长链非编码RNA LINC01116在子宫内膜异位症中的作用与机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hebe2010
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目的:子宫内膜异位症(Endometriosis,EMs),也可称为内异症,是指子宫内膜间质或腺体在子宫腔以外的其它部位浸润生长,同时伴随月经周期出现脱落和出血。内异症的常见症状有:痛经、慢性盆腔痛及不孕等。作为育龄期女性常见的疾病,内异症的发病率约为6%-10%,而在患有不孕症或慢性盆腔痛的女性中患病率可能更高。内异症虽然是一种良性疾病,却可以有侵犯局部组织、转移至身体其它部位甚至多次复发等类似恶性肿瘤的生物学行为,严重威胁女性的健康。目前有关内异症的病因有多种学说,因此深入研究导致内异症发生的病理生理基础是提高疾病诊断及治疗的关键。内异症的发病机制较为公认的有:种植学说、体腔上皮化生学说、诱导学说等等,近年来遗传因素的影响也得到了大家的认识。人类基因组中仅有1%-2%的基因能被转录、翻译成为蛋白质,剩余的绝大部分基因均为非蛋白编码序列,其转录产物组成了庞大复杂的非编码RNA(non-coding RNAs,nc RNAs)家族。既往学者们把这些转录产物解释为无意义的转录碎片,但近些年来越来越多的研究发现这些nc RNAs参与很多的人类病理生理学过程。我们根据nc RNAs的长度,可以将其分为短链非编码RNA(short non-coding RNA,snc RNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)两大类。短链非编码RNA的长度一般不超过40个核苷酸,如微小RNA(micro RNA,miRNA)而长链非编码RNA的长度一般超过200个核苷酸。近年来非编码RNA家族由于其在多种疾病中起到的重要调控作用以及其作为潜在分子标志物的能力,已经成为了研究的热点。长链非编码RNA(lncRNA)的长度一般大于200个核苷酸,但编码蛋白的潜能较低,目前研究发现,lncRNA在多种疾病如恶性肿瘤、心血管疾病、免疫系统疾病等发挥着重要的功能。2011年Salmena等率先提出了竞争性内源性RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)学说,即包括lncRNA及环状RNA(circular RNA,circ RNA)在内的所有包含miRNAs应答元件(miRNA response element,MRE)的转录本,都可以通过竞争性结合共同的miRNAs来调控彼此的表达,也就是发挥“分子海绵”的作用。这一学说为生命体内lncRNA发挥调控功能的机制提供了重要理论依据。目前国内外有关lncRNA和内异症关系研究较少,尤其是有关lncRNA在内异症中作用机制的研究。内异症根据其发生部位可以分为:卵巢型内异症、腹膜型内异症、深部浸润型内异症等,卵巢是内异症发生的最常见部位,卵巢型内异症往往影响育龄期女性的卵巢储备功能,很容易导致不孕等。因此,本研究将从卵巢型内异症入手,首先利用高通量测序技术筛选出卵巢型内异症患者异位内膜组织和宫腔在位内膜组织中lncRNAs的差异表达谱,并利用原代内膜间质细胞(endometrial stromal cells,ESCs)作为细胞模型,探索LINC01116对ESCs生物学行为的影响及其作用机制,并结合相关动物模型进行验证,以期为内异症的发病机制研究和分子靶向治疗提供新的切入点。方法:第一部分:通过高通量测序技术检测了6对内异症患者的异位内膜及在位内膜组织样本中的lncRNAs表达谱,选择其中差异明显的几个lncRNAs利用qRT-PCR技术在扩大的组织样本中进行了验证。从异位内膜组织中提取异位内膜间质细胞(ESCs)并进行免疫荧光鉴定,作为内异症体外实验的细胞模型。进一步通过构建敲减慢病毒及过表达质粒,在ESCs中敲减、过表达LINC01116,并利用CCK-8、Annexin V-FITC/PI双染法、划痕实验及transwell实验探究LINC01116对ESCs生物学行为的影响。第二部分:依据“ceRNA”假说,我们利用生物信息学数据库预测与LINC01116靶向结合的miRNA,qRT-PCR检测LINC01116对miR-9-5p表达的影响。QRT-PCR检测miR-9-5p在内异症组织中的表达并利用双荧光素酶实验验证miR-9-5p是否与LINC01116存在靶向结合。随后用miR-9-5p mimics及inhibitor,在ESCs中上调、下调miR-9-5p的表达,利用CCK-8、划痕实验及transwell实验探究miR-9-5p对ESCs增殖及迁移能力的影响。第三部分:利用生物信息学网站预测miR-9-5p的靶基因,通过RT-PCR实验检测FOXP1在内异症组织中的表达,双荧光素酶实验验证FOXP1是否与miR-9-5p存在靶向结合。利用qRT-PCR及western blot检测miR-9-5p对FOXP1 m RNA及蛋白表达的影响,再通过共转染sh-LINC01116、miR-9-5p inhibitor及oe-LINC01116和miR-9-5p mimics来研究LINC01116和miR-9-5p共同作用对FOXP1表达的影响。