基于miRNA-21/PTEN/Akt信号通路探讨黄芪甲苷治疗缺血性心脏病的作用及其机制

“Therapeutic angiogenesis” is an attractive and novelty treatment strategy towards ischemic heart disease. miRNA-21∕PTEN∕Akt signaling pathway plays an crucial role in regulating angiogenesis. Our previous researches indicate that Astragaloside IV(AS-IV) affords to minimise infarct size of the myocardium, promote microvascular count and density in the infarct border, increase the expression of VEGF in infarct area and enhance myocardial function in the model of ischemic heart disease animal; our preliminary experiment also demonstrates that AS-IV is able to upregulate the expression of miRNA-21. All these above reveal that miRNA-21∕PTEN∕Akt signaling pathway, as the upstream of VEGF, might be the vital mechanism in promoting angiogenesis of AS-IV. This study is planned to observe the regulating effect of AS-IV in miRNA-21∕PTEN∕Akt signaling pathway in vivo and vitro, annotate the exact mechanism of AS-IV in multilevel and provide new ideas and evidences for Chinese medicine in treating ischemic heart disease.

“治疗性血管新生” (Therapeutic angiogenesis)对于缺血性心脏病是一种具有吸引力的、新颖的治疗策略。miRNA-21/PTEN/Akt信号通路对调控血管新生起着重要作用。我们前期研究表明，黄芪甲苷可以减少缺血性心脏病动物模型梗死面积，促进缺血边缘区微血管数量和密度，增加局部组织VEGF表达量，改善心功能；预实验亦表明黄芪甲苷可促进血管内皮细胞miR-21的表达。这些均提示miRNA-21/PTEN/Akt信号通路作为VEGF上游通路可能是黄芪甲苷促进血管新生的重要机制。本研究拟从整体动物和细胞分子水平，运用病理检测、ELISA、RT-PCR、Western Blot、免疫荧光等技术，观察黄芪甲苷对miRNA-21/PTEN/Akt信号通路影响，多层次、多水平诠释黄芪甲苷的确切机制，为中医药治疗缺血性心脏病提供新的思路和依据。

黄芪及其提取物促进血管新生的效果与机制一直是研究的热点，课题组早期证实了黄芪在冠心病领域的治疗价值，包括黄芪甲苷（AS-IV）可通过上调miRNA-21表达促进心肌梗死后血管新生；黄芪甲苷可增强心肌梗死后远端缺血后适应（RIPOST）的心脏保护作用，并探讨了AS-IV促血管新生的相关机制。本研究通过检测心功能及心肌细胞凋亡情况，发现不同剂量AS-IV可以不同程度地促进大鼠心肌梗死后的血管新生，从而起到心脏保护作用，同时有剂量依赖的趋势。通过CCK-8法及Matrigel基质胶管腔观察不同浓度AS-IV对HUVEC增殖和管腔形成能力的影响，结果显示80μmol/L是AS-IV干预HUVEC的最适浓度。随后构建过表达PTEN慢病毒载体，采用80μmol/浓度AS-IV干预HUVEC，检测各组PTEN、PI3K、p-Akt、t-Akt及VEGF蛋白表达情况，结果表明AS-IV可以促进HUVEC细胞增殖及管腔形成，与此同时PTEN表达水平被抑制，下游因子PI3K/Akt及VEGF的表达及磷酸化水平随之增强；而过表达PTEN基因后，AS-IV促进细胞增殖及管腔形成的能力明显减弱，PTEN抑制程度有所下降，同时PTEN的下游因子PI3K及VEGF水平下调，Akt磷酸化程度被削弱。这提示AS-IV可以通过下调PTEN水平，进而增强下游因子PI3K/Akt及VEGF的表达及磷酸化水平，促进细胞增殖及管腔形成，起到促进心肌梗死后血管新生及心脏保护的作用。我们前期研究发现，黄芪甲苷能促进miRNA-21的表达水平，与血管新生呈正相关。目前已有研究证实PTEN是miRNA-21作用的靶基因。本研究实际上证明了AS-IV可以通过干预miRNA-21/PTEN/Akt信号通路，增加 miRNA-21的表达，抑制PTEN，从而激活Akt及其下游物质，促进缺血性心脏病后的血管新生，改善心肌缺血。本研究首次在中医药领域将miRNA-21/PTEN/Akt信号通路作为切入点，创新性地提出miRNA-21/PTEN/Akt信号通路在缺血性心脏病血管新生中的关键作用，研究了AS-IV促血管新生的分子生物学机制，为中医药治疗缺血性心脏病提供了新的思路和理论依据，具有重要的临床意义和广阔的研究应用前景，并将带来较好的科学价值和社会价值。