郭平德 李盛華 付志斌 周明旺 王鵬志

1.甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州730050；2.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州730000

微小RNA（microRNA，miRNA）是近些年來發(fā)現的一種長約18-25nt的非編碼的小RNA分子，在人體內含量較多并參與許多生命活動的調控過程。從1993年發(fā)現首個miRNA至今［1］，關于miRNA和疾病相關性研究一直是研究熱點之一，研究發(fā)現，在生命體的細胞分化、胚胎發(fā)育、血管形成、疾病發(fā)生等許多病理生理的發(fā)生過程中有著重要的調控作用，從而為許多難治性疾病的診療提供了一條新的思路。非創(chuàng)傷性股骨頭壞死（nontraumatic osteonecrosis of femoral head，NONFH）是指由酒精、激素等非創(chuàng)傷性因素導致的股骨頭部血運障礙，最終導致缺血壞死的一種病理表現。本文以miRNA為基點探討其在血管新生相關機制在疾病發(fā)生過程中的作用，希望從分子生物學的層面，為NONFH的早期診斷和治療找到新的思路。

1 血管新生與NONFH

血管新生是指新血管生成的生物學過程，包括血管發(fā)生、血管新生和動脈生成這三個主要過程［2］。在人體生理環(huán)境中，只有在懷孕等一些特殊的條件下，才會出現血管新生。除此之外，如有新生血管出現，則會誘發(fā)一些特定的疾病，這類疾病統稱為血管新生性疾病，如癌癥、糖尿病視網膜病變、類風濕、牛皮癬、胃潰瘍等。

血管生成以后，新的血管互相融合成新的血管網，發(fā)揮著調節(jié)血流、提高對心肌、骨骼肌及骨骼組織等缺血組織的血液供應的作用?，F代研究認為，NONFH發(fā)病可能與血栓形成、血流中斷、血管壁損傷、脂肪栓塞、凝血功能異常等諸多原因相關［3］。主要病理過程是股骨頭局部缺血導致局部的骨質和骨髓死亡，然后一系列自身修復機制被啟動，然而除非壞死部位剛好在股骨頭中央或壞死病灶很小，否則這種修復機制是經常無效的［4］。因此，在股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）的修復中，怎樣恢復缺血區(qū)的血供起著非常至關重要的作用［5-6］。Wang等［7］用過量激素做出了ONFH的兔子模型，觀察其股骨頭動脈結構的變化，發(fā)現其小容量血管數量增加并血管管徑變小的結論。總之，ONFH的病理過程涉及諸多方面，需要有更多的科學依據來證明，但局部缺血事件的發(fā)生仍然是ONFH病理環(huán)節(jié)中一個重要因素，是否可以通過增加或改善壞死部位的血供和血管再生來治療ONFH，成了ONFH研究的熱點之一。

2 miRNA與血管新生

miRNA是一種存在于生物體內高度保守的內源性非編碼小RNA分子，是以堿基互補配對方式結合的mRNA，參與調控mRNA及基因表達的轉錄后調節(jié)，從而達到調控基因表達的目的。作用機制為切割mRNA長鏈，縮短mRNA多聚腺苷尾以降低其穩(wěn)定性，降低mRNA在核糖體內翻譯蛋白的效率［8］。miRNA在調控基因表達方面可起到促進或抑制作用，但是主要是抑制作用。近些年，發(fā)現了大量的miRNA，目前miRNA數據庫已收錄的人類miRNA有1881種。miRNA是生物體進行正常生命活動的重要調節(jié)因素之一。更多的證據表明，miRNA是心血管和腫瘤等疾病發(fā)生的重要調節(jié)器［9，10］。

血管新生是一個復雜過程，內皮細胞（endothelial cell，EC）功能變化是其中最重要的環(huán)節(jié)；由EC釋放的細胞因子，在調節(jié)內皮細胞的遷移和分化過程中起到關鍵作用。因此，在內皮細胞的調節(jié)功能中，一些關鍵細胞因子的表達調控更多地受到重視。研究發(fā)現，let-家族、miR-17~92簇、miR-221/222、miR-21、miRNA-23~24簇和miR-126在人臍靜脈血管內皮細胞（human umbilical vein endothelial cell，HUVECs）中高表達［11，12］。有研究證明，抗血管新生相關miRNAs結合正調節(jié)蛋白可抑制血管的發(fā)生；但血管新生相關miRNAs在血管生成的信號通路中結合負調節(jié)蛋白而促進血管生成［12］。

