论文部分内容阅读
尘肺病是长期吸入生产性粉尘引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的一类全身性疾病,矽肺是其中最常见的类型之一,主要病理特征为肺成纤维细胞过度增殖和细胞外基质(ECM)过度积聚导致肺组织结构的病理性重构。在肺纤维化进程中,矽尘的刺激能使多种效应细胞活化并分泌大量细胞因子、炎性介质等,促使上皮细胞发生间质转化(EMT),表现出肌成纤维细胞特性,同时也促进成纤维细胞增殖,释放大量的ECM,而ECM过度沉积破坏了肺泡正常结构,导致肺功能障碍。矽肺发生发展过程中涉及了复杂的分子机制,目前尚未完全阐明,而越来越多的证据显示上皮间质转化(EMT)在包括矽肺病在内的纤维化疾病中起着关键的作用。EMT是指具有极性和细胞间连接结构的上皮细胞进行细胞骨架重组,获得间充质样细胞形态和功能特征的过程。肺泡上皮细胞发生EMT是成纤维细胞灶的一个重要来源之一。在组织损伤或重塑时,肺泡上皮细胞的EMT会被激活,细胞粘附分子E-cadherin等上皮标志物表达相对缺失,而间充质蛋白(I型胶原、α-SMA、波形蛋白表达)表达增加。EMT是肺纤维化发生发展过程中的一个重要事件。miRNAs是一类近十年发现的内源性非编码小分子RNA,长度约为1825个核苷酸,高度保守。miRNAs最主要的功能是通过结合靶基因的3’UTR区的miRNA反应元件,从而抑制靶mRNA翻译或介导其降解来调控基因表达。越来越多的证据表明,miRNAs失调在疾病易感性中起关键作用,并与多种肺部疾病相关,包括哮喘、肺癌、肺纤维化等。大量研究显示miRNAs在肺纤维化中可能发挥重要的调控作用,沉默或高表达miRNAs可能成为治疗纤维化疾病的一个潜在策略。circRNAs是一种新兴的内源性非编码RNA,在最近几年逐渐受到广泛关注。越来越多的研究发现circRNAs在基因表达调控中具有重要作用,参与了不同疾病的病理过程。目前,circRNAs最为人熟知的功能是以“海绵”吸附miRNAs的方式调控mi RNAs的活性。在矽尘诱导的肺纤维化中,circRNA是否也发挥调控作用及相应机制少有报道,有待深入研究。CDR1as又被称作CiRS-7,与小脑变性相关蛋白转录物呈反义,据报道它能够吸附miR-7在多种疾病中发挥调控作用。在我们前期矽肺模型中,矽肺肺组织的miR-7表达是下降的,是否受CDR1as调控?值得进一步探索。目的:用矽尘诱导的小鼠肺纤维化模型和EMT细胞模型,采用干预miR-7表达技术,探讨miR-7在矽尘诱导的肺纤维化中影响EMT的潜在分子机制;在细胞水平干预CDR1as表达,探讨其对miR-7调控EMT的影响,以期揭示矽肺的部分发病机制,为寻找新的防治策略提供了科学依据。方法:(1)小鼠气管内灌注SiO2悬浊液建立小树矽肺模型,对照组滴注生理盐水,分别于染尘后7d、14d、28d处死小鼠。通过肺组织病理切片HE染色评估小鼠肺部纤维化病变情况,Western blot检测纤维化和EMT标志物改变情况。(2)HBE、A549细胞SiO2处理建立EMT细胞模型,镜下观察形态变化,Western blot检测纤维化和EMT标志物改变情况。(3)qRT-PCR检测小鼠和细胞模型中mi R-7表达情况。(4)小鼠矽肺模型和EMT细胞模型中使用miR-7agomir或miR-7 mimic干预,qRT-PCR检测miR-7表达,Western blot及免疫荧光实验观察纤维化和EMT标志物改变情况。(5)生物信息学软件预测并通过双荧光素酶报告基因验证TGFBR2是miR-7的靶基因,Western blot观察miR-7干预对TGFBR2及下游分子p-Smad2/3表达的影响。(6)生物信息学软件预测结合文献证实CDR1as能吸附miR-7,单独使用siRNA敲除CDR1as,qRT-PCR检测miR-7改变及Western blot观察TGFBR2、下游分子p-Smad2/3和EMT指标表达变化,再CDR1as siRNA和mi R-7 inhibitor联用检测上述指标进一步证实CDR1as和miR-7的调控关系。