缺氧促进心肌细胞exosome分泌介导miR-22调控血管新生的作用机制

Angiogenesis, the physiological processes of microvascular developing to the circulating supply system, is an important direction for ischemic heart disease therapy and recovery. Signal transmission between cells mediated by exosome had become as forefront of international research. Recent study found that miRNA could regulate function of targeted cells mediated by exosome, and be involved in regulating physiological and pathological processes, such as angiogenesis and inflammation. Our previous study had discovered that cardiomyocytes exosome secreted increased by hypoxic stimulation, and had regulation roles on endothelial cell growth and angiogenesis. MiR-22 was identified as the most obvious change miRNA in cardiomyocytes exosome contents stimulated by hypoxia from miRNA microarray assay. Moreover, miR-22 overexpression in endothelial cells could promote cell proliferation and migration. Therefore, the scientific hypothesis was proposed: Cardiomyocytes-derived miR-22 regulated angiogenesis mediated by hypoxia-induced exosome. We intend to determine exosome mediating message transfering between cardiomyocytes and endothelial cells though GFP transgenic cardiomyocytes-derived exosome trace and location, to clarify the mechanism of miR-22 regulating angiogenesis by identifing targeted gene and signaling pathway. The results will provide novel therapy strategies and research direction for ischemic heart disease.

血管新生是微血管发展成血流供应系统的生理过程，是缺血性心脏病恢复治疗的重要方向。外泌体(exosome)介导的细胞间信号传递是国际研究的前沿。最新研究发现miRNA经exosome传递可调控靶细胞功能，参与调节血管新生、炎症反应等生理病理进程。我们前期发现缺氧刺激心肌细胞分泌的exosome对内皮细胞的生长及血管新生具有调节作用，miRNA芯片显示缺氧刺激引起心肌细胞exosome内容物中miR-22明显升高，内皮细胞过表达miR-22可促进细胞增殖和迁移。基于此提出科学假说：缺氧刺激促进心肌细胞分泌miR-22，经exosome介导调控血管新生。我们拟通过对GFP转基因心肌细胞exosome示踪定位，确定其介导心肌细胞与内皮细胞间信息传递；通过miR-22靶基因确认和相关信号通路的变化，阐明miR-22调控血管新生的机制。研究结果将对缺血性心脏病的治疗和术后恢复提供新的策略和研究方向。

血管新生是微血管发展成血流供应系统的生理过程，是缺血性心脏病恢复性治疗的重要策略。激活内源性促血管新生因子的表达，促进侧支血管的生成，达到治疗性血管新生是目前临床研究的重要方向。外泌体是哺乳动物细胞分泌的具有磷脂双层膜结构的一类囊泡，是细胞间信号传递的重要媒介。外泌体通过与靶细胞粘附，将蛋白、核酸等传递给靶细胞，影响其生物学功能，参与血管新生、炎症反应等生理病理进程。最新研究发现miRNA经外泌体传递可调控靶细胞功能，参与调节血管新生、炎症反应等生理病理进程。. 我们的研究发现：(1)在缺氧、血管紧张素II刺激后，心肌细胞分泌外泌体的数量明显增多。利用GFP+/+小鼠的心肌细胞富集荧光标记的外泌体，与内皮细胞共培养后，激光共聚焦显微镜观察发现内皮细胞胞浆内出现显的荧光信号，说明心肌细胞外泌体可作为心肌/内皮细胞间信息传递的媒介。(2) 富集缺氧刺激后心肌细胞的外泌体，经性质鉴定后，以一定浓度与内皮细胞共培养，发现缺氧外泌体明显促进内皮细胞生长和迁移。(3) 通过miRNA芯片检测发现，缺氧刺激后外泌体中miRNAs的水平出现明显变化。其中miR-22水平明显增多。同时利用血管紧张素II刺激，外泌体中miR-22水平也明显增加，在12h达到峰值，且在12-48h内保持稳定高水平。(4) 在内皮细胞中过表达miR-22，细胞生长和迁移水平均显著增加。利用生物信息学预测、双荧光素酶报告基因系统以及蛋白质免疫印迹等方法确定HDAC6和CAB39是miR-22的靶基因。(5) 在心肌肥厚小鼠模型中，心肌点注射miR-22的慢病毒，能显著增加心肌微血管数目，缓解心肌肥厚进程，改善心功能。本项目研究结果将为缺血性心脏病的治疗性血管新生提供新的干预靶点和治疗思路。. 项目开展期间共发表论文12篇，其中SCI 收录12篇，影响因子31.0。国内核心期刊2篇。申请国家发明专利2项，均已实质审查阶段；获得实用新型专利2项。受邀参加国内学术会议11次，其中口头报告3次（AHA2018科学年会1次），壁报交流5次。