制EphrinA3，促進血管新生。EphrinA3是eph相關受體酪氨酸激酶配體3，是miR-210在缺氧條件下的直接靶向分子 [16-17]。內皮細胞中過表達miR-210，可以促進常氧條件下脈管的形成，增強那些依賴血管內皮生長因子細胞的遷移。相反的，敲除miR-210，毛細血管的形成受阻、內皮細胞的生長抑制以及細胞的凋亡減少[16]。

3.1.5 miR-17-92族：miR-17-92族在人內皮細胞中高度表達，它包括miR-17-5p， miR-17-3p， miR-18a， miR-19a， miR-20a， miR-19b-1，和miR-92-1。miR-17-92促進細胞增殖、抑制癌細胞凋亡、誘導腫瘤血管形成，它是通過下調抗血管形成糖蛋白G-1（thrombospondin-1、Tsp-1）及其相關蛋白，如聯合組織生長因子（CTGF）等，促進血管新生[18]。此外，HIF1-a已經被證實是miR-17-92新的直接的靶向因子[19]。miR-378、miR-296 、miR-21和miR-31屬非細胞自主性調節，主要與腫瘤血管形成相關[20-22]。

3.2 細胞自主性抑制血管形成microRNAs

3.2.1 miR-221:miR-221和miR-222 同屬一個家族，具有共同的靶向基因。它們通過靶向調節干細胞因子（SCF）酪氨酸激酶受體（c-Kit），在體外發揮阻止內皮細胞的遷移、增殖以及血管形成[23]。在人臍靜脈內皮細胞中過表達miR-221和miR-222，導致細胞遷移和脈管形成的減少。內皮型一氧化氮合酶在調節血管緊張性和血管形成方面起著重要作用，miR-221和miR-222可以阻止內皮型一氧化氮合酶的表達[23]。最近的一項研究表明miR-221和miR-222在冠心病組中明顯高表達較無冠心病組，并且與冠心病組的內皮祖細胞(EPCs)數目呈負相關. Minami等[24]報道阿活他汀一種可以增加血液循環中的內皮祖細胞數目的降脂藥，對冠心病組經過12個月的治療，miR-221和miR-222在內皮祖細胞中的水平降低。

3.2.2 miR-92α: miR-92α屬于miR-17-92族的一份子，miR-17-92靶向作用不同的基因，調節不同的過程。Bonauer[25]報道內皮細胞中富含miR-92α，在缺血刺激下上調。它是通過抑制促血管形成因子-整合素α5（ITGA5）的表達，抑制血管形成。Bonauer等[25]在鼠后肢缺血模型中，給鼠靜脈注射miR-92a阻滯劑，足趾壞死較PBS對照組明顯減少。同時檢測到毛細血管數、含平滑肌肌動蛋白的小動脈數明顯較對照組增加。在鼠左側冠脈梗阻的模型中，靜脈分別注射miR-92a阻滯劑和對照劑， 14天后miR-92a阻滯劑治療組的左心室功能明顯改善，而且梗阻范圍縮小，在梗阻的邊緣區血管的數目明顯增加。由此，對于缺血損害可以通過應用miR-92a阻滯劑 ，抑制miR-92α的表達，促進組織血管新生，從而促進缺血損害組織的功能恢復[25]。

3.2.3 miR-328:miR-328預測技術顯示miR-328潛在的靶向分子是許多細胞粘附分子，包括透明質酸受體CD44[27]。CD44參與許多生物過程，包括血管形成、傷口愈合、炎癥部位白細胞的滲出以及腫瘤的轉移[26]。近來Wang等[27]報道，在A431表皮樣癌細胞中，miR-328的表達抑制CD44的表達，減少細胞粘附、遷移以及毛細血管樣結構的形成等。miR-15b、 miR-16、 miR-20血管內皮生長因子(VEGF)是生理的、病理的血管形成的重要調節因子，轉染miR-15b， miR-16 ，miR-20a和 miR-20b導致血管內皮生長因子蛋白表達減少26%～51%[28]。

4 展望

雖然現已發現700多種人的microRNAs，對于上述一些調節血管形成的內皮細胞特異性microRNAs機制有報道，但是對于細胞、組織特異性調節血管形成的microRNA與其靶向基因調節的復雜關系的研究仍處于初始階段，單個microRNA可以作用于多個靶向基因，單個基因也可以受多個microRNAs的調控，仍須進一步探究血管特異性microRNAs與血管新生在活體中的作用機制。關于血管特異性microRNAs與血管新生在活體中的研究，目前研究范圍比較局限，多集中在胚胎發育、心血管疾病、缺血后肢以及腫瘤等方面，而在整形外科專業組織移植血管化研究卻未見有報道。組織移植是整形外科和燒傷外科等學科臨床上最常用的治療手段，促進移植組織血管化可及時重建血液循環，從而提高移植組織的早期存活。對此我們下一步將集中研究，促血管形成microRNAs和抑制血管形成microRNAs，在皮片、皮瓣、脂肪等移植組織中促血管化的作用，以及在瘢痕、血管瘤等疾病中抑制血管化作用，為臨床細胞自主調節血管特異性microRNA藥物在缺血疾病及移植等方面的應用，提供有力證據。

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[收稿日期]2011-08-01[修回日期]2011-09-07

編輯/李陽利