(7)miR-7 mimic干预TGF-β1处理的肺成纤维细胞,检测纤维化指标及细胞增殖情况。结果:1.miR-7在矽肺模型小鼠的肺组织中表达降低矽尘诱导小鼠肺纤维化模型显示,小鼠肺组织纤维化程度随染尘时间增加而逐渐加重。同时,小鼠上皮标志物E-cadherin表达逐渐下调,而纤维化指标Collagen I、α-SMA、CTGF表达水平逐渐升高。通过qRT-PCR检测显示,miR-7的表达水平随矽尘处理时间的延长而下降,其中在14d和28d miR-7的下降尤其明显。表明miR-7在矽尘诱导的小鼠肺纤维化中是下调的,而EMT过程被激活。2.升高小鼠体内miR-7的水平能够减轻肺纤维化与矽尘处理相比,同时高表达miR-7后,小鼠肺泡壁增厚和肺组织结构破坏程度均有所减轻,而矽结节形成明显减少;纤维化评分也显示差异具有显著性;western blot结果显示,SiO2诱导升高的Collagen I、α-SMA、CTGF被显著抑制,E-cadherin的表达水平有所恢复。这些均说明上调的miR-7可能通过抑制EMT减轻了矽尘诱导的肺纤维化。3.细胞水平miR-7抑制矽尘诱导的EMT使用不同浓度和时间梯度的SiO2处理上皮细胞(HBE和A549)可诱导EMT的改变,并且miR-7的表达随矽尘处理时间和浓度的增加而逐渐下降。通过miR-7 mimics升高细胞中miR-7的表达,则抑制了EMT过程。表明miR-7能够抑制矽尘诱导的EMT过程。4.miR-7靶向TGFBR2通过TGF-β1/Smad信号通路调节EMT过程通过生物信息学软件预测miR-7的靶基因,发现TGF-β1的重要受体TGFBR2具有miR-7的潜在结合位点,进而用双荧光素酶报告基因实验证实了这一结合。在小鼠矽肺模型肺组织和细胞中,矽尘诱导TGFBR2及下游分子p-Smad2/3表达显著增加,与miR-7表达趋势则相反。进一步升高体内外miR-7的水平能够抑制这些分子的表达。提示在矽尘诱导的肺纤维化中,miR-7对EMT的调节作用是通过靶向TGFBR2实现的。5.CDR1as通过吸附miR-7影响EMT过程预测发现环状RNA CDR1as存在与miR-7匹配的多个互补序列,且在多项研究中被证实。qRT-PCR显示,接触矽尘小鼠的肺组织与细胞中CDR1as的表达显著增高,提示CDR1as可能参与了肺纤维化的调控过程。进一步用FISH和核质分离实验证实CDR1as在胞质中存在表达,表明其具有ceRNA的潜力。为了证明这一点,我们转染CDR1as的siRNA来降低其细胞水平CDR1as的表达,观察到矽尘诱导细胞发生的EMT过程明显受到抑制,同时miR-7的靶基因TGFBR2及下游分子p-Smad2/3表达也受到了明显抑制。说明CDR1as对miR-7存在调控作用。接着,通过miR-7 inhibitor抑制miR-7进行回复实验,敲低CDR1as后对EMT的抑制作用被逆转,mi R-7 inhibitor又促进了EMT进程。这些均证实了CDR1as能够通过吸附miR-7调节TGFBR2影响矽尘诱导的肺纤维化中的EMT过程。6.miR-7影响成纤维细胞活化用TGF-β1处理MRC-5和NIH-3T3细胞后,mi R-7表达下调,纤维化标志物Collagen I、α-SMA和CTGF上调。而过表达miR-7后,Collagen I、α-SMA和CTGF则显著下降,成纤维细胞的增殖也受到了抑制。动物实验结果一致。提示miR-7可抑制TGF-β1诱导的肺成纤维细胞活化和增殖,但未发现CDR1as在其中的调控作用。结论:本研究证明了miR-7通过抑制TGFBR2参与EMT及成纤维细胞活化过程而发挥抗纤维化作用。circRNA CDR1as能够吸附miR-7促进EMT过程。这些结果表明CDR1as-miR-7-TGFBR2调控链通过调控EMT过程参与矽尘诱导的肺纤维化。