miR-626靶向Keap1活化Nrf2信号保护视网膜色素上皮细胞免受氧化损伤

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研究目的:氧化刺激导致活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的过度产生,包括超氧化物、羟基自由基和过氧化氢(H2O2),诱导视网膜色素上皮(Retinal pigment epithelium,RPE)细胞、视网膜神经节细胞(Retinal ganglion cells,RGC)和其他视网膜细胞发生显著的氧化损伤,是老年黄斑变性(Age-related macular degeneration,AMD)和其他视网膜变性疾病的主要病理机制。在真核细胞中,核因子E2相关因子2(Nuclear-factor-E2-related factor 2,Nrf2)信号是主要的抗氧化机制。通过药理学或基因手段激活Nrf2信号可以有效地保护RPE及其他视网膜细胞免受氧化损伤。激活Nrf2信号的一个潜在策略是运用micro RNA(miRNA)手段抑制/沉默Nrf2抑制蛋白Keap1(kelch-like ECH-associated protein1)。研究方法:首先,通过生物信息学分析预测靶向Keap1潜在的miRNA:miR-626。在体外培养的ARPE-19细胞、原代人RPE细胞、人晶状体上皮细胞(Human lens epithelial cells,HLECs)和原代人视网膜神经节细胞(RGCs)中,通过慢病毒表达载体上调或抑制miR-626表达,利用Western blotting、实时定量PCR(q PCR)及免疫共沉淀(Co-IP)等方法检测miR-626及Keap1-Nrf2通路关键蛋白表达和活化水平。体外实验中构建氧化应激损伤细胞模型,利用JC-1染色、TUNEL染色、Annexin V FACS、CCK-8、Caspase-3活性方法检测细胞线粒体去极化、细胞存活、凋亡等情况。最后,收集AMD患者及健康人群血浆样本,提取总RNA,通过q PCR检测miR-626表达差异。研究结果:1.miR-626可靶向kelch样ECH相关蛋白1(Keap1)的micro RNA并激活Nrf2信号通路。2.在ARPE-19和原代人RPE细胞中,过表达miR-626后Keap1的3′-UTR(3′-非编码区域)荧光素酶活性减低。下调Keap1 m RNA和蛋白表达,促进Nrf2蛋白稳定和核转位,诱导ARE(Antioxidant response element)依赖基因(HO1、NOQ1和GCLC)的表达上调。3.功能研究表明过表达miR-626可保护RPE细胞免受过氧化氢(H2O2)诱导的氧化损伤。相反,下调miR-626诱导Keap1上调和Nrf2信号抑制,加重H2O2诱导的RPE细胞的氧化损伤。4.Keap1基因敲除或Nrf2基因敲除的RPE细胞中,miR-626保护细胞免受氧化应激损伤的效果几乎消失。5.miR-626激活了人晶状体上皮细胞(HLECs)和原代人视网膜神经节细胞(RGCs)中的Keap1-Nrf2信号,拮抗H2O2诱导的细胞氧化损伤。6.临床样本中发现AMD患者血浆中miR-626表达水平明显低于健康人。研究结论:本研究发现miR-626可靶向沉默Keap1并激活Nrf2信号通路,进而减轻氧化应激反应对RPE细胞和其他眼细胞的损伤作用。
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