血管內皮細胞(vascular endothelial cell,VEC)是襯于血管內表面的單層扁平上皮細胞,是血液與組織的之間的重要屏障。它在調節炎癥反應,血栓形成,內皮細胞介導的血管舒張,內皮再生等病理生理過程中起關鍵作用,這些過程受到多種復雜機制的調控。隨著人們對于血管內皮細胞功能研究的深入,microRNA在內皮細胞發揮其功能時的調控作用受到越來越多的關注。多種microRNA可在轉錄后水平調控基因表達,影響內皮細胞的功能,本文對microRNA在內皮細胞炎癥反應、血栓形成、血管舒張、內皮再生功能的調節機制進行綜述。
引用本文: 張磊, 王春. MicroRNA與血管內皮細胞功能調節機制進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2016, 23(3): 299-303. doi: 10.7507/1007-4848.20160069 復制
血管內皮細胞(vascular endothelial cell,VEC)是襯于血管內表面的單層扁平上皮細胞,是血液與組織的之間的重要屏障,為血液流動提供光滑的表面,同時對血管起保護作用。然而血管內皮細胞的功能遠不止于此,它還在調節炎癥反應、血栓形成、血管舒張和內皮再生等過程中起關鍵作用[1],血管內皮細胞通過一系列復雜機制調節這些病理生理過程,近年來研究顯示microRNA的作用不可忽視。
microRNA是一種單鏈非編碼RNA,長度約20~ 24個堿基,其與Ago蛋白組成的microRNA誘導的沉默復合體通過堿基互補或部分堿基互補與靶基因mRNA的3'端非翻譯區結合,降解mRNA或抑制其翻譯,在轉錄后水平調節基因表達[2]。有研究顯示多達90%的人類基因受到microRNA的調控[3],并且microRNA的分布具有組織特異性,如microRNA-126 (miR-126)在內皮細胞中高表達,為內皮細胞特異性microRNA[4]。
1 microRNA與內皮細胞炎癥反應
內皮細胞受到多種損傷因素的刺激可誘發炎癥反應,目前認為冠狀動脈粥樣硬化是眾多危險因子損傷內皮細胞而引發的一系列炎癥反應。microRNA- 126 (miR-126)、microRNA-92a (miR-92a)、microRNA- 21 (miR-21)、microRNA-10 (miR-10)等多種micro- RNA可對血管內皮細胞的炎癥反應進行調控,影響動脈粥樣硬化的發生發展。miR-126位于9號染色體,表達分析顯示,miR-126在內皮細胞系和造血祖細胞中特異性表達[5-6]。血管細胞粘附因子1 (vascular cell adhesion molecule 1,VCAM1)是血管內皮細胞表達的一種跨細胞粘附分子,正常的內皮細胞并不表達VCAM1,受到細胞因子及細菌產物的刺激后,內皮細胞可在4~12 d內表達VCAM1[7],由激活的內皮細胞表達的粘附因子在白細胞粘附及炎癥反應中起重要作用。
1.1 microRNA-126
microRNA-126 (miR-126)在可在轉錄水平調控 VCAM1的表達,增加miR-126的表達可抑制VCAM1的表達,減少miR-126的含量會增加白細胞對內皮細胞的粘附作用,促進炎癥反應。血管內皮細胞粘附因子的表達上調被認為是動脈粥樣硬化的第一步[8]。
1.2 microRNA-92a
