PTEN及microRNA-21在调控血栓诱导血小板外泌体导致内皮细胞衰老中的作用及其机制研究

Thrombosis complications of atherosclerotic cardiovascular disease are fatal clinical events, the exosome containing microRNAs has attracted more and more attention as a new potential marker of cardiovascular disease. Our previous studies have found that microRNA-21 can inhibit the proliferation and migration of endothelial cells. However, the study on whether activeted platelet affects endothelial cell function by transferring microRNAs through exosomes is still insufficient. We hypothesize that thrombosis induces platelet to release the exosome microRNA-21 to endothelial cells and induces endothelial cells senescence through its downstream gene PTEN. In this study, firstly we clarify the relationship between platelet exosome, microRNA-21 and thrombosis events from clinical cases, secondly we observe the effects of thrombosis-induced platelet-derived exosome, microRNA-21 and its downstream gene PTEN on endothelial cell aging at molecular and cellular levels; finally, we identify the effect of vascular repair of platelet exosome and microRNA-21 through lower limb ischemia mouse model and endothelium-specific overexpression rat model. This study explored the mechanism of endothelial aging and vascular injury repair from the new perspective of platelet exosome and microRNA, and provided new ideas for the prevention and treatment of thrombotic cardiovascular diseases.

动脉粥样硬化性心血管疾病的血栓并发症是致命的临床事件，包含miRNA的外泌体作为一种全新的心血管疾病潜在的标志物受到越来越多的关注。我们既往研究发现miR-21能够抑制内皮细胞增殖及迁移功能。但是血小板活化后是否通过外泌体传递miRNA从而影响内皮细胞功能研究尚不足。据此我们提出假设：血栓诱导血小板释放外泌体miR-21至内皮细胞，并通过其下游基因PTEN导致内皮细胞衰老。本项目首先从临床病例中明确血小板外泌体及miR-21与血栓事件的关系；其次从分子及细胞水平验证血栓诱导的血小板来源外泌体、miR-21及其下游基因PTEN对内皮细胞衰老的影响，最后通过下肢缺血小鼠模型及内皮特异性过表达miR-21大鼠模型明确血小板外泌体及miR-21对血管损伤修复的影响。本研究从血小板外泌体及microRNA这个新视点探讨内皮衰老及血管损伤修复的发生发展机制，为血栓性心血管疾病的防治提供新思路。

细胞衰老作为目前心血管疾病中的研究热点，其在动脉粥样硬化性心血管疾病中的机制仍未完善。我们前期研究在急性心梗患者血小板中能够发现miR-21水平的升高，并且证明了其对于内皮细胞增殖及迁移的影响。借助miRNA数据库和生物信息学分析，我们筛选出了miR-21参与了细胞衰老、MAPK通路等过程，以及miR-21可能的作用靶蛋白PTEN。后续我们结合双荧光素酶报告证实了miR-21与下游靶因子PTEN的相互作用，以及外泌体miR-21诱导后内皮细胞衰老的加重。随后我们通过蛋白与mRNA水平检测发现外泌体诱导的内皮细胞中PTEN的表达被抑制，与此同时还存在p38 MAPK、JNK1/2、ERK1通路蛋白的磷酸化水平升高。因此我们猜想miR-21可能通过p38/JNK/ERK轴影响细胞衰老。我们首先通过miR-21模拟物与抑制剂构建回复模型，阐明miR-21通过p38/JNK/ERK通路诱导内皮细胞衰老与功能紊乱。随后通过过表达质粒提高下游基因PTEN的表达，进一步证明miR-21是介导PTEN激活p38/JNK/ERK通路，从而加重内皮细胞衰老与功能紊乱。最后，我们通过下肢动脉缺血模型，分别通过模拟物和抑制剂以及miR-21内皮特异性过表达大鼠验证miR-21靶向诱导了内皮细胞的损伤作用。通过本课题组建立的miR-21回复细胞模型、PTEN过表达模型以及miR-21内皮特异性过表达模型，分别从动物、细胞、分子三个层面阐述miR-21介导PTEN激活p38/JNK/ERK通路，从而加重内皮细胞衰老与功能紊乱的机制，为临床预防与治疗动脉粥样硬化性心血管疾病提供新的理论依据。