下丘脑室旁核miRNA-9-5p对糖尿病交感神经活动的影响及机制研究

来源 :吉林师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MANYE28
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目的:2型糖尿病(Type 2 diabetes,T2D)的重要病理特征之一为交感神经过度兴奋,这种持续性的过度兴奋进一步恶化T2D,目前引起T2D大鼠下丘脑室旁核(Paraventricular nucleus,PVN)内交感亢进机制尚不明确。本研究拟探讨T2D大鼠PVN内微小核苷酸-9-5p(MiRNA-9-5p,miR-9-5p)及小电导钙激活钾通道(Small-conductance calcium Ca2+-activated K+channel,SK)对交感神经活动的影响及其内在机制,阐明SK3信号通路介导了PVN内miR-9-5p水平改变对交感神经活动的影响。方法:本研究选用高脂饲料(High fat diet,HFD)联合30 mg/kg链脲佐菌素(Streptozocin,STZ)诱导T2D大鼠模型(Diabetes mellitus,DM),普通饲料喂养的健康SD大鼠作为DM对照组(Diabetes mellitus control,DC);比较平行饲养12周后DC组和DM组对糖耐量实验的反应并观察肾交感神经放电(Renal sympathetic nerve discharge,RSND)、血浆去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)、平均动脉压(Mean arterial pressure,MAP)、心率(Heart rate,HR)和空腹血糖指标的变化;酶联免疫吸附法(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)测定两组大鼠胰岛素、瘦素及甘油三酯水平;Real-time PCR测定两组大鼠PVN内SK3蛋白的编码基因KCNN3mRNA及miR-9-5p水平;Western blot检测并比较DC和DM大鼠PVN及视上核(Supraoptic nucleus,SON)内SK3蛋白表达量;分别对两组大鼠PVN微量注射人工脑脊液及miR-9-5p的重组腺相关病毒(Recombinate adeno-associated virus,rAAV)(rAAV-miR-9-5p)和/或anti-9-5p重组腺相关病毒(rAAV-anti-9-5p),获取大鼠血糖和交感驱动指标并进行对比;免疫荧光法检测各组PVN内Fos B及SK3阳性细胞数量;分别对两组大鼠PVN微量注射人工脑脊液及KCNN3重组腺相关病毒(rAAV-KCNN3)和/或siKCNN3重组腺相关病毒(rAAV-siKCNN3),获取并比对大鼠血糖和交感驱动指标;免疫荧光法检测各组PVN内Fos B及SK3阳性细胞数量;应用miR-9-5p和/或anti-9-5p及KCNN3和/或siKCNN3分别转染原代脑神经细胞和NG108细胞,检测干预后细胞内SK3蛋白表达量。双荧光素酶报告基因实验检测miR-9-5p与KCNN3的靶向关系。结果:1.与DC大鼠相比,DM大鼠室旁核内miR-9-5p基因表达显著上调(2.22±0.11比1.00±0.00,P<0.05),KCNN3 mRNA表达无明显差异(1.04±0.05比1.00±0.00,P=0.44),而SK3蛋白表达水平显著下调(0.61±0.05比1.00±0.00,P<0.05)。2.PVN过表达miR-9-5p导致DC和DM大鼠RSND[DC:(40.67±2.29比60.00±2.67)%of max,DM:(68.33±2.64比91.17±1.66)%of max,P<0.05]、血浆NE[DC(232.83±8.41比325.83±12.04)pg/mL,DM(372.83±13.99比489.83±18.02)pg/mL,P<0.05]、血糖水平[DC(4.85±0.33比8.53±0.52)mM,DM(13.27±0.37比18.67±0.56)mM,P<0.05]及Fos B阳性神经元数量[DC(4.50±0.56比8.33±0.61个/4×104μm2),DM(8.00±0.58比13.83±0.60个/4×104μm2),P<0.05]明显升高;相反,室旁核敲减miR-9-5p则可导致DC和DM大鼠RSND[DC:40.67±2.29比(29.33±1.02)%of max,DM:(68.33±2.64)比(51.17±2.50)%of max,P<0.05]、血浆NE[DC(232.83±8.41比171.17±10.54)pg/mL,DM(372.83±13.99比283.67±9.19)pg/mL,P<0.05]、血糖水平[DC(4.85±0.33比2.88±0.518)mM,DM(13.27±0.37比8.58±0.56)mM,P<0.05]及Fos B阳性神经元数量[DC(4.50±0.56比2.17±0.31个/4×104μm2),DM(8.00±0.58比4.17±0.31个/4×104μm2),P<0.05]显著降低。3.PVN过表达KCNN3导致DC和DM大鼠RSND[DC(40.00±1.71比30.00±1.41)%of max,DM(65.83±2.98比47.50±2.93)%of max,P<0.05]、血浆NE[DC(232.67±6.38比187.00±6.51)pg/mL,DM(346.00±11.43比257.50±6.60)pg/mL,P<0.05]及血糖水平[DC(5.28±0.32比2.98±0.19)mM,DM(12.88±0.54比8.38±0.68)mM,P<0.05]显著下降;相反,室旁核内敲减KCNN3可引起RSND[DC(40.00±1.71比59.83±2.57)%of max,DM(65.83±2.98比87.50±2.47)%of max,P<0.05]、血浆NE[DC(232.67±6.38比328.00±14.79)pg/mL,DM(346.00±11.43比461.17±13.22)pg/mL,P<0.05]及血糖水平[DC(5.28±0.32比9.23±0.60)mM,DM(12.88±0.54比18.72±0.84)mM,P<0.05]显著升高。4.室旁核内过表达miR-9-5p导致DC和DM大鼠SK3阳性神经元数量显著下调[DC(11.50±0.67比7.33±0.56个/4×104μm2),DM(7.17±0.48比2.67±0.42个/4×104μm2),P<0.05]。细胞转染miR-9-5p可显著下调原代脑神经细胞(1.00±0.00比0.50±0.03,P<0.05)和NG108细胞(1.00±0.00比0.53±0.04,P<0.05)内SK3蛋白水平;转染anti-9-5p则可明显上调原代脑神经细胞(1.00±0.00比0.97±0.04,P<0.05)和NG108细胞(1.00±0.00比0.94±0.05,P<0.05)内SK3蛋白水平。Targetscan预测发现miR-9-5p和KCNN3 mRNA的3’非翻译区(3’UTR)存在序列结合,双荧光素酶报告基因证实miR-9-5p靶向调控KCNN3基因(100.00±0.00比49.58±3.42,P<0.05)。结论:T2D大鼠PVN内上调的miR-9-5p可能通过靶向抑制SK3蛋白表达介导交感神经兴奋亢进。
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