切应力调控内皮祖细胞促进内皮修复预防再狭窄的力学生物学机制

再狭窄是介入等治疗心血管疾病所面临的巨大难题，主要病理特征为血管新内膜形成，始动因素为内皮细胞受损，故内皮修复成为再狭窄预防和治疗的重要靶标。研究表明，移植经药物处理的具有高增殖潜能和较强迁移、粘附能力的内皮祖细胞（EPCs）能加速损伤内皮的修复过程，但无法完全排除炎症负荷等副作用。经力学条件预处理EPCs对再狭窄等内皮损伤性心血管病的防治效果如何尚无报道。因此，本项目拟应用流体切应力加载的与平滑肌细胞联合培养系统，对体外培养的EPCs进行力学刺激，探讨不同的应力加载对EPCs参与损伤内皮修复的影响；通过对关键信号蛋白，如整合素、PI3K/Akt和MAPKs的干预，确定单独应力或与平滑肌细胞联合培养的应力调控EPCs参与内皮修复的信号转导途径，明确作用于EPCs的最适力学条件和参与调控内皮损伤后修复的机制，有望为预防和解决治疗心血管病面临的再狭窄难题提供生物力学思路。

流体切应力在调节内皮祖细胞（endothelial progenitor cells, EPCs）的分化中有重要作用。微小脱氧核糖核酸在不同细胞发生中的作用存在争议，对内皮祖细胞分化的影响也不明确，所以我们探讨了在切应力诱导的EPCs分化为ECs预防再狭窄的过程中小RNA-34a和叉头蛋白2的作用，以及磷脂酰肌醇3激酶/蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶信号通路（phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B, PI3K/Akt）是否参与其中。通过实验我们发现，有无频率的层流切应力对内皮祖细胞分化为内皮细胞的影响并没有明显差异。一定生理条件的切应力可以显著诱导EPCs分化为ECs，与此同时，切应力可以明显诱导miR-34a的表达，而叉头蛋白2，我们经多个数据库分析得出的miR-34a下游可能的一个靶分子，却被切应力抑制表达；并且，当抑制miR-34a后EPCs的Foxj2表达上调；而过表达miR-34a时Foxj2表达则被抑制。我们还发现miR-34a和Foxj2在EPCs向ECs分化中发挥相反的作用。miR-34a促进EPCs向ECs分化，抑制其向VSMCs分化；但Foxj2抑制EPCs向ECs分化，促进其向VSMCs分化。结果提示，切应力可以通过上调miR-34a的表达，抑制Foxj2来促进EPCs向ECs分化，补充损伤内皮，有效预防术后再狭窄。然而应用血管发生实验发现，miR-34a并未能明显促进EPCs的血管发生；但抑制Foxj2的表达后，EPCs的血管发生明显，说明Foxj2参与抑制了EPCs的血管形成。另外我们发现，在切应力诱导的EPCs分化为ECs预防再狭窄过程中PI3K/Akt信号通路也被激活，当抑制Akt的活化阻断该通路时，EPCs向VSMCs分化而不分化为ECs。说明切应力诱导EPCs分化为ECs过程中PI3K/Akt信号通路起着非常重要的作用。综上结果为切应力诱导EPC分化为EC预防术后血管损伤致再狭窄提供新的视野和应用价值。