最后借助CCK-8、划痕实验及transwell实验验证miR-9-5p是否可以回复LINC01116对ESCs细胞生物学行为的影响。第四部分:利用在位、异位内膜组织在裸鼠体内构建内异症异体移植模型,通过HE染色及免疫组化检测裸鼠病灶中FOXP1的表达水平。构建敲减LINC01116表达的ishikawa稳转细胞系分别进行裸鼠成瘤实验,通过测定肿瘤生长曲线来验证LINC01116对在体子宫内膜细胞增殖的影响,免疫组化检测瘤体中FOXP1蛋白的表达。结果:第一部分:通过高通量测序技术检测了6对内异症患者的异位内膜及在位内膜组织样本中的lncRNAs表达谱,结果发现了92个下调,50个上调的lncRNAs(∣log2FC∣≥2,P<0.01),其中LINC01116在异位内膜组织中显著上调(log2FC=3.668,P<0.01)。我们进一步利用qRT-PCR技术在扩大的组织样本中进行了验证,实验结果与测序结果相一致。利用内异症异位内膜组织提取原代内膜间质细胞(ESCs),免疫荧光实验表明细胞纯度>90%。构建LINC01116敲减慢病毒及过表达质粒并转染到ESCs中,qRT-PCR实验表明敲减或过表达效果明显(P<0.05)。CCK-8实验表明敲减LINC01116抑制ESCs的增殖,过表达LINC01116促进ESCs的增殖;Annexin V-FITC/PI双染法表明敲减LINC01116对ESCs的凋亡没有明显影响;划痕实验及transwell实验证明敲减LINC01116抑制ESCs的迁移,过表达LINC01116促进ESCs的迁移。这一部分实验结果表明异位内膜中高表达的LINC01116可以促进ESCs的增殖及迁移。第二部分:生物信息学数据库预测得到5个可能与LINC01116存在结合的miRNA,qRT-PCR实验表明miR-9-5p在敲减上游LINC01116后表达上调、在过表达上游LINC01116后表达下调并且在异位内膜组织中表达显著低于在位内膜(P<0.05)。双荧光素酶实验证明miR-9-5p与LINC01116存在靶向结合。随后,利用miRNA mimics及inhibitor在ESCs中过表达或敲减miR-9-5p,CCK-8实验表明敲减miR-9-5p促进ESCs的增殖,过表达miR-9-5p抑制ESCs的增殖;划痕实验及transwell实验证明敲减miR-9-5p促进ESCs的迁移,过表达miR-9-5p抑制ESCs的迁移。这一部分实验结果证明异位内膜中低表达的miR-9-5p可以促进ESCs的增殖和迁移。第三部分:利用4个生物信息学网站预测miR-9-5p的靶基因,发现FOXP1位于4个结果的交集中。QRT-PCR实验证明FOXP1在异位内膜中表达显著高于在位内膜(P<0.05),双荧光素酶实验验证了FOXP1与miR-9-5p存在靶向结合。QRT-PCR及western blot实验发现过表达miR-9-5p抑制FOXP1 m RNA及蛋白的表达、而敲减miR-9-5p促进FOXP1 m RNA及蛋白的表达。QRT-PCR及western blot实验结果表明下调的LINC01116可减少ESCs中FOXP1 m RNA及蛋白的表达,而同时抑制miR-9-5p的表达可逆转下调的LINC01116对FOXP1表达的影响。CCK-8实验表明miR-9-5p inhibitor能够回复sh-LINC01116对于ESCs增殖能力的抑制作用,miR-9-5p mimics能够回复oe-LINC01116对于ESCs增殖能力的促进作用。划痕实验及transwell实验结果表明miR-9-5p inhibitor能够回复sh-LINC01116对于ESCs迁移能力的抑制作用,miR-9-5p mimics能够回复oe-LINC01116对于ESCs迁移能力的促进作用。这一部分实验结果表明miR-9-5p可以回复LINC01116对于ESCs增殖和迁移能力的影响。第四部分:人源子宫内膜组织移植到裸鼠皮下可以成功构建病灶,HE染色显示异位内膜的生长能力强于在位内膜。异位内膜病灶中FOXP1蛋白的表达高于在位内膜病灶(P<0.05)。Sh-LINC01116组的ishikawa皮下成瘤生长速度明显慢于空白组和sh-NC组,并且肿瘤体积明显小于空白组和sh-NC组(P<0.01),sh-LINC01116组瘤体中FOXP1表达显著低于sh-NC组。这一部分实验结果表明LINC01116可以促进在体状态下子宫内膜细胞的增殖。结论:1.利用高通量测序技术对内异症异位内膜及在位内膜组织进行筛选,得到了92个下调,50个上调的lncRNAs(∣log2FC∣≥2,P<0.01)。LINC01116在异位内膜组织中高表达,并可以促进ESCs的增殖及迁移。2.MiR-9-5p在异位内膜组织中低表达,miR-9-5p的表达受到LINC01116的负向调控,LINC01116可以与miR-9-5p靶向结合,miR-9-5p可以抑制ESCs的增殖及迁移。3.FOXP1在异位内膜组织中高表达,FOXP1的表达受到miR-9-5p的负向调控,FOXP1是miR-9-5p的靶基因。LINC01116可以通过LINC01116/miR-9-5p/FOXP1轴促进ESCs的增殖及迁移。4.异位内膜在裸鼠皮下的生长能力强于在位内膜,FOXP1在异位内膜病灶中的表达高于在位内膜病灶。LINC01116可以促进在体状态下子宫内膜细胞的生长。
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