microRNA-92a(miR-92a)的編碼基因位于3號染色體,研究顯示:miR-92a在可疑發生動脈粥樣硬化內皮細胞中的表達水平高于無動脈粥樣硬化內皮細胞。轉錄因子可與miR-92a啟動子相結合,調控其轉錄,而miR-92a進一步通過鋅指樣轉錄因子(Krüappel-like transcription factors,KLF)發揮其調節作用,miR-92a可結合于KLF2的3'非編碼區,從而抑制KLF2的的表達[9]。KLF2可通過多個途徑影響炎癥反應:(1)通過影響VCAM1和E選擇素的表達影響炎癥細胞的粘附以及白介素-1β (IL-1β)調控的炎癥細胞因子表達[10]。(2)通過促進成骨蛋白內皮細胞前體表達抑制炎癥反應。(3)通過促進活化轉錄因子2磷酸化抑制炎癥反應。(4)通過促進肌動蛋白細胞骨架改變抑制炎癥反應[11-14]。
1.3 microRNA-21
microRNA-21 (miR-21)前體的編碼基因位于Transmembrane member 49 (TMEM49)基因固有區域,有研究顯示miR-21在調節發育、癌癥、炎癥、心血管疾病疾病這些生理學過程中具有至關重要的作用,miR-21具有其特有的啟動子其表達多種物質如腎素、細胞外信號調節激酶、雌激素受體的調節。此外,剪切力的改變也可影響其表達[15],在震蕩剪切應力作用下核內原癌基因c-Jun與miR-21基因的啟動子結合更加緊密,miR-21表達水平增加,抑制過氧化物酶體增殖物激活受體的表達增加血管細胞粘附因子及單核細胞趨化蛋白的表達,增加單核細胞與血管內皮細胞的粘附從而促進炎癥反應的發生[16]。最近的研究顯示miR-21的高表達可抑制抑癌基因PTEN的表達人臍靜脈內皮細胞的凋亡[17]。
1.4 microRNA-10
哺乳動物的microRNA-10(miR-10)進化高度保守,由miR-10a和miR-10b組成,編碼定位于HOX基因簇。在可疑動脈粥樣硬化區域,miR-10a的表達水平明顯減低,有研究顯示miR-10a可抑制血管內皮細胞的炎癥反應,敲除miR-10a后,人核因子κB抑制蛋白(IKB)/核因子κB (NF-κB)介導的炎癥反應通路明顯上調,調控IkBa降解的兩個主要調控因子轉化生長因子激酶1 (TAK1)和beta-transducin repeat-containing gene (β-TRC)的3’非編碼區包含高度保守的miR-10a結合位點,miR-10a通過減少TAK1和β-TRC的表達下調IkB/NF-kB介導的炎癥反應從而抑制血管內皮細胞的炎癥反應[18]。
1.5 microRNA-146a
microRNA-146a(miR-146a)通過多種途徑參與內皮細胞的炎癥反應。受體相關因子6 (Tnf Receptor Associated Factor 6,TRAF6)和人白介素受體相關激酶1 (Human Interleukin-1 receptor-associated kinase 1, IRAK1)是NF-κB信號通路的重要組成部分,miR- 146a可與其3’端非編碼區結合抑制其表達從而發揮其抑制炎癥反應作用[19-20]。此外,miR-146a還影響胱冬肽酶募集結構域10 (CARD10)的表達,CARD10是G蛋白調控的NF-κB的銜接蛋白,CARD10在NF-κB介導的炎癥反應中起重要作用,miR-146a通過減少CARD10抑制NF-κB介導的炎癥[21]。
1.6 microRNA-155
microRNA-155(miR-155)位于21號染色體,通過調控轉錄因子BACH1影響內皮細胞炎癥反應,miR-155可結合于BACH1的mRNA,模擬miR-155的寡核苷酸可以抑制BACH1的表達。而BACH1是1型血色素氧化酵素HO-1的抑制劑,HO1在多種應激條件下對內皮細胞起保護作用,因此,miR-155通過抑制BACH1促進HO1的表達,從而產生抗炎作用[22]。還有研究顯示miR-155抑制核轉錄因子NFкB p65(RELA)的表達發揮抗炎作用。RELA是NFкB炎癥反應信號通路中的重要組成部分,生物表達分析顯示RELA基因是miR-155的靶點,抑制miR-155可增高P65水平,增強內皮細胞炎癥反應[23]。
