miR-125a-5p在缺血性心脏病中的作用及机制研究

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猝死是法医学研究领域中的热点。在法医司法鉴定中,猝死逐年增加。世界卫生组织对猝死的定义为,平素身体健康或貌似健康的患者,在出乎意料的短时间内(6小时之内),因自然疾病而突然死亡,即为猝死。猝死主要分为心源性猝死和非心源性猝死,其中约80%为心源性猝死。在临床上,导致心源性猝死最常见的原因为冠状动脉粥样硬化型心脏病引起的心肌缺血缺氧。然而,早期心肌缺血缺氧在法医病理学鉴别相当困难,是法医司法鉴定的难点之一。在临床上,心肌缺血早期诊断同样难度很大,早期诊断和治疗心肌缺血,可很大程度的降低心源性猝死的发生。因此,寻求早期心肌缺血缺氧的诊断鉴别标志物意义重大。超声是评价心功能的一种常规检查方法,具有无创方便等优点。随着超声技术飞速发展,三维斑点追踪技术(3D-STI)可更准确完整地评估心功能。3D-STI通过计算机图像分析技术追踪心肌超声斑点,客观给出与心肌变形相关的全局和局部心功能评价量化指标,因此,3D-STI是一种可以准确无创的评价缺血心肌功能和心肌变形的技术。非编码RNA与心源性猝死疾病关系密切,在表观遗传学中发挥重要作用。非编码RNA可作为一种较理想早期筛查心血管疾病的生物学标志物。MicroRNA参与心肌细胞凋亡、增殖、端粒酶缩短、血管平滑肌增殖及心肌纤维化等。miR-125a-5p可作为急性缺血性脑卒中的潜在生物学标记,在缺血缺氧状态下可异常表达,但其在缺血心肌中具体分子机制不详。DNA甲基化与去甲基化在心脏发育和疾病中发挥重要作用。DNA去甲基化是表观遗传学修饰的一种,从甲基化状态(5-mc)向去甲基化状态(5-hmc)转变的过程是由DNA双加氧酶TET蛋白家族介导。TET2是DNA双加氧酶TET蛋白家族中的一员。TET2在肿瘤疾病及血液系统疾病中研究较多,已有研究表明,TET2在肿瘤疾病中与肿瘤供血相关,但在缺血心肌中研究报道较少。本课题以人心肌梗死组织尸检标本、外周血以及心肌细胞和人脐静脉血管内皮系(H9C2和HUVEC)三个层面来探讨miR-125a-5p在缺血心脏病中的作用,进一步研究miR-125a-5p在PI3K/Akt信号通路中的分子机制。第一部分 miR-125a-5p在人心肌梗死组织中的表达及其相关生物信息学分析目的:利用生物信息学工具,预测miR-125a-5p在心肌梗死中的表达,并基于尸检组织标本验证,探讨其靶基因的富集分析,为下一步分子机制研究奠定基础。方法:1.通过GEO数据库预测miR-125a-5p在心肌梗死的表达。2.基于Targetscan和miRDB两个数据库预测miR-125a-5p的靶基因。3.在DAVID数据库中对重叠的靶基因进行GO和KEGG富集分析。4.在尸检标本中,应用qPCR检测心肌梗死组(n=20)和正常心肌组(n=20)中miR-125a-5p 表达。结果:1.在芯片数据集中,miR-125a-5p在AMI组相对表达约为对照组1.82倍。2.基于Targetscan数据库预测得到931个靶基因,基于miRDB数据分析得到921个靶基因;进一步分析得到共同靶基因567个。3.miR-125a-5p靶基因的富集分析结果,GO分析主要富集在转录调节过程、细胞成分、蛋白结合等;KEGG分析主要富集在PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路以及干细胞调控信号通路等。4.尸检标本中,心肌梗死组中miR-125a-5p的相对表达量是正常心肌组表达量的3.22 倍。结论:1.在GSE31568数据集中,miR-125a-5p表达水平相比AMI组中较Control组升高。提示miR-125a-5p异常表达,参与心肌梗死的生物学进程。2.生物信息学分析,miR-125a-5p的靶基因GO分析主要富集在转录调节过程、细胞成分、蛋白结合、RNA聚合酶Ⅱ与DNA结合以及转录因子与DNA结合等。3.生物信息学分析,miR-125a-5p的靶基因KEGG分析主要富集在PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路以及干细胞调控信号通路等。4.尸检标本中,心肌梗死组中miR-125a-5p的相对表达量是正常心肌组表达量的3.22倍。提示miR-125a-5p可作为一种法医生物学指标,提高诊断效率。