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成体血管新生在整形美容外科有着广泛的应用前景，各种皮片、皮瓣以及脂肪移植等，都需要尽快形成新生血管供应移植组织的血运。多年来众多学者从各种生长因子到干细胞，对促进成体血管新生做了大量的研究，但其有效性和安全性局限。如何有效调节成体血管新生，仍是急需解决的问题。随着研究的深入，发现血管特异性microRNA在调节成体血管新生机制中起着至关重要的作用，这给调节血管新生提供了一种新的思路，从基因水平对其进行调控有可能从根本上解决这个问题。本文就近年来细胞自主调节血管特异性microRNAs在成体血管新生中调控机制研究综述如下。
1成体血管新生
内皮细胞是维持血管系统的基本单位，在成体血管新生中功能性内皮细胞是新血管形成的前提条件。成体血管新生主要是由于机体受到某些病理或生理上的刺激，如组织再生、缺血、缺氧、炎症，以及肿瘤生长等因素，引起内皮细胞的增殖、迁移、成熟等，从而形成新的血管。它主要通过三种不同的机制，即血管形成（angiogenesis）、血管生成（vasculogenesis）及动脉生成（arteriogenesis）来促进功能性新血管的形成。血管形成指的是从原毛细血管后微静脉以 “发芽”或“内填”的方式，重新形成新的毛细血管的过程[1]。在成年组织中血管形成主要受缺血、缺氧刺激，通过激活缺氧诱导因子（HIF）-1α的表达。HIF-1α激活血管内皮生长因子、血管内皮生长因子受体flt-1以及血管生成素-2等多种基因的转录[2]。血管生成指的是由血液循环中内皮祖细胞或血管前体细胞在原位分化重新生成新的血管的过程[3]。血管内皮祖细胞在原位通过分化成组织特异性血管内皮细胞或分化转移成其他各类细胞，促进血管化[4]。动脉生成指的是通过血管内皮细胞、血管平滑肌细胞的生长和增殖，使与动脉衔接的并行血管口径增大。它主要是通过血管内皮细胞，感受到动脉狭窄区域单核细胞的累积而引起的局部剪切力的改变。信号传递级联反应是最先通过局部剪切力的变化，激活局部的内皮细胞，引起粘附分子ICAM-1的表达上调，TNF-α、CM-CSF等几种细胞因子的产生增加，以及NO的释放[5]。关于各种生长因子及干细胞、前体细胞等在血管新生方面的研究已有大量报道，但在基因表达和转录水平的复杂调节却知之甚少。近年来，随着研究的不断深入，有证据显示内皮细胞特异性microRNA在控制血管新生中起着重要的作用。血管特异性microRNA是血管新生的关键调节基因。
2血管特异性microRNA（AngiomiR）
血管特异性microRNA [6]是指那些由细胞自主性调节(内皮细胞的microRNA)或非细胞自主性调节（非内皮细胞如肿瘤细胞）血管形成的microRNA，细胞自主调节血管特异性microRNA可分为促血管形成型和抑制血管形成型。促血管形成型是通过靶向抑制血管形成信号通路的负性调节因子而促进血管形成，抑制血管形成型是通过靶向抑制血管形成信号通路的正性调节因子而抑制血管形成[6]。
3细胞自主调节血管特异性microRNAs与成体血管新生
血管特异性microRNA，首次发现是通过在活体外敲除Dicer和 Drosha（两种在microRNA成熟中的关键核酸酶），阻止内皮细胞的发芽、迁移、脉管形成，同时改变了几种有关内皮细胞功能和血管形成的关键调节因子的表达[7-8]。随后越来越多的证据显示血管形成的许多方面，如内皮细胞的增殖、迁移、形态形成等，可以通过内皮细胞特异性microRNA来调节。随着对microRNA研究的深入，多种细胞自主调节血管特异性microRNAs在成体血管新生中发挥着极其重要的作用。
3.1 细胞自主性促血管形成microRNAs