2 microRNA與內皮細胞相關的血管舒張
多種物質可誘發血管舒張反應,如肥大細胞及嗜堿性粒細胞分泌的組織胺、前列環素、緩激肽、一氧化氮等,其中內皮細胞中一氧化氮合酶產生的一氧化氮在維持對心血管系統的穩態具有至關重要的作用,在病理條件下一氧化氮合酶的異常表達會引起內皮功能的紊亂及心血管疾病的進展。miR-155、miR-92a、miR-138、miR-21均可通過影響內皮細胞一氧化氮合酶調控內皮細胞。miR-155位于21號染色體,有研究證實miR-155在調控內皮細胞依賴的血管舒張過程中起關鍵作用,miR-155可結合于一氧化氮合酶的3’非編碼區,直接通過調節一氧化氮合酶的表達影響血管舒張,當miR-155表達增多時,一氧化氮合酶表達下降,反之一氧化氮合酶的產生增加,并且多種炎癥因子如腫瘤壞死因子α可使miR-155表達增加,從而減少內皮細胞一氧化氮合酶的產生,人為抑制miR-155的含量可逆轉腫瘤壞死因子α引起的一氧化氮合酶產生減低[24]。
miR-92a通過影響鋅指樣蛋白KLF2及KLF4的表達影響一氧化氮合酶的表達,miR-92a可結合于KLF2及KLF4的3'非編碼區,從而抑制KLF2與KLF4的的表達,而KLF2與KLF4均為一氧化氮合酶的正性調控因子[25-26],因此miR-92a的表達增加會間接減少一氧化氮合酶的表達,進而減少內皮細胞一氧化氮的產生影響血管舒張[27]。miR-138位于18號染色體,與其他調控通路不同的是miR-138通過影響一氧化氮合酶的激活對內皮細胞進行調節。研究顯示多種炎癥介質如腫瘤壞死因子α、血管緊張素Ⅱ可通過增加miR-138的表達下調鈣結合蛋白S100A1的水平,而S100A1是一氧化氮合酶激活的關鍵因子,S100A1的水平的下調必將減少內皮細胞一氧化氮的表達[28]。
有研究顯示miR-21在將臍靜脈暴露于持續的單相剪切應力環境中,miR-21的表達水平顯著上調,而其下游磷酸酶基因PTEN表達下調,減少了細胞凋亡,增強一氧化氮合酶的磷酸化作用,增加一氧化氮的產生[29-30]。
3 microRNA與內皮細胞相關凝血功能
內皮細胞構成血液與組織之間的屏障,防止凝血因子與組織因子接觸,防止外源性凝血途徑的激活。同時,內皮細胞的膜蛋白之一血栓調節蛋白是重要的抗凝物質。血栓調節蛋白(thrombomodulin,TM)血栓調節蛋白是血管內皮細胞膜上的凝血酶受體之一。與凝血酶結合后可降低凝血酶的凝血活性,而加強其激活蛋白C的活性。由于被激活的蛋白C具有抗凝作用,因此,TM是使凝血酶由促凝轉向抗凝的重要的血管內凝血抑制因子[31]。
miR-92a可結合于KLF2的3'非編碼區抑制KLF2的的表達,而KLF2可以直接結合于血栓調節蛋白的啟動子增加其表達,miR-92a表達增加可間接減少血栓調節蛋白的表達,影響凝血功能[32-34]。
microRNA-223 (miR-223)位于x染色體,最新研究顯示其可抑制內皮細胞組織因子的表達抑制凝血功能。miR-223可結合于組織因子mRNA的3’非編碼區,抑制內皮細胞組織因子表達。減少內皮損傷誘發的組織因子釋放,抑制外源性凝血途徑的激活從而抑制血栓形成[35]。