2.1 促進血管新生miRNAs由于血管EC在血管壁上的獨特作用和位置，一直在充當血流機械傳導的初級傳感器。血管的完整和EC功能正常，是持續(xù)血管新生和血管功能正常的基本環(huán)節(jié)。miR-126是現在所知的促進血管新生的重要miRNA，其可以通過抑制SPRED1而增強血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）及纖維母細胞生長因子（fibroblast growth facto，rFGF）促血管新生的作用［13］。在小鼠模型中缺失miRNA-126，表現為血管發(fā)育缺陷及廣泛出血；在大鼠試驗中，miR-126定向缺失可以導致出血、部分胚芽壞死及血管滲漏，從而導致血管的生成障礙和血管完整性的喪失。敲除斑馬魚的miR-126可導致斑馬魚胚胎發(fā)育過程中血管的完整性并降低出血。因此，miRNA-126在調控血管生成及維持血管完整性方面可能起著非常重要作用［14-15］。

組織在缺氧、缺血條件下，可以顯著提高EC miR-424和miR-210的表達，兩者都是缺血環(huán)境中具有保護細胞作用的miRNAs。miR-210可以在各種組織細胞中表達。研究發(fā)現［16-17］，miR-210在腦組織缺血后的表達逐步升高，通過抑制靶基因酪氨酸激酶配基EphrinA3的表達，從而抑制內皮細胞對VEGF的趨化能力和毛細管狀結構形成。同時在體外實驗發(fā)現，miR-210通過靶基因EphrinA3刺激EC遷徙，而促進血管形成。朱建兵等［18］發(fā)現，組織在缺氧狀態(tài)下產生的缺氧誘導轉錄因子-1α（hypoxia-inducible transcriptionfactorα，HIF-1α）可以誘導血管EC miR-210表達升高。miR-210可以促進心梗后的血管再生，并可以抑制心肌細胞的凋亡，從而改善心臟供血功能［19］。miR-424可以在冠狀動脈EC中特異性的表達。Ghos等［20］研究發(fā)現，HIF-1α/HIF-2α是缺氧后促進血管新生必不可缺的細胞調節(jié)因子之一，miR-424可間接增加HIF-1α/HIF-2α在內皮細胞中的表達。因此，缺氧狀態(tài)下miR-424表達升高，在心肌缺血、缺氧后改善血供重構和促進血管新生中發(fā)揮著非常重要的作用。大鼠腦梗死后血管新生的過程miR-296起著很重要的作用［21］。俞巧等［22］發(fā)現，miR-143和miR-145在血管平滑肌細胞的增殖和分化中具有促進作用，為動脈粥樣硬化等心血管疾病研究提供了新的思路。

2.2 抑制血管新生miRNAs Poliseno等［23］發(fā)現，HUVECs中與血管新生相關并高度表達的miRNAs有15種，其中發(fā)揮顯著的抗血管新生作用的是miRNA-221/222。miR-221/222抑制血管新生的主要作用機制是下調SCF受體c-kit的表達水平，但不影響mRNA的水平，屬轉錄后調節(jié)［24］。Li等［25］證實，高糖處理HUVECs可誘導miR-221/222的表達水平，導致下調c-kit的表達，減弱EC的遷移功能。通過反義miR-221核酸鏈抑制miR-221后，上調c-kit的表達，可抵消高糖對EC功能的抑制作用。