3.1.1 miR-126： miR-126在人的内皮细胞中特异性高表达,它调节内皮细胞生物功能的诸多方面，包括细胞迁移、细胞骨架的形成、毛细血管网络的稳定以及细胞的存活，这表明它是活体中维持血管结构的前提[9]。miR-126是通过直接抑制血管形成负性调节因子，比如出芽相关蛋白（Spred-1）和磷酸肌醇激酶（phosphinositide 3-kinase,PI3K）调节亚单位2(PIK3R2/p85β) ，从而促进血管形成[9-10]。Spred-1[11]和 PIK3R2/p85β[12]是VEGF、bFGF等生长因子血管形成信号通路的负性调节因子，它们分别抑制丝裂原活化激酶(MAPK)和磷脂酰肌醇(-3)激酶(P13K)的信号通路。靶向去除miR-126鼠出现血管渗漏、内出血及嵌合鼠后代的胚胎致死，而且来源于miR-126裸鼠的内皮细胞在增殖、迁移、血管形成方面出现明显的缺陷[10]。大量的基因敲除实验表明内皮细胞特异性miR-126在血管形成中起着至关重要的作用。Wang等[10]通过对比野生鼠与miR-126嵌合裸鼠手术结扎左冠状动脉心肌梗死后的血管新生情况，结果显示miR-126裸鼠新生血管明显少于对照组，且血管有明显的破裂或破碎现象。这表明miR-126对于心肌梗死后的正常的血管新生至关重要。
3.1.2 Let-7家族： Let-7在人脐带静脉内皮细胞中高度表达，它通过抑制抗血管形成因子TIMP-1的表达和激活，控制内皮细胞增殖、运动以及影响脉管形成[13]。在活体外阻止Let-7f的表达，可以明显减少脉管出芽[7,14]。Let-7b可以促进脉管的形成。
3.1.3 miR-130α：miR-130α在静止的内皮细胞中低表达，暴露在血清中时表达上调。它通过抑制抗血管形成蛋白间充质同源异型2（GAX）和同源异型A5(HoxA5)，调节血管内皮细胞形成显型作用[15]。实际上过表达miR-130α，可以中和 GAX和HoxA5对于内皮细胞增殖、迁移以及脉管形成的抑制作用，从而促进血管形成。
3.1.4 miR-210： miR-210 近来发现在缺氧和受Hif1-α直接刺激条件下，miR-210的表达增加，miR-210至少是在体外通过抑制EphrinA3，促进血管新生。EphrinA3是eph相关受体酪氨酸激酶配体3，是miR-210在缺氧条件下的直接靶向分子 [16-17]。内皮细胞中过表达miR-210，可以促进常氧条件下脉管的形成，增强那些依赖血管内皮生长因子细胞的迁移。相反的，敲除miR-210，毛细血管的形成受阻、内皮细胞的生长抑制以及细胞的凋亡减少[16]。
3.1.5 miR-17-92族：miR-17-92族在人内皮细胞中高度表达，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促进细胞增殖、抑制癌细胞凋亡、诱导肿瘤血管形成，它是通过下调抗血管形成糖蛋白G-1（thrombospondin-1、Tsp-1）及其相关蛋白，如联合组织生长因子（CTGF）等,促进血管新生[18]。此外，HIF1-a已经被证实是miR-17-92新的直接的靶向因子[19]。miR-378、miR-296 、miR-21和miR-31属非细胞自主性调节，主要与肿瘤血管形成相关[20-22]。
3.2 细胞自主性抑制血管形成microRNAs
3.2.1 miR-221:miR-221和miR-222 同属一个家族，具有共同的靶向基因。它们通过靶向调节干细胞因子（SCF）酪氨酸激酶受体（c-Kit），在体外发挥阻止内皮细胞的迁移、增殖以及血管形成[23]。在人脐静脉内皮细胞中过表达miR-221和miR-222，导致细胞迁移和脉管形成的减少。内皮型一氧化氮合酶在调节血管紧张性和血管形成方面起着重要作用，miR-221和miR-222可以阻止内皮型一氧化氮合酶的表达[23]。最近的一项研究表明miR-221和miR-222在冠心病组中明显高表达较无冠心病组，并且与冠心病组的内皮祖细胞(EPCs)数目呈负相关. Minami等[24]报道阿活他汀一种可以增加血液循环中的内皮祖细胞数目的降脂药，对冠心病组经过12个月的治疗，miR-221和miR-222在内皮祖细胞中的水平降低。
3.2.2 miR-92α: miR-92α属于miR-17-92族的一份子，miR-17-92靶向作用不同的基因，调节不同的过程。Bonauer[25]报道内皮细胞中富含miR-92α,在缺血刺激下上调。它是通过抑制促血管形成因子-整合素α5（ITGA5）的表达,抑制血管形成。Bonauer等[25]在鼠后肢缺血模型中，给鼠静脉注射miR-92a阻滞剂，足趾坏死较PBS对照组明显减少。同时检测到毛细血管数、含平滑肌肌动蛋白的小动脉数明显较对照组增加。在鼠左侧冠脉梗阻的模型中，静脉分别注射miR-92a阻滞剂和对照剂， 14天后miR-92a阻滞剂治疗组的左心室功能明显改善，而且梗阻范围缩小，在梗阻的边缘区血管的数目明显增加。由此，对于缺血损害可以通过应用miR-92a阻滞剂 ，抑制miR-92α的表达，促进组织血管新生，从而促进缺血损害组织的功能恢复[25]。