microRNA-24 (miR-24)可調控血管假血友病因子(von Willebrand factor,VWF)的表達,VWF在血小板的粘附與聚集過程中起重要作用[36]。動物實驗證實,抑制miR-24的表達可增加VWF的mRNA及蛋白水平。miR-24通過多種機制調控VWF的表達:(1)合于VWFmRNA的3’非編碼區,減少蛋白表達,(2)對VWF加工和分泌其關鍵作用的弗林蛋白酶組胺H1受體進行調控[37-38]。
4 microRNA與血管內皮細胞修復
血管內皮細胞的修復取決于兩方面因素:(1)成熟內皮細胞的增殖和遷移能力,(2)循環內皮祖細胞的歸巢至內皮受損裸露部位和再內皮化能力。目前研究顯示miR-126、miR-21可影響內皮細胞增殖和遷移能力,調控血管內皮細胞的修復。miR-221、miR-107則對內皮祖細胞進行調控,影響血管內皮細胞修復。動物實驗顯示:在斑馬魚受精12 h后miR-126便在內皮細胞中高度濃聚,特異性敲除miR-126基因后的斑馬魚表現出明顯的出血傾向,pak1基因是miR-126作用的靶點,敲除miR-126基因后,pak1表達水平明顯提高,而pak1過度表達使顱內出血的發生率增加,認為降低pak1的水平可以對敲除miR-126引起的腦出血起保護作用[39]。miR-126調控血管內皮細胞增殖和遷移主要通過其對血管內皮生長因子的調控實現的。miR-126的下游作用靶點為SPRED-1和PIK3R,然而二者都是血管內皮生長因子的負性調控因子。有研究證實在血管發育過程中缺乏miR-126增加血管滲透率和泄漏量,這主要是因為上調了其作用靶點SPRED-1和PIK3R,血管內皮細胞生長因子減少,血管內皮細胞增殖遷移不良,嚴重影響了血管內皮的完整性維持、損傷修復、血管再生[5-6]。
關于miR-21在血管生成中的作用,不同的研究機構得出的結果完全不同,Sabatel等[40]的研究認為miR-21是血管生成的負性調節因子,miR-21過度表達會減少內皮細胞增殖、遷移和這些細胞形成管的能力,而抑制miR-21的表達則可導致相反的效果,內皮細胞表達miR-21也導致纖維肌動蛋白的組織壓力減少,這或許可以抑制細胞遷移,進一步研究顯示miR-21作用于RhoB基因,抑制其表達,從而抑制內皮細胞的遷移和成管過程。然而Liu等[41]的研究認為miR-21可以激活蛋白激酶和細胞外調節激酶,從而增加血管內皮生長因子的表達,促進血管生成。
microRNA-221 (miR-221)的基因定位于X染色體,研究顯示miR-221的過度表達抑制內皮祖細胞的增殖,這一作用是通過cAMP依賴蛋白激酶——細胞外調節蛋白激酶通路實現的,miR-221可結合于PKA1的3’非編碼區,抑制PKA1的表達,最終抑制內皮祖細胞的增殖,影響內皮細胞修復[42]。
microRNA-107 (miR-107)的基因定位于10號染色體,研究顯示,miR-107表達水平上調部分抑制低氧誘發的內皮祖細胞分化,抑制miR-107的表達可促進內皮細胞的分化,這一調控過程是通過低氧誘導因子1β (HIF-1β)實現的[43]。miR-107可抑制HIF-1β的表達,而HIF-1β可進入細胞核結合于缺氧反應原件促進內皮祖細胞的分化[44]。
當前microRNA相關調控分子機制受到廣泛關注,越來越多的microRNA被人們發現,越來越多的調控機制被認識,然而還有更多未知的領域等待去探索,關于microRNA調控內皮細胞功能方面,當前研究主要集中于內皮細胞發育、炎癥反應、應激相關機制等方面,而內皮細胞的其他功能如物質轉運、損傷修復相等關研究較少。由于血清microRNA的易檢測性,使其成為很有潛力的預測疾病的手段,由于血管內皮細胞位置的特殊性,其時時刻刻接受血流帶來的剪切應力、周向牽拉力、摩擦力和液體靜壓力等多種機械刺激,這些刺激引起內皮細胞表型功能變化及其與,microRNAs的關系引起越來越多研究人員的興趣,對于相關機制的探索必然能加深人們對于高血壓、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、充血性心衰、肺動脈高壓等多種疾病的認識,受到對于microRNA相關調控機制的認識的限制,microRNA治療尚處于理論階段,相信隨著對microRNA認識的進一步深入,調控microRNA的表達可能成為治療心血管疾病的主要方法之一。
