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目的: 动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是众多心脑血管疾病发生的重要基础性病变,其发病率高,危害性大,严重威胁人类的生命健康,被认为是人类健康的第一杀手。循证医学证据表明高同型半胱氨酸(Hcy)血症是AS的独立危险因子。DNA甲基化作为表观遗传学的重要调控方式在Hcy致AS形成过程中发挥重要作用,可以影响整体基因组和单个基因(如FABP4、Cyclin A、ABCA1、ACAT1等)启动子区的DNA甲基化变化进而影响基因表达水平,参与动脉粥样斑块核心成分--泡沫细胞的形成。DNA甲基转移酶1(DNMT1)作为维持性的DNA甲基转移酶,在基因DNA甲基化过程中起关键调控作用,具有重要的生物学活性。MicroRNA(miRNA)是近些年研究比较热的小分子非编码RNA,它可以与靶基因mRNA的3’UTR结合影响基因表达改变,研究表明同一个miRNA可同时调控多个靶基因,且同一个靶基因也可同时受多个miRNA调控。前期研究发现DNMT1和miRNA均参与Hcy致AS过程中。因此本研究通过生物信息学预测能够调控DNMT1的特异性miRNA并验证,探讨二者在Hcy致泡沫细胞形成过程中的作用,阐明特异性miRNA与其靶基因DNMT1的相互调控的具体机制。 方法: (1)通过生物信息学预测能够调控DNMT1的特异性miRNA;培养THP-1单核源性泡沫细胞,油红O染色鉴定;运用qRT-PCR和Western Blot检测不同浓度Hcy(0、50、100、200、500μmol·L-1)及100/mol·L-1Hcy+叶酸+维生素B12(H+F+V)干预泡沫细胞后,miR-148a/152和DNMT1的表达改变,明确其是否参与Hcy致泡沫细胞的形成过程。 (2)使用慢病毒包装的miR-148a/152mimic和inhibitor感染泡沫细胞,分别过表达或抑制miR-148a/152,检测其对DNMT1mRNA和蛋白表达的影响;同时,针对miR-148a/152与DNMT1特异性结合的碱基位点,构建野生型(Wt)和突变型(Mut)的3’UTR萤光素酶报告质粒,分别与miR-148a/152mimic和inhibitor共转染,运用双萤光素酶报告基因检测系统检测靶基因DNMT1萤光素酶活性改变,明确DNMT1是miR-148a/152的靶基因并确定两者结合的特异性序列。采用胆固醇检测试剂盒分析miR-148a/152过表达或抑制后对细胞内胆固醇含量变化的影响,确定miR-148a/152在Hcy致泡沫细胞形成过程中的作用。 (3)选择对泡沫细胞作用显著的100mol·L-1Hcy干预泡沫细胞,通过甲基化特异性PCR(nMS-PCR)检测miR-148a/152启动子区甲基化改变,同时构建DNMT1腺病毒重组质粒并感染泡沫细胞,检测DNMT1过表达后miR-148a/152启动子区DNA甲基化变化,确定Hcy对泡沫细胞miR-148a/152启动子区DNA甲基化的影响并分析DNMT1在miR-148a/152启动子区DNA甲基化过程中的调控作用。 结果: (1)通过生物信息学分析提示调控DNMT1的特异性miRNA为miR-148a/152;不同浓度Hcy干预泡沫细胞后,DNMT1表达降低,miR-148a/152表达升高,以100μmol·L-1Hcy组改变最明显,差异有显著性(P<0.05,P<0.01),给予100μmol·L-1Hcy+叶酸+维生素B12后上述情况改善(P<0.05)。 (2)过表达miR-148a/152后DNMT1mRNA和蛋白水平明显下降,而抑制miR-148a/152后DNMT1mRNA和蛋白水平明显升高,差异有显著性(P<0.05)。将野生型DNMT13’UTR萤光素酶报告质粒与miR-148a/152的mimic共转染,萤光素酶活性明显下降,差异有显著性(P<0.05),而与inhibitor共转染后结果相反;将突变型DNMT13’UTR萤光素酶报告质粒与miR-148a/152mimic和inhibitor共转染,萤光素酶活性无明显改变。提示miR-148a/152可能通过与DNMT1的mRNA3’UTR碱基UGCACUG发生互补配对结合,从而靶向抑制其表达水平。过表达miR-148a/152后,细胞内总胆固醇和游离胆固醇明显增加(P<0.05),沉默miR-148a/152后,细胞内总胆固醇和游离胆固醇明显降低(P<0.05),而细胞内胆固醇酯变化不明显。 (3)给予100μmol·L-1Hcy干预泡沫细胞后,miR-148a/152甲基化呈下降趋势,差异有显著性(P<0.05),同时给予叶酸+维生素B12干预后,miR-148a/152甲基化水平较100μmol·L-1Hcy升高;使用腺病毒过表达DNMT1后,miR-148a/152启动子区DNA甲基化水平均升高(P<0.05)。 结论: (1)miR-148a/152是DNMT1的特异性miRNA,其可能通过增加泡沫细胞内总胆固醇和游离胆固醇含量与DNMT1一并参与了Hcy致泡沫细胞形成过程。 (2)miR-148a/152可能通过直接与DNMT1mRNA3’UTR UGCACUG碱基特异性结合抑制DNMT1的转录过程进而影响其表达水平。 (3)100μmol·L-1Hcy使泡沫细胞miR-148a/152启动子区呈低甲基化改变,过表达DNMT1后miR-148a/152启动子区DNA甲基化水平明显升高。