血府逐瘀膠囊調節hsa-miR-378a-5p表達研究及生物信息學分析

林凡 張云 黃慧珍 高冬

（1 福建中醫藥大學中西醫結合學院 福建 福州 350122）

（2 福建教育學院 福建 福州 350000）

血管新生（angiogenesis）是在已有血管基礎上通過動員誘導內皮祖細胞分化為內皮細胞（endothelial cells，ECs），隨后ECs增殖、遷移、黏附等過程生成新血管的過程。在血管異常增生性疾?。ㄈ缣悄虿　⒛[瘤）和缺血性疾?。ㄈ缧募」Ｋ?、腦梗死、冠心?。┌l生、發展和治療中，調節疾病相關的血管新生是研究熱點之一[1]。血府逐瘀湯為活血化瘀經典方，血府逐瘀膠囊為該方劑常用中成藥，在臨床上可用于冠心病、糖尿病等血管新生相關疾病的治療。研究顯示，其可適度促進ECs的血管新生[2]。微小RNA（microRNA,miR）是體內基因表達調控的一類重要分子。研究表明，ECs中表達的miR378參與血管新生的調節[3]。血府逐瘀膠囊是否影響ECs 中miR378表達，后者在血管新生過程中如何作用？這些問題尚不明確。

本研究以人微血管內皮細胞（HMEC-1）為材料，分析血府逐瘀膠囊對hsa-miR-378a-5p表達的影響，采用生物信息學方法分析該miR成熟體在血管新生過程中的可能機制，以期為深入研究血府逐瘀湯調控血管新生機制提供理論參考。

1.材料與方法

1.1 細胞株及含藥血清

HMEC-1細胞由本實驗室保存；含藥血清的制備參照文獻3所述，血府逐瘀膠囊由天津宏仁堂藥業有限公司生產，主要成分為當歸、生地黃、炒桃仁、紅花、麩炒枳殼、赤芍、柴胡、甘草、桔梗、川芎和牛膝。

1.2 試劑及設備

MCDB-131培養基和胎牛血清（FBS）購自美國Gibio公司，miRNeasy Mini Kit（217004）購自Qiagen公司，miRNA cDNA第一鏈合成試劑盒（KR201）、miRNA熒光定量檢測試劑盒（FP401）、hsa-miR-378a-5p檢測引物（CD201-0584）和內參U6（CD201-0145）引物購自天根生化科技（北京）有限公司，其余試劑均為國產分析純；CO2培養箱為德國Heraeus公司生產，熒光定量PCR儀（CFX96 Touch）產自美國Biored公司。

1.3 Q-PCR分析血府逐瘀膠囊對HMEC-1細胞hsa-miR-378a-5p表達的影響

HMEC-1細胞進行常規培養，收集對數生長期細胞經同步化處理后隨機分為處理組與對照組。處理組加2.5%含藥血清處理，以2.5%空白血清處理為對照。給藥處理48 h后，收集細胞并參照試劑盒說明書所述方法提取RNA并逆轉錄為cDNA；采用95℃ 15min, 94℃20s，60℃ 35s，40個循環，以U6為內參進行Q-PCR檢測。

1.4 生物信息學分析

綜合運用miRanda、miRDB、Pictar2和Targetscan等常用數據庫預測hsa-miR-378a-5p靶基因，取交集作為后繼分析的基因集合。從OMIM（https∶//www.omim.org/）數據庫中檢索得到血管新生相關基因，并從HPRD（http∶//www.hprd.org/）數據庫中獲取人類蛋白數據庫作為背景網絡。隨后用Cytoscape 3.2.1軟件分別以預測的靶基因和血管新生相關基因構建“hsa-miR-378a-5p靶點-人類蛋白數據庫”、“血管新生相關基因-人類蛋白數據庫”蛋白質相互作用網絡，分析各節點的度值和兩個網絡的重合度。最后利用David數據庫（https∶//david.ncifcrf.gov/）對在兩個網絡中重合基因進行功能注釋（gene ontology analysis，GO）和京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopediaof Genes and Genomes，KEGG）生物通路數據分析，以P＜0.05為界值。

1.5 統計學方法

采用SPSS22.0進行分析，采用2-△△ct法分析目的基因的表達，實驗數據采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2.結果