血管內皮細胞(vascular endothelial cell,VEC)是襯于血管內表面的單層扁平上皮細胞,是血液與組織的之間的重要屏障,為血液流動提供光滑的表面,同時對血管起保護作用。然而血管內皮細胞的功能遠不止于此,它還在調節炎癥反應、血栓形成、血管舒張和內皮再生等過程中起關鍵作用[1],血管內皮細胞通過一系列復雜機制調節這些病理生理過程,近年來研究顯示microRNA的作用不可忽視。
microRNA是一種單鏈非編碼RNA,長度約20~ 24個堿基,其與Ago蛋白組成的microRNA誘導的沉默復合體通過堿基互補或部分堿基互補與靶基因mRNA的3'端非翻譯區結合,降解mRNA或抑制其翻譯,在轉錄后水平調節基因表達[2]。有研究顯示多達90%的人類基因受到microRNA的調控[3],并且microRNA的分布具有組織特異性,如microRNA-126 (miR-126)在內皮細胞中高表達,為內皮細胞特異性microRNA[4]。
1 microRNA與內皮細胞炎癥反應
內皮細胞受到多種損傷因素的刺激可誘發炎癥反應,目前認為冠狀動脈粥樣硬化是眾多危險因子損傷內皮細胞而引發的一系列炎癥反應。microRNA- 126 (miR-126)、microRNA-92a (miR-92a)、microRNA- 21 (miR-21)、microRNA-10 (miR-10)等多種micro- RNA可對血管內皮細胞的炎癥反應進行調控,影響動脈粥樣硬化的發生發展。miR-126位于9號染色體,表達分析顯示,miR-126在內皮細胞系和造血祖細胞中特異性表達[5-6]。血管細胞粘附因子1 (vascular cell adhesion molecule 1,VCAM1)是血管內皮細胞表達的一種跨細胞粘附分子,正常的內皮細胞并不表達VCAM1,受到細胞因子及細菌產物的刺激后,內皮細胞可在4~12 d內表達VCAM1[7],由激活的內皮細胞表達的粘附因子在白細胞粘附及炎癥反應中起重要作用。
1.1 microRNA-126
microRNA-126 (miR-126)在可在轉錄水平調控 VCAM1的表達,增加miR-126的表達可抑制VCAM1的表達,減少miR-126的含量會增加白細胞對內皮細胞的粘附作用,促進炎癥反應。血管內皮細胞粘附因子的表達上調被認為是動脈粥樣硬化的第一步[8]。
1.2 microRNA-92a
microRNA-92a(miR-92a)的編碼基因位于3號染色體,研究顯示:miR-92a在可疑發生動脈粥樣硬化內皮細胞中的表達水平高于無動脈粥樣硬化內皮細胞。轉錄因子可與miR-92a啟動子相結合,調控其轉錄,而miR-92a進一步通過鋅指樣轉錄因子(Krüappel-like transcription factors,KLF)發揮其調節作用,miR-92a可結合于KLF2的3'非編碼區,從而抑制KLF2的的表達[9]。KLF2可通過多個途徑影響炎癥反應:(1)通過影響VCAM1和E選擇素的表達影響炎癥細胞的粘附以及白介素-1β (IL-1β)調控的炎癥細胞因子表達[10]。(2)通過促進成骨蛋白內皮細胞前體表達抑制炎癥反應。(3)通過促進活化轉錄因子2磷酸化抑制炎癥反應。(4)通過促進肌動蛋白細胞骨架改變抑制炎癥反應[11-14]。