3.2.3 miR-328:miR-328预测技术显示miR-328潜在的靶向分子是许多细胞粘附分子，包括透明质酸受体CD44[27]。CD44参与许多生物过程，包括血管形成、伤口愈合、炎症部位白细胞的渗出以及肿瘤的转移[26]。近来Wang等[27]报道，在A431表皮样癌细胞中，miR-328的表达抑制CD44的表达，减少细胞粘附、迁移以及毛细血管样结构的形成等。miR-15b、 miR-16、 miR-20血管内皮生长因子(VEGF)是生理的、病理的血管形成的重要调节因子，转染miR-15b， miR-16 ，miR-20a和 miR-20b导致血管内皮生长因子蛋白表达减少26%～51%[28]。
4 展望
虽然现已发现700多种人的microRNAs，对于上述一些调节血管形成的内皮细胞特异性microRNAs机制有报道，但是对于细胞、组织特异性调节血管形成的microRNA与其靶向基因调节的复杂关系的研究仍处于初始阶段，单个microRNA可以作用于多个靶向基因，单个基因也可以受多个microRNAs的调控，仍须进一步探究血管特异性microRNAs与血管新生在活体中的作用机制。关于血管特异性microRNAs与血管新生在活体中的研究，目前研究范围比较局限，多集中在胚胎发育、心血管疾病、缺血后肢以及肿瘤等方面，而在整形外科专业组织移植血管化研究却未见有报道。组织移植是整形外科和烧伤外科等学科临床上最常用的治疗手段，促进移植组织血管化可及时重建血液循环，从而提高移植组织的早期存活。对此我们下一步将集中研究，促血管形成microRNAs和抑制血管形成microRNAs，在皮片、皮瓣、脂肪等移植组织中促血管化的作用，以及在瘢痕、血管瘤等疾病中抑制血管化作用，为临床细胞自主调节血管特异性microRNA药物在缺血疾病及移植等方面的应用，提供有力证据。
[参考文献]
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[收稿日期]2011-08-01[修回日期]2011-09-07
编辑/李阳利
1成体血管新生
内皮细胞是维持血管系统的基本单位，在成体血管新生中功能性内皮细胞是新血管形成的前提条件。成体血管新生主要是由于机体受到某些病理或生理上的刺激，如组织再生、缺血、缺氧、炎症，以及肿瘤生长等因素，引起内皮细胞的增殖、迁移、成熟等，从而形成新的血管。它主要通过三种不同的机制，即血管形成（angiogenesis）、血管生成（vasculogenesis）及动脉生成（arteriogenesis）来促进功能性新血管的形成。血管形成指的是从原毛细血管后微静脉以 “发芽”或“内填”的方式，重新形成新的毛细血管的过程[1]。在成年组织中血管形成主要受缺血、缺氧刺激，通过激活缺氧诱导因子（HIF）-1α的表达。HIF-1α激活血管内皮生长因子、血管内皮生长因子受体flt-1以及血管生成素-2等多种基因的转录[2]。血管生成指的是由血液循环中内皮祖细胞或血管前体细胞在原位分化重新生成新的血管的过程[3]。血管内皮祖细胞在原位通过分化成组织特异性血管内皮细胞或分化转移成其他各类细胞，促进血管化[4]。动脉生成指的是通过血管内皮细胞、血管平滑肌细胞的生长和增殖，使与动脉衔接的并行血管口径增大。它主要是通过血管内皮细胞，感受到动脉狭窄区域单核细胞的累积而引起的局部剪切力的改变。信号传递级联反应是最先通过局部剪切力的变化，激活局部的内皮细胞，引起粘附分子ICAM-1的表达上调，TNF-α、CM-CSF等几种细胞因子的产生增加，以及NO的释放[5]。关于各种生长因子及干细胞、前体细胞等在血管新生方面的研究已有大量报道，但在基因表达和转录水平的复杂调节却知之甚少。近年来，随着研究的不断深入，有证据显示内皮细胞特异性microRNA在控制血管新生中起着重要的作用。血管特异性microRNA是血管新生的关键调节基因。
