LncRNA MEG3调控Hedgehog通路介导的自噬在纳米氧化镍诱导的大鼠肺纤维化中的作用

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目的:通过纳米氧化镍(NiO NPs)建立两个实验模型,即大鼠肺纤维化模型和A549细胞胶原沉积模型,深入探讨长链非编码RNA MEG3(lncRNA MEG3)、Hedgehog(Hh)通路和自噬在纳米氧化镍诱导的肺纤维化中的作用及其分子机制。方法:1.体内实验:取健康成年雄性Wistar大鼠,随机分为四组,包括对照组和不同浓度的纳米氧化镍染毒组(0.015、0.06、0.24 mg/kg),染毒方法采用气管内滴注,染毒时间为9周,染毒频率为2次/周,建立大鼠肺纤维化模型进行后续实验。(1)利用RT-qPCR对大鼠肺组织中LncRNA MEG3的表达水平进行评估。(2)利用RT-qPCR和Western Blot分别对大鼠肺组织Hh信号通路相关基因和蛋白(Shh、Ptch1、Smo、Gli1)、自噬标志物相关基因和蛋白(Beclin1、P62、LC3BⅠ、LC3BⅡ)的表达水平进行评估。2.体外实验:(1)用25、50和100μg/mL纳米氧化镍处理A549细胞24小时建立胶原沉积模型。(2)将A549细胞分别用100n M的自噬激活剂(Rapamycin)和10μM的Hh信号通路抑制剂(GDC-0449)预处理1小时后,再将其用50μg/mL纳米氧化镍联合100n M Rapamycin或10μM GDC-0449处理24小时。(3)将三种类型的A549细胞,包括正常A549细胞、过表达MEG3(LV-MEG3)的A549细胞以及空载质粒(LVNC)的A549细胞,分别用50μg/mL纳米氧化镍处理24小时,收集细胞样品,进行后续相关指标检测。利用RT-qPCR对LncRNA MEG3的表达水平进行评估,利用RT-qPCR和Western Blot分别对Hh信号通路相关基因和蛋白(Shh、Ptch1、Smo、Gli1)、自噬标志物相关基因和蛋白(Beclin 1、P62、LC3BⅠ、LC3BⅡ)及Col-Ⅰ的蛋白表达水平进行评估。结果:1.体内实验:(1)纳米氧化镍对大鼠肺组织MEG3和Hh信号通路的影响:与对照组相比,LncRNA MEG3的表达水平在纳米氧化镍组大鼠肺组织中降低(P<0.05)。Shh、Ptch1、Smo和Gli1的mRNA和蛋白表达水平在0.24mg/kg纳米氧化镍组大鼠肺组织中均高于对照组(P<0.05),提示NiO NPs可激活大鼠肺组织Hh信号通路。(2)纳米氧化镍对大鼠肺组织细胞自噬的影响:0.06和0.24mg/kg纳米氧化镍组大鼠肺组织Beclin 1和LC3B的mRNA和蛋白表达水平及LC3BⅡ/Ⅰ比值相比对照组呈下降趋势,而0.015、0.06和0.24mg/kg纳米氧化镍组大鼠肺组织P62的蛋白表达水平相比对照组呈上升趋势(P<0.05),提示纳米氧化镍可抑制大鼠肺组织细胞的自噬活性。2.体外实验:(1)纳米氧化镍对A549细胞MEG3、Hh信号通路和自噬的影响:25、50和100μg/mL纳米氧化镍组A549细胞LncRNA MEG3的表达水平低于对照组(P<0.05)。Shh、Ptch1、Smo和Gli1的mRNA和蛋白表达水平在50μg/mL纳米氧化镍组细胞中均高于对照组(P<0.05),提示50μg/mL纳米氧化镍可激活A549细胞的Hh信号通路。A549细胞用50和100μg/mL纳米氧化镍处理后,Beclin 1和LC3BⅡ的mRNA和蛋白表达水平以及LC3BⅡ/Ⅰ比值相比对照组均有减少,而P62蛋白水平相比对照组均有增加(P<0.05),提示50和100μg/mL纳米氧化镍可抑制A549细胞的自噬活性。(2)细胞自噬在纳米氧化镍诱导的A549细胞胶原形成中的作用:Col-Ⅰ的蛋白表达水平在50μg/mL纳米氧化镍组A549细胞中高于对照组,而Col-Ⅰ的蛋白表达水平在纳米氧化镍+Rapamycin组细胞中低于纳米氧化镍组(P<0.05),表明增强自噬活性可阻抑纳米氧化镍诱导的A549细胞胶原过量形成。(3)Hh信号通路在纳米氧化镍诱导的A549细胞自噬和胶原形成中的作用:50μg/mL纳米氧化镍组细胞中Col-Ⅰ的蛋白水平高于对照组,而纳米氧化镍+GDC-0449组Col-Ⅰ的蛋白水平低于纳米氧化镍组(P<0.05),表明抑制Hh信号通路可以减弱纳米氧化镍诱导的A549细胞胶原过量形成。Beclin 1和LC3BⅡ蛋白表达水平及LC3BⅡ/Ⅰ比值在纳米氧化镍组细胞中相比对照组均有减少,而P62蛋白水平相比对照组均有增加(P<0.05);纳米氧化镍+GDC-0449组细胞中Beclin 1和LC3BⅡ蛋白表达水平及LC3BⅡ/Ⅰ比值相比纳米氧化镍组相均有增加,而P62蛋白水平均有降低(P<0.05),表明抑制Hh信号通路后,可以增强纳米氧化镍引起的A549细胞自噬活性的降低。(4)MEG3介导的Hh通路和自噬在纳米氧化镍诱导的A549细胞胶原形成中的作用:50μg/mL纳米氧化镍组和纳米氧化镍+LV-NC组细胞Col-Ⅰ的蛋白水平高于对照组,而纳米氧化镍+LV-MEG3组细胞中Col-Ⅰ的蛋白水平低于纳米氧化镍组(P<0.05)。纳米氧化镍组和纳米氧化镍+LV-NC组细胞中Shh、Ptch1、Smo和Gli1的蛋白表达水平相比对照组均升高,而纳米氧化镍+LV-MEG3组细胞中Shh、Ptch1、Smo和Gli1的蛋白表达水平相比纳米氧化镍组均降低(P<0.05)。结果表明,MEG3可抑制纳米氧化镍激活的A549细胞Hh信号通路,进而减少细胞胶原过量形成。与对照组相比,纳米氧化镍组和纳米氧化镍+LV-NC组细胞中Beclin 1、LC3BⅡ的蛋白水平及LC3BⅡ/Ⅰ比值在均呈下降趋势,而P62的蛋白水平呈上升趋势(P<0.05)。纳米氧化镍+LV-MEG3组细胞中Beclin 1、LC3BⅡ的蛋白水平及LC3BⅡ/Ⅰ比值均高于纳米氧化镍组,而P62蛋白水平低于纳米氧化镍组(P<0.05)。结果表明,MEG3可减轻纳米氧化镍诱导的A549细胞自噬活性的降低,进而抑制A549细胞胶原过量形成。结论:纳米氧化镍可诱导大鼠肺组织纤维化,其分子机制与NiO NPs诱导肺组织lncRNA MEG3表达下调而激活Hh信号通路,进而抑制细胞自噬活性有关。
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