1.3 microRNA-21
microRNA-21 (miR-21)前體的編碼基因位于Transmembrane member 49 (TMEM49)基因固有區域,有研究顯示miR-21在調節發育、癌癥、炎癥、心血管疾病疾病這些生理學過程中具有至關重要的作用,miR-21具有其特有的啟動子其表達多種物質如腎素、細胞外信號調節激酶、雌激素受體的調節。此外,剪切力的改變也可影響其表達[15],在震蕩剪切應力作用下核內原癌基因c-Jun與miR-21基因的啟動子結合更加緊密,miR-21表達水平增加,抑制過氧化物酶體增殖物激活受體的表達增加血管細胞粘附因子及單核細胞趨化蛋白的表達,增加單核細胞與血管內皮細胞的粘附從而促進炎癥反應的發生[16]。最近的研究顯示miR-21的高表達可抑制抑癌基因PTEN的表達人臍靜脈內皮細胞的凋亡[17]。
1.4 microRNA-10
哺乳動物的microRNA-10(miR-10)進化高度保守,由miR-10a和miR-10b組成,編碼定位于HOX基因簇。在可疑動脈粥樣硬化區域,miR-10a的表達水平明顯減低,有研究顯示miR-10a可抑制血管內皮細胞的炎癥反應,敲除miR-10a后,人核因子κB抑制蛋白(IKB)/核因子κB (NF-κB)介導的炎癥反應通路明顯上調,調控IkBa降解的兩個主要調控因子轉化生長因子激酶1 (TAK1)和beta-transducin repeat-containing gene (β-TRC)的3’非編碼區包含高度保守的miR-10a結合位點,miR-10a通過減少TAK1和β-TRC的表達下調IkB/NF-kB介導的炎癥反應從而抑制血管內皮細胞的炎癥反應[18]。
1.5 microRNA-146a
microRNA-146a(miR-146a)通過多種途徑參與內皮細胞的炎癥反應。受體相關因子6 (Tnf Receptor Associated Factor 6,TRAF6)和人白介素受體相關激酶1 (Human Interleukin-1 receptor-associated kinase 1, IRAK1)是NF-κB信號通路的重要組成部分,miR- 146a可與其3’端非編碼區結合抑制其表達從而發揮其抑制炎癥反應作用[19-20]。此外,miR-146a還影響胱冬肽酶募集結構域10 (CARD10)的表達,CARD10是G蛋白調控的NF-κB的銜接蛋白,CARD10在NF-κB介導的炎癥反應中起重要作用,miR-146a通過減少CARD10抑制NF-κB介導的炎癥[21]。
1.6 microRNA-155
microRNA-155(miR-155)位于21號染色體,通過調控轉錄因子BACH1影響內皮細胞炎癥反應,miR-155可結合于BACH1的mRNA,模擬miR-155的寡核苷酸可以抑制BACH1的表達。而BACH1是1型血色素氧化酵素HO-1的抑制劑,HO1在多種應激條件下對內皮細胞起保護作用,因此,miR-155通過抑制BACH1促進HO1的表達,從而產生抗炎作用[22]。還有研究顯示miR-155抑制核轉錄因子NFкB p65(RELA)的表達發揮抗炎作用。RELA是NFкB炎癥反應信號通路中的重要組成部分,生物表達分析顯示RELA基因是miR-155的靶點,抑制miR-155可增高P65水平,增強內皮細胞炎癥反應[23]。
2 microRNA與內皮細胞相關的血管舒張
