LncRNA Gpr19低表达通过miR-324-5p/Mtfr1信号途径减轻心肌缺血再灌注损伤

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心肌梗死(myocardial infarction,MI)后再灌注的治疗能有效地使缺血濒死心肌恢复正常的血液供应和营养支持,挽救濒死的心肌。然而,心肌缺血再灌注(ischemia-reperfusion,I/R)损伤已逐渐成为MI后再灌注手术治疗的新一代威胁。在大多数的情形下,I/R对于缺血以及相关器官的损伤和功能恢复都是有利的,并且它们能够有效的修复那些已经受到严重创伤的组织结构,可是有时I/R反而会大大增加那些缺血器官的损伤,造成相关的组织功能恢复障碍及各种结构性的损伤。心脏更容易出现I/R后的不可逆创伤,导致了心肌梗死严重程度的加深,甚而可能引起致命性心律失常的反复发作,我们将以上的情况称之为心肌缺血-再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfusion injury,MIRI)。有很多潜在的生理机制能够引起心脏MIRI介导的各种病理变化,其中主要包括心肌细胞内的钙超载、基质内金属蛋白酶、炎症及中性粒细胞的浸润、线粒体功能障碍/线粒体通透性的增加、氧化应激和心肌细胞的凋亡等。大量的研究结果证实,氧化应激和心肌细胞凋亡在导致心脏I/R损伤的各种病理和生理变化过程中发挥着重要的作用。目前已经发现大量的长链非编码RNA(lncRNAs)暴露于I/R损伤中并表达异常。在这些紊乱的lncRNAs中,lncRNAGpr19是根据其高倍表达差异筛选出的一个潜在基因。
  本文的主要研究目的是探讨lncRNAGpr19在MI后MIRI过程中的作用及分子反应机制。本研究首先比较了急性心肌梗死患者及健康对照人群的血清中miR-324的表达水平,然后应用C57BL/6小鼠构建AMI后I/R损伤的模型,利用氧-葡萄糖剥夺/恢复(OGD/R)系统诱导模拟新生大鼠心肌细胞(NRCMs)的损伤,从而建立模拟新生大鼠体外I/R损伤的模型。本研究采用RT-PCR法、Tunel法、Westernblot法和氧化应激分析法检测细胞的凋亡和氧化应激的水平。我们的研究表明,急性心肌梗死患者血清中miR-324的表达水平显著增加;lncRNAGpr19低表达可以减轻OGD/R诱导的NRCMs的氧化应激和凋亡;lncRNAGpr19低表达可以减轻心肌损伤。并且,lncRNAGpr19低表达可以通过调控miR-324-5p和线粒体裂变调节因子1(Mtfr1)减轻OGD/R诱导的NRCMs的氧化应激和凋亡。综上,我们阐明了lncRNAGpr19在心肌梗死I/R损伤中的作用及可能的分子机制,为lncRNAGpr19在I/R损伤中的重要作用提供了理论依据,并为下一步临床治疗MI后MIRI提供了新的视角。本研究主要包括以下四部分:
  第一部分急性心肌梗死患者血清中miR-324的表达
  目的:
  1.采集急性心肌梗死患者及健康对照人群的血清。
  2.观察并比较血清中miR-324的表达水平。
  方法:通过采集急性心肌梗死患者及健康对照人群的血清,提取RNA进行RT-PCR检测,观察并比较两组血清中miR-324的表达水平。
  结果:急性心肌梗死患者血清中miR-324的表达水平明显高于健康对照人群。
  结论:急性心肌梗死患者血清中miR-324的表达水平显著增高。
  第二部分LncRNAGpr19在缺血再灌注损伤心肌中的表达
  目的:
  1.构建急性心肌梗死后I/R损伤的小鼠模型,并用OGD/R诱导的NRCMs模拟心肌I/R损伤。
  2.观察lncRNAGpr19在急性心肌梗死I/R损伤小鼠和OGD/R诱导的NRCMs中的表达。
  方法:选取出生8~10周龄雄性C57BL/6小鼠的构建I/R模型,分为两组,假手术组、I/R组,采用RT-PCR检测lncRNAGpr19在急性心肌梗死I/R损伤小鼠表达情况。利用氧-葡萄糖剥夺/恢复(OGD/R)系统诱导新生大鼠心肌细胞(NRCMs)损伤以模拟体外I/R损伤模型,分为NC组、OGD2h组、OGD4h组、OGD6h组四组,采用RT-PCR、Western-Blot等分子生物学技术检测lncRNAGpr19在OGD/R诱导的NRCMs中的表达情况。
  结果:
  1.成功建立急性心肌梗死后I/R损伤的小鼠模型,并用OGD/R诱导的NRCMs模拟心肌I/R损伤。
  2.RT-PCR分析结果显示,与假手术组相比,急性心肌梗死I/R损伤小鼠模型中lncRNAGpr19的表达显著增加。用OGD/R诱导的NRCMs模拟心肌I/R损伤模型中,OGD2h组、OGD4h组、OGD6h组的lncRNAGpr19表达明显增加。