2血管特异性microRNA（AngiomiR）
血管特异性microRNA [6]是指那些由细胞自主性调节(内皮细胞的microRNA)或非细胞自主性调节（非内皮细胞如肿瘤细胞）血管形成的microRNA，细胞自主调节血管特异性microRNA可分为促血管形成型和抑制血管形成型。促血管形成型是通过靶向抑制血管形成信号通路的负性调节因子而促进血管形成，抑制血管形成型是通过靶向抑制血管形成信号通路的正性调节因子而抑制血管形成[6]。
3细胞自主调节血管特异性microRNAs与成体血管新生
血管特异性microRNA，首次发现是通过在活体外敲除Dicer和 Drosha（两种在microRNA成熟中的关键核酸酶），阻止内皮细胞的发芽、迁移、脉管形成，同时改变了几种有关内皮细胞功能和血管形成的关键调节因子的表达[7-8]。随后越来越多的证据显示血管形成的许多方面，如内皮细胞的增殖、迁移、形态形成等，可以通过内皮细胞特异性microRNA来调节。随着对microRNA研究的深入，多种细胞自主调节血管特异性microRNAs在成体血管新生中发挥着极其重要的作用。
3.1 细胞自主性促血管形成microRNAs
3.1.1 miR-126： miR-126在人的内皮细胞中特异性高表达,它调节内皮细胞生物功能的诸多方面，包括细胞迁移、细胞骨架的形成、毛细血管网络的稳定以及细胞的存活，这表明它是活体中维持血管结构的前提[9]。miR-126是通过直接抑制血管形成负性调节因子，比如出芽相关蛋白（Spred-1）和磷酸肌醇激酶（phosphinositide 3-kinase,PI3K）调节亚单位2(PIK3R2/p85β) ，从而促进血管形成[9-10]。Spred-1[11]和 PIK3R2/p85β[12]是VEGF、bFGF等生长因子血管形成信号通路的负性调节因子，它们分别抑制丝裂原活化激酶(MAPK)和磷脂酰肌醇(-3)激酶(P13K)的信号通路。靶向去除miR-126鼠出现血管渗漏、内出血及嵌合鼠后代的胚胎致死，而且来源于miR-126裸鼠的内皮细胞在增殖、迁移、血管形成方面出现明显的缺陷[10]。大量的基因敲除实验表明内皮细胞特异性miR-126在血管形成中起着至关重要的作用。Wang等[10]通过对比野生鼠与miR-126嵌合裸鼠手术结扎左冠状动脉心肌梗死后的血管新生情况，结果显示miR-126裸鼠新生血管明显少于对照组，且血管有明显的破裂或破碎现象。这表明miR-126对于心肌梗死后的正常的血管新生至关重要。
3.1.2 Let-7家族： Let-7在人脐带静脉内皮细胞中高度表达，它通过抑制抗血管形成因子TIMP-1的表达和激活，控制内皮细胞增殖、运动以及影响脉管形成[13]。在活体外阻止Let-7f的表达，可以明显减少脉管出芽[7,14]。Let-7b可以促进脉管的形成。
3.1.3 miR-130α：miR-130α在静止的内皮细胞中低表达，暴露在血清中时表达上调。它通过抑制抗血管形成蛋白间充质同源异型2（GAX）和同源异型A5(HoxA5)，调节血管内皮细胞形成显型作用[15]。实际上过表达miR-130α，可以中和 GAX和HoxA5对于内皮细胞增殖、迁移以及脉管形成的抑制作用，从而促进血管形成。
3.1.4 miR-210： miR-210 近来发现在缺氧和受Hif1-α直接刺激条件下，miR-210的表达增加，miR-210至少是在体外通过抑制EphrinA3，促进血管新生。EphrinA3是eph相关受体酪氨酸激酶配体3，是miR-210在缺氧条件下的直接靶向分子 [16-17]。内皮细胞中过表达miR-210，可以促进常氧条件下脉管的形成，增强那些依赖血管内皮生长因子细胞的迁移。相反的，敲除miR-210，毛细血管的形成受阻、内皮细胞的生长抑制以及细胞的凋亡减少[16]。
3.1.5 miR-17-92族：miR-17-92族在人内皮细胞中高度表达，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促进细胞增殖、抑制癌细胞凋亡、诱导肿瘤血管形成，它是通过下调抗血管形成糖蛋白G-1（thrombospondin-1、Tsp-1）及其相关蛋白，如联合组织生长因子（CTGF）等,促进血管新生[18]。此外，HIF1-a已经被证实是miR-17-92新的直接的靶向因子[19]。miR-378、miR-296 、miR-21和miR-31属非细胞自主性调节，主要与肿瘤血管形成相关[20-22]。