多種物質可誘發血管舒張反應,如肥大細胞及嗜堿性粒細胞分泌的組織胺、前列環素、緩激肽、一氧化氮等,其中內皮細胞中一氧化氮合酶產生的一氧化氮在維持對心血管系統的穩態具有至關重要的作用,在病理條件下一氧化氮合酶的異常表達會引起內皮功能的紊亂及心血管疾病的進展。miR-155、miR-92a、miR-138、miR-21均可通過影響內皮細胞一氧化氮合酶調控內皮細胞。miR-155位于21號染色體,有研究證實miR-155在調控內皮細胞依賴的血管舒張過程中起關鍵作用,miR-155可結合于一氧化氮合酶的3’非編碼區,直接通過調節一氧化氮合酶的表達影響血管舒張,當miR-155表達增多時,一氧化氮合酶表達下降,反之一氧化氮合酶的產生增加,并且多種炎癥因子如腫瘤壞死因子α可使miR-155表達增加,從而減少內皮細胞一氧化氮合酶的產生,人為抑制miR-155的含量可逆轉腫瘤壞死因子α引起的一氧化氮合酶產生減低[24]。
miR-92a通過影響鋅指樣蛋白KLF2及KLF4的表達影響一氧化氮合酶的表達,miR-92a可結合于KLF2及KLF4的3'非編碼區,從而抑制KLF2與KLF4的的表達,而KLF2與KLF4均為一氧化氮合酶的正性調控因子[25-26],因此miR-92a的表達增加會間接減少一氧化氮合酶的表達,進而減少內皮細胞一氧化氮的產生影響血管舒張[27]。miR-138位于18號染色體,與其他調控通路不同的是miR-138通過影響一氧化氮合酶的激活對內皮細胞進行調節。研究顯示多種炎癥介質如腫瘤壞死因子α、血管緊張素Ⅱ可通過增加miR-138的表達下調鈣結合蛋白S100A1的水平,而S100A1是一氧化氮合酶激活的關鍵因子,S100A1的水平的下調必將減少內皮細胞一氧化氮的表達[28]。
有研究顯示miR-21在將臍靜脈暴露于持續的單相剪切應力環境中,miR-21的表達水平顯著上調,而其下游磷酸酶基因PTEN表達下調,減少了細胞凋亡,增強一氧化氮合酶的磷酸化作用,增加一氧化氮的產生[29-30]。
3 microRNA與內皮細胞相關凝血功能
內皮細胞構成血液與組織之間的屏障,防止凝血因子與組織因子接觸,防止外源性凝血途徑的激活。同時,內皮細胞的膜蛋白之一血栓調節蛋白是重要的抗凝物質。血栓調節蛋白(thrombomodulin,TM)血栓調節蛋白是血管內皮細胞膜上的凝血酶受體之一。與凝血酶結合后可降低凝血酶的凝血活性,而加強其激活蛋白C的活性。由于被激活的蛋白C具有抗凝作用,因此,TM是使凝血酶由促凝轉向抗凝的重要的血管內凝血抑制因子[31]。
miR-92a可結合于KLF2的3'非編碼區抑制KLF2的的表達,而KLF2可以直接結合于血栓調節蛋白的啟動子增加其表達,miR-92a表達增加可間接減少血栓調節蛋白的表達,影響凝血功能[32-34]。
microRNA-223 (miR-223)位于x染色體,最新研究顯示其可抑制內皮細胞組織因子的表達抑制凝血功能。miR-223可結合于組織因子mRNA的3’非編碼區,抑制內皮細胞組織因子表達。減少內皮損傷誘發的組織因子釋放,抑制外源性凝血途徑的激活從而抑制血栓形成[35]。
microRNA-24 (miR-24)可調控血管假血友病因子(von Willebrand factor,VWF)的表達,VWF在血小板的粘附與聚集過程中起重要作用[36]。動物實驗證實,抑制miR-24的表達可增加VWF的mRNA及蛋白水平。miR-24通過多種機制調控VWF的表達:(1)合于VWFmRNA的3’非編碼區,減少蛋白表達,(2)對VWF加工和分泌其關鍵作用的弗林蛋白酶組胺H1受體進行調控[37-38]。
4 microRNA與血管內皮細胞修復