第二部分 外周血miR-125a-5p联合三维斑点追踪技术评估冠心病患者左室心肌应变的研究目的:应用实时三维斑点追踪技术评价冠心病患者左室心肌应变情况,探讨外周血中miR-125a-5p表达情况和各参数与冠心病严重程度的相关性,评价三维斑点追踪技术在对早期缺血心肌的诊断价值。方法:1.收集门诊和住院患者,分为冠心病轻中度狭窄组(Patient A组,n=21)、冠心病重度狭窄组(Patient B组,n=21)和正常对照组三组(Control组,n=20)。2.应用三维斑点追踪技术,测量各组受试者GLS、GRS、GCS、GAS应变参数。3.应用qPCR检测各组受试者外周血中miR-125a-5p表达。4.采用SPSS26.0软件分析,各组之间左室整体应变参数采用单因素方差分析,左室整体应变参数进行Logistic回归分析,ROC曲线评价左心室整体应变参数的预测价值。组间和组内数据应用ICC进行评估。结果:1.冠心病组的GLS、GRS、GCS、GAS较对照组均显著减低,以上各指标冠心病重度组变化更显著。2.三组受试者外周血中miR-125a-5p表达水平有差异,与对照组相比,冠心病轻中度组和重度组表达水平显著升高,并且重度组表达最高。3.GAS较其他三个左室应变力指标(GLS、GRS、GCS)曲线下面积相对较大,敏感性和特异性相对最好,并且miR-125a-5p联合GAS曲线下面积最大。结论:1.三维斑点追踪技术可以全面准确评估冠心病患者早期心肌缺血,可为早期诊断和临床治疗提供指导。2.3D-STI评估左室应变力参数中,GLS、GRS、GCS、GAS均可反映左室心肌收缩情况及左心功能受损严重程度。GAS的曲线下面积最大(0.848),GAS和GCS的敏感性最高(78.6%),GLS的特异性最高(85%)。3.miR-125a-5p可作为冠心病诊断的一种生物学标志物,可反映心肌收缩功能损伤程度。miR-125a-5p联合GAS共同诊断冠心病,可提高仅单一参数诊断的敏感性和特异性。第三部分 miR-125a-5p靶向调控TET2在缺血性心脏病中分子机制的研究目的:通过体外实验探讨miR-125a-5在缺氧诱导的H9C2和HUVEC中的生物学作用,并进一步研究miR-125a-5p在PI3K/Akt信号通路中的分子机制。方法:1.应用氯化钴在H9C2和HUVEC中构建缺氧模型。2.在H9C2中瞬时转染inhibitor-miR-125a-5p,通过免疫印迹实验、活性氧实验来检测miR-125a-5p在缺氧H9C2中凋亡和氧化应激方面的改变。3.在HUVEC中瞬时转染inhibitor-miR-125a-5p,通过免疫印迹实验、划痕实验来检测miR-125a-5p在缺氧HUVEC中凋亡和迁移方面的改变。4.应用双荧光素酶报告基因实验,验证miR-125a-5p和TET2之间的靶向关系。5.通过免疫印迹实验,检测PI3K/Akt信号通路活性的改变。结果:1.氯化钴作用24h,H9C2和HUVEC分别在400μM以及100μM水平,HIF-1a表达最高。2.在 H9C2 转染 inhibitor-miR-125a-5p 后,Bcl2 水平升高,Bax 和 Caspase3 水平降低。活性氧实验表明,缺氧状态可增加氧化应激水平,下调miR-125a-5p氧化应激水平降低。3.在 HUVEC 转染 inhibitor-miR-125a-5p 后,Bcl2 水平升高,Bax 和 Caspase3 水平降低。细胞划痕实验表明,下调miR-125a-5p细胞迁移能力提高。4.双荧光素酶报告基因实验表明,miR-125a-5p和TET2之间存在靶向关系5.在 H9C2 和 HUVEC 中转染 inhibitor-miR-125a-5p 后,p-PI3K 和 p-Akt 表达升高,PI3K和Akt表达无明显变化。结论:1.缺氧状态可以诱导H9C2和HUVEC凋亡,下调miR-125a-5p可减少凋亡水平,说明抑制miR-125a-5p在缺氧H9C2和HUVEC中起到拮抗凋亡作用。2.下调miR-125a-5p可减少H9C2产生活性氧,可减弱缺氧对细胞的氧化应激水平。3.下调miR-125a-5p可增加HUVEC迁移能力。4..miR-125a-5p可靶向TET2通过PI3K/Akt信号通路介导缺血性心脏病的进展,可作为缺血性心脏病生物学标志物。
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