长链非编码RNA H19通过调控PKCβⅠ介导淫羊藿苷抑制动脉粥样硬化的研究

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动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是以内膜粥样化或纤维斑块形成、管腔狭窄为病变特征的血管性疾病,其发病率呈逐年上升趋势,可导致严重的并发症而威胁人类的健康。目前治疗动脉粥样硬化的一线用药主要是他汀类药物,但在临床应用中存在着不可忽视的副作用。发现新的药物作用靶点并转换干预策略,从而延缓动脉粥样硬化的进展,是目前抗动脉粥样硬化机制研究的重点。非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)在许多重要的生命活动中发挥功能,随着近年来长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在人类疾病中的作用逐渐被揭示,深化lncRNAs的研究对于理解疾病发生发展的分子机制具有现实意义,也无疑为开发疾病诊断标志物以及筛选药物靶标带来了诸多的新方向。淫羊藿苷(icariin,ICA)是传统中药淫羊藿(Epimedium)的主要活性成分之一,近年已被证实其具有心血管系统保护作用,为动脉粥样硬化的防治提供了新的选择。但淫羊藿苷抗动脉粥样硬化相关机制的研究仍较少,且以往关于淫羊藿苷作用靶点的研究主要集中在编码基因领域,对于淫羊藿苷干预疾病发生发展过程中lncRNAs的作用知之甚少。本研究通过整体动物及细胞实验对lncRNAs介导的淫羊藿苷抗动脉粥样硬化作用与分