3.2 细胞自主性抑制血管形成microRNAs
3.2.1 miR-221:miR-221和miR-222 同属一个家族，具有共同的靶向基因。它们通过靶向调节干细胞因子（SCF）酪氨酸激酶受体（c-Kit），在体外发挥阻止内皮细胞的迁移、增殖以及血管形成[23]。在人脐静脉内皮细胞中过表达miR-221和miR-222，导致细胞迁移和脉管形成的减少。内皮型一氧化氮合酶在调节血管紧张性和血管形成方面起着重要作用，miR-221和miR-222可以阻止内皮型一氧化氮合酶的表达[23]。最近的一项研究表明miR-221和miR-222在冠心病组中明显高表达较无冠心病组，并且与冠心病组的内皮祖细胞(EPCs)数目呈负相关. Minami等[24]报道阿活他汀一种可以增加血液循环中的内皮祖细胞数目的降脂药，对冠心病组经过12个月的治疗，miR-221和miR-222在内皮祖细胞中的水平降低。
3.2.2 miR-92α: miR-92α属于miR-17-92族的一份子，miR-17-92靶向作用不同的基因，调节不同的过程。Bonauer[25]报道内皮细胞中富含miR-92α,在缺血刺激下上调。它是通过抑制促血管形成因子-整合素α5（ITGA5）的表达,抑制血管形成。Bonauer等[25]在鼠后肢缺血模型中，给鼠静脉注射miR-92a阻滞剂，足趾坏死较PBS对照组明显减少。同时检测到毛细血管数、含平滑肌肌动蛋白的小动脉数明显较对照组增加。在鼠左侧冠脉梗阻的模型中，静脉分别注射miR-92a阻滞剂和对照剂， 14天后miR-92a阻滞剂治疗组的左心室功能明显改善，而且梗阻范围缩小，在梗阻的边缘区血管的数目明显增加。由此，对于缺血损害可以通过应用miR-92a阻滞剂 ，抑制miR-92α的表达，促进组织血管新生，从而促进缺血损害组织的功能恢复[25]。
3.2.3 miR-328:miR-328预测技术显示miR-328潜在的靶向分子是许多细胞粘附分子，包括透明质酸受体CD44[27]。CD44参与许多生物过程，包括血管形成、伤口愈合、炎症部位白细胞的渗出以及肿瘤的转移[26]。近来Wang等[27]报道，在A431表皮样癌细胞中，miR-328的表达抑制CD44的表达，减少细胞粘附、迁移以及毛细血管样结构的形成等。miR-15b、 miR-16、 miR-20血管内皮生长因子(VEGF)是生理的、病理的血管形成的重要调节因子，转染miR-15b， miR-16 ，miR-20a和 miR-20b导致血管内皮生长因子蛋白表达减少26%～51%[28]。
4 展望
虽然现已发现700多种人的microRNAs，对于上述一些调节血管形成的内皮细胞特异性microRNAs机制有报道，但是对于细胞、组织特异性调节血管形成的microRNA与其靶向基因调节的复杂关系的研究仍处于初始阶段，单个microRNA可以作用于多个靶向基因，单个基因也可以受多个microRNAs的调控，仍须进一步探究血管特异性microRNAs与血管新生在活体中的作用机制。关于血管特异性microRNAs与血管新生在活体中的研究，目前研究范围比较局限，多集中在胚胎发育、心血管疾病、缺血后肢以及肿瘤等方面，而在整形外科专业组织移植血管化研究却未见有报道。组织移植是整形外科和烧伤外科等学科临床上最常用的治疗手段，促进移植组织血管化可及时重建血液循环，从而提高移植组织的早期存活。对此我们下一步将集中研究，促血管形成microRNAs和抑制血管形成microRNAs，在皮片、皮瓣、脂肪等移植组织中促血管化的作用，以及在瘢痕、血管瘤等疾病中抑制血管化作用，为临床细胞自主调节血管特异性microRNA药物在缺血疾病及移植等方面的应用，提供有力证据。
[参考文献]
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[收稿日期]2011-08-01[修回日期]2011-09-07
编辑/李阳利