mRNA的m~6A修饰上调eIF2α在野百合碱诱导的肺动脉高压肺血管重构中的作用及机制

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【背景】肺动脉高压(Pulmonary arterial hypertension,PAH)是心血管系统的一种危重且预后凶险性疾病,最终将导致右心室衰竭甚至死亡。PAH死亡率高,目前尚无有效治疗药物和手段,其根本原因是PAH发病机制尚未明了。因此,进一步深入探讨PAH的新机制,对防治PAH具有极其重要的现实意义。研究表明,肺血管重构是PAH发生发展的重要病理生理基础。真核翻译起始因子2α(eukaryotic initiation factor 2α,eIF2α)对细胞的生长和周期具有调控作用,可通过多种途径促细胞增殖。课题组前期研究发现,eIF2α在由低氧(Hypoxia)诱导构成的肺高压(pulmonary hypertension,PH)中有重要作用,但其调控机理尚未阐明。N6-methyladenosine(m~6A)为核糖核苷酸上腺嘌呤(adenine)第六位的N上发生甲基化。研究证实,m~6A调控蛋白是新发现的调节细胞增殖的重要靶点。基于eIF2α在低氧诱导的PAH肺血管重构和肺动脉平滑肌细胞(pulmonary artery smooth muscle cells,PASMCs)增殖中关键作用以及m~6A修饰可调节PAH肺血管重构,因此我们推测,在野百合碱(MCT)诱导的PAH肺血管重构中,eIF2α有促进PAH发生发展的作用,其上游机制可能涉及m RNA的m~6A修饰。【目的】(1)明确eIF2α可促进MCT诱导的PAH肺血管重构;(2)探讨m~6A修饰蛋白METTL3、WTAP和YTHDF1可促进eIF2αm RNA的m~6A修饰上调eIF2α进而促进PAH肺血管重构。【方法】180~200g SD大鼠,采用腹腔注射MCT诱导PAH模型,剂量为60 mg/kg,四周成模。四周后使用静脉插管的方法测量平均肺动脉压(m PAP)以及右心室收缩压(RVSP),剥离并称重右心室重量(RV)、左心室重量+室间隔重量(LV+S),之后测量胫骨长度,然后计算RV/(LV+S)的比值以及右心室/胫骨长度的比值;将一定大小的肺组织采用4%甲醛固定,HE染色观察肺小动脉的重构,免疫荧光双染法用于检测eIF2α、Ki-67和WTAP表达情况;提取肺动脉组织,用Western-blot方法测定eIF2α、PCNA、Ki-67、METTL3、WTAP和YTHDF1的蛋白表达情况;SRAMP与RMVar网站用于分析eIF2αm RNA上的m~6A修饰位点。【结果】(1)在MCT诱导的PAH模型中,m PAP、RVSP较对照组显著升高,RV/LV+S以及RV/胫骨长度比率显著升高,表明右心室肥大;HE染色显示血管的中膜厚度明显变厚,且肺部的血管发生显著重构。(2)Western-blot结果表明,肺血管中膜的增殖标志物PCNA的蛋白表达明显上调;免疫荧光双染结果显示,中膜的增殖标志物Ki-67的表达明显上调,表明在野百合见诱导的PAH鼠模型中PASMCs的增殖明显增加。上述结果均表明由MCT诱导的PAH模型构建成功。(3)Western-blot结果显示在MCT模型组大鼠肺动脉组织中的eIF2α表达显著上调;Real-time PCR结果显示eIF2αm RNA表达显著上调;免疫荧光双染结果显示,中膜的eIF2α表达明显上调。(4)在GSK2606414处理的PAH鼠中,m PAP、RVSP较MCT模型组显著降低,RV/LV+S以及RV/胫骨长度的比率均显著降低;HE染色结果表明GSK2606414处理组血管中膜厚度百分比较MCT模型组显著下降,且与对照组无显著差异。(5)Western-blot结果显示GSK2606414可显著下调肺动脉的eIF2α的蛋白表达;免疫荧光双染结果显示,GSK2606414可显著下调肺小动脉中膜的eIF2α的表达。(6)Western-blot结果显示GSK2606414可显著下调血管肺动脉的PCNA蛋白表达;免疫荧光双染结果显示,GSK2606414显著下调肺小动脉中膜Ki-67的表达。(7)生信分析结果显示,eIF2α的m RNA存在m~6A修饰的共有序列。(8)Western-blot结果显示MCT模型组的肺动脉METTL3、WTAP及YTHDF1表达上调;免疫荧光双染结果显示,血管中膜WTAP的表达显著上调。【结论】(1)在MCT诱导的PAH中,eIF2α表达上调,上调的eIF2α可促进PAH肺血管重构。(2)eIF2α的m RNA存在m~6A修饰的共有序列。(3)METTL3、WTAP和YTHDF1可促进m RNA的m~6A修饰上调eIF2α促进PAH肺血管重构。
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