血管內皮細胞的修復取決于兩方面因素:(1)成熟內皮細胞的增殖和遷移能力,(2)循環內皮祖細胞的歸巢至內皮受損裸露部位和再內皮化能力。目前研究顯示miR-126、miR-21可影響內皮細胞增殖和遷移能力,調控血管內皮細胞的修復。miR-221、miR-107則對內皮祖細胞進行調控,影響血管內皮細胞修復。動物實驗顯示:在斑馬魚受精12 h后miR-126便在內皮細胞中高度濃聚,特異性敲除miR-126基因后的斑馬魚表現出明顯的出血傾向,pak1基因是miR-126作用的靶點,敲除miR-126基因后,pak1表達水平明顯提高,而pak1過度表達使顱內出血的發生率增加,認為降低pak1的水平可以對敲除miR-126引起的腦出血起保護作用[39]。miR-126調控血管內皮細胞增殖和遷移主要通過其對血管內皮生長因子的調控實現的。miR-126的下游作用靶點為SPRED-1和PIK3R,然而二者都是血管內皮生長因子的負性調控因子。有研究證實在血管發育過程中缺乏miR-126增加血管滲透率和泄漏量,這主要是因為上調了其作用靶點SPRED-1和PIK3R,血管內皮細胞生長因子減少,血管內皮細胞增殖遷移不良,嚴重影響了血管內皮的完整性維持、損傷修復、血管再生[5-6]。
關于miR-21在血管生成中的作用,不同的研究機構得出的結果完全不同,Sabatel等[40]的研究認為miR-21是血管生成的負性調節因子,miR-21過度表達會減少內皮細胞增殖、遷移和這些細胞形成管的能力,而抑制miR-21的表達則可導致相反的效果,內皮細胞表達miR-21也導致纖維肌動蛋白的組織壓力減少,這或許可以抑制細胞遷移,進一步研究顯示miR-21作用于RhoB基因,抑制其表達,從而抑制內皮細胞的遷移和成管過程。然而Liu等[41]的研究認為miR-21可以激活蛋白激酶和細胞外調節激酶,從而增加血管內皮生長因子的表達,促進血管生成。
microRNA-221 (miR-221)的基因定位于X染色體,研究顯示miR-221的過度表達抑制內皮祖細胞的增殖,這一作用是通過cAMP依賴蛋白激酶——細胞外調節蛋白激酶通路實現的,miR-221可結合于PKA1的3’非編碼區,抑制PKA1的表達,最終抑制內皮祖細胞的增殖,影響內皮細胞修復[42]。
microRNA-107 (miR-107)的基因定位于10號染色體,研究顯示,miR-107表達水平上調部分抑制低氧誘發的內皮祖細胞分化,抑制miR-107的表達可促進內皮細胞的分化,這一調控過程是通過低氧誘導因子1β (HIF-1β)實現的[43]。miR-107可抑制HIF-1β的表達,而HIF-1β可進入細胞核結合于缺氧反應原件促進內皮祖細胞的分化[44]。
當前microRNA相關調控分子機制受到廣泛關注,越來越多的microRNA被人們發現,越來越多的調控機制被認識,然而還有更多未知的領域等待去探索,關于microRNA調控內皮細胞功能方面,當前研究主要集中于內皮細胞發育、炎癥反應、應激相關機制等方面,而內皮細胞的其他功能如物質轉運、損傷修復相等關研究較少。由于血清microRNA的易檢測性,使其成為很有潛力的預測疾病的手段,由于血管內皮細胞位置的特殊性,其時時刻刻接受血流帶來的剪切應力、周向牽拉力、摩擦力和液體靜壓力等多種機械刺激,這些刺激引起內皮細胞表型功能變化及其與,microRNAs的關系引起越來越多研究人員的興趣,對于相關機制的探索必然能加深人們對于高血壓、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、充血性心衰、肺動脈高壓等多種疾病的認識,受到對于microRNA相關調控機制的認識的限制,microRNA治療尚處于理論階段,相信隨著對microRNA認識的進一步深入,調控microRNA的表達可能成為治療心血管疾病的主要方法之一。