在人類基因組中，miR-17-92家族共編碼7個miRNAs，Suárez等［26］研究發(fā)現，在腫瘤血管新生的過程中miR-18a和miR-19a有重要的調節(jié)作用，其作用機理抑制抗血管新生蛋白血小板反應素1（thrombospondin-1，TSP1）和結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）的表達而促進血管新生。miR-92a是EC中高表達的內源性的血管新生抑制因子，通過抑制EC的出芽能力和毛細血管狀結構形成，抑制血管新生。miR-424在冠心病患者單核細胞中表達增加，對動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展具有促進作用［27］。李玲娟［28］在大鼠永久局灶性大腦中動脈腦缺血模型研究發(fā)現，miR-376b-5p可抑制腦缺血缺氧后的血管新生。Cha［29］和Cascio［30］等發(fā)現miR-519c和miR-20b可直接通過抑制靶基因HIF-1α來抑制VEGF通路，發(fā)揮其抗血管生成作用。

3 miRNAs與NONFH

在骨骼疾病的研究中，miR-146a是第一個被發(fā)現的在骨關節(jié)炎軟骨差異表達的miRNA。而與NONFH相關miRNA的研究仍然處于初級階段［31-32］，Li等［33］通過β干擾素-1干預的關節(jié)軟骨細胞觀察其miR-146a和VEGF的變化，發(fā)現miR-146a能夠上調VEGF表達。表明miR-146a在退變性骨關節(jié)炎的軟骨細胞凋亡過程中發(fā)揮著調控作用。Yamasaki等［34］研究發(fā)現miRNA-210在NONFH患者血清中表達明顯高于對照組。但在其他系統的各種疾病的研究中發(fā)現miRNA-210具有促進血管形成的作用［16］，進而推測miRNA-210可能會在NONFH壞死的血管修復中發(fā)揮作用。Yuan等［35］在激素性ONFH的模型中研究發(fā)現內皮細胞與去甲基化藥物治療可以明顯提高miR-210的表達及促進細胞的存活和分化。

有研究者［36］通過對27個NONFH患者的血漿中的miRNA檢測發(fā)現，其中miRNA-423-5p、miRNA-21-5p、miRNA-130b-3p、miRNA-130a-3p等miRNA表達顯著上調，但miRNA-484、miRNA-101-3p、miRNA-342-3p、miRNA-99a-5p等12個miRNA表達卻略下調，并且已有研究表明，這些miRNA可能在細胞碉亡、增殖和干細胞分化等過程有重要的調控作用。

4 展望

現代研究發(fā)現，miRNA是一類內源性非編碼的微小RNA，并且在人體生命活動中具有相當廣泛的調節(jié)功能，miRNA主要是在基因表達調控、胚胎干細胞調控和免疫調節(jié)等方面具有很重要的調節(jié)作用，尤其是對基因的轉錄翻譯的調控作用最顯著。

隨著現代醫(yī)學對NONFH研究的深入，股骨頭的復雜的血液供應系統和為身體承重的關鍵作用，受各種致病因素的影響后容易發(fā)生股骨頭血液的供應障礙，從而引起ONFH。雖然對NONFH的具體發(fā)病機理尚未研究清楚，但是股骨頭血運障礙而導致股骨頭壞死的發(fā)生的病理生理過程，目前已被大多數學者所認同。因此，徹底改變股骨頭的缺血狀態(tài)是股骨頭缺血性壞死的治療首要問題。前期研究發(fā)現［37-38］，ApoA1基因位點突變可能是非血瘀質NONFH發(fā)病的分子生物學機制之一；PAF-AH和NOS1基因位點突變可能是血瘀質高發(fā)NONFH的分子生物學機制之一，但是其具體的作用機制還需進一步研究，是否可以從miRNA的角度證實本研究結果，成為下一步的研究計劃。近年來，研究發(fā)現了許多特異表達的miRNA，并揭示了部分miRNA在相關疾病的發(fā)生過程中的作用機制，血管新生相關miRNA研究發(fā)現，其在缺血性疾病中具有重要的調控作用。雖然miRNA與NONFH的研究有了一定的進展，但是從血管新生的角度去研究NONFH與miRNA的相關性的科學研究仍比較缺乏。因血管內皮損傷是NONFH的病因學假說之一，本文旨闡述NONFH與血管新生相關機制的關系，探討miRNA對血管新生的調節(jié)作用以及miRNA與NONFH的關系，希望為臨床上治療NONFH提供新的線索和靶點。