  结论:
  1.LncRNAGpr19在急性心肌梗死I/R损伤小鼠心肌组织中的表达增加。
  2.LncRNAGpr19在OGD/R诱导NRCMs中的表达增加。
  第三部分LncRNAGpr19低表达对心肌梗死缺血再灌注损伤的保护作用
  目的:
  1.观察lncRNAGpr19低表达对OGD/R诱导的NRCMs氧化应激和细胞凋亡的影响。
  2.通过干预lncRNAGpr19,探讨其对I/R损伤小鼠心肌损伤的影响。
  方法:选取8~10周龄雄性C57BL/6小鼠,在给予I/R手术14天前给予尾静脉注射Ad-coniorGpr19RNAi,随后将鼠分为假手术组、I/R组、I/R+Ad-coni组和I/R+Gpr19-RNAi组,并给予相应手术处理。通过Westernblot、TUNEL染色、氧化应激实验等方法评估lncRNAGpr19对心肌细胞活力、细胞凋亡、氧化应激等功能的影响。通过Masson染色评估小鼠心肌纤维化程度,通过超声心动图评估小鼠心肌功能情况。
  结果:
  1.通过Westernblot、TUNEL染色、氧化应激实验等检测,结果表明lncRNAGpr19低表达减轻OGD/R诱导的NRCMs氧化应激和凋亡。
  2.通过Masson染色分析、超声心动图、LDH检测等方法证实lncRNAGpr19低表达显著减轻I/R诱导的小鼠心肌损伤。
  结论:
  1.LncRNAGpr19低表达减轻OGD/R诱导的NRCMs氧化应激和凋亡。
  2.LncRNAGpr19低表达可减轻I/R损伤后的心肌损伤。
  第四部分miR-324-5p/Mtfr1信号途径在LncRNAGpr19低表达减轻心肌梗死缺血再灌注损伤中的作用
  目的:
  1.观察miR-324-5p在介导lncRNAGpr19低表达减轻OGD/R诱导的NRCMs氧化应激和凋亡中的作用
  2.观察miR-324-5p在转录和翻译水平对Mtfr1的直接调控作用。
  3.观察Mtfr1在介导lncRNAGpr19低表达减轻OGD/R诱导的NRCMs氧化应激和凋亡中的作用。
  方法:通过生物信息学方法分析lncRNAGpr19的靶miRNA及其他靶miRNA的作用靶点;并且通过lncRNAGpr19过表达或低表达,应用双荧光素酶报告基因验证Gpr19/靶miRNA/靶蛋白信号通路;通过氧化应激试验、Westernblot和TUNEL检测Gpr19/靶miRNA/靶蛋白信号通路对OGD/R诱导NRCMs氧化应激和凋亡的调控作用。
  结果:
  1.LncRNAGpr19通过调控miR-324-5p介导OGD/R诱导的NRCMs的氧化应激和凋亡。
  我们进行了双荧光素酶报告基因分析,进一步实验证明miR-324-5p是lncRNAGpr19的靶点。通过RT-PCR进一步证实lncRNAGpr19与miR-324-5p之间存在负调控关系。氧化应激试验结果表明,lncRNAGpr19低表达所减轻的OGD/R诱导的氧化应激水平可被miR-324-5p抑制剂部分阻断。Westernblot和TUNEL分析结果表明,lncRNAGpr19低表达减轻OGD/R诱导的NRCMs的凋亡水平,miR-324-5p抑制剂部分逆转了该水平。
  2.Mtfr1是miR-324-5p的直接靶点。
  通过生物信息学分析mir-324-5p在Mtfr1mRNA的3′-UTR中的预测结合位点。双荧光素酶检测结果表明miR-324-5p直接与推测的Mtfr13′-UTR结合。我们进一步证实miR-324-5p在转录和翻译水平上负调控Mtfr1的表达。
  3.LncRNAGpr19通过调控Mtfr1介导OGD/R诱导的NRCMs的氧化应激和凋亡。
  本研究进行了Westernblot、TUNEL和氧化应激分析。Westernblot和TUNEL分析结果表明,lncRNAGpr19低表达减轻了OGD/R诱导的NRCMs细胞凋亡和氧化应激,而Mtfr1过表达后,其作用被部分阻断。lncRNAGpr19低表达可减轻OGD/R升高的氧化应激水平,而Mtfr1的过表达可显著逆转该水平。
  结论:
  1.miR-324-5p抑制剂可部分逆转lncRNAGpr19低表达减轻OGD/R诱导的NRCMs的氧化应激和凋亡。
  2.miR-324-5p在转录和翻译水平上负调控Mtfr1的表达。
  3.过表达Mtfr1可以部分阻断lncRNAGpr19低表达减轻OGD/R诱导的NRCMs氧化应激和凋亡。
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