2.1 血府逐瘀膠囊促進HMEC-1細胞hsa-miR-378a-5p的表達

與2.5%空白血清對照組相比，2.5%含藥血清處理細胞48h可以顯著提高hsa-miR-378a-5p的表達水平（圖1）。

圖1 血府逐瘀膠囊對HMEC-1細胞hsa-miR-378a-5p 表達的影響

2.2 靶基因預測結果

利用4個miR數據庫進行靶基因預測，分別得到7154、791、247和12942個靶基因，取4個庫共同預測的11個為候選靶基因（表1）。

表1 hsa-miR-378a-5p靶基因預測結果

2.3 預測靶基因的生物信息學分析

將11個候選靶基因構建“hsa-miR-378a-5p靶點-人類蛋白數據庫”蛋白質互作（PPI）網絡（圖2）。該網絡包括250個節點，其中度值最高節點為預測靶基因ATXN1（度值154），其次為G蛋白αq亞基（GNAQ，度值40）和環磷酸腺苷應答元件結合蛋白（CREB1，度值38）。

圖2 “hsa-miR-378a-5p靶點-人類蛋白數據庫”PPI網絡

為分析這些蛋白與血管新生關系，獲取血管新生相關基因并構建“血管新生相關基因-人類蛋白數據庫”PPI網絡，并對比2個PPI網絡。結果二者這間存在50個重復節點，占hsamiR-378a-5p靶點互作蛋白總數的25%，提示該miR可能通過這50個蛋白調節ECs細胞的血管新生。50個重復節點中包括GNAQ和CREB1兩個高度值的靶基因，提示它們可能是該miR調節血管新生的關鍵靶點。利用DAVID平臺對上述結果進行GO富集分析，結果篩選出35個條目（P＜0.05），可聚集成7類。其中涉及生物過程有18條，包括蛋白磷酸化、胞內信號轉導、RNA轉錄等；涉及分子功能有13條，包括蛋白激酶活性、ATP結合、RNA轉錄起始、泛素蛋白連接酶結合等；涉及細胞組成有4條，涉及核染色質、質膜、膜筏、黏著斑等（表2）。進行KEGG通路注釋分析，篩選出顯著54條通路（P＜0.05），其中包括VEGF信號、黏附斑、細胞周期、PI3K-Akt、ErbB信號、mTOR信號等血管新生信號途徑（表3）。

表2 血管新生相關hsa-miR-378a-5p靶蛋白互作蛋白的GO條目示例

表3 與血管新生相關的KEGG經典生物通路示例

3.討論

miR在廣泛參與血管新生的各種過程。一些研究表明，miR-378可通過促進細胞遷移，侵襲和血管新生在腫瘤的發生、轉移中起重要作用，如非小細胞肺癌[5]、卵巢癌[6]。血府逐瘀湯出自清代王清任的《醫林改錯》，為活血化瘀的代表方之一。多項研究表明血府逐瘀湯可適度調節血管新生，具有多組分、多靶點、多途徑的作用特點。本研究在前期miR測序基礎上，通過Q-PCR方法證明血府逐瘀湯可促進HMEC-1中hsa-miR-378a-5p的表達，提示其可能參與了血府逐瘀湯調節ECs血管新生的過程。

miR大多具有復雜的調控功能，利用生物信息學方法進行分析，為后繼實驗驗證提供有力的資料是常用策略。hsa-miR-378a-5p靶基因預測篩選出11個候選基因，PPI網絡分析結果表明GNAQ和CREB1兩個靶基因與人體較多蛋白質具有互作關系。其中GNAQ編碼Gα（q）亞基,是G蛋白信號調節途徑的中心結構，參與多種細胞信號轉導過程，其突變可導致先天性血管瘤發生[7]。CREB1參與氧誘導的視網膜新生血管，可能調節PI3K/Akt及VEGF-A信號[8]。GO和KEGG通路分析結果提示，hsa-miR-378a-5p可能通過調節細胞蛋白磷酸化水平，通過影響VEGF信號、黏附斑、PI3KAkt、ErbB信號等血管新生信號途徑參與血管新生的調節。其中VEGF參與血管新生全過程，聯系PI3K-Akt、mTOR等信號通路，作用關鍵。前期研究亦表明血府逐瘀湯可調節ECs中VEGF的表達，進而調節血管新生[3]。

綜上所述，血府逐瘀湯調節HMEC-1細胞中hsa-miR-378a-5p表達；該miR可能作用于GNAQ、CREB1等基因，通過調節VEGF等信號途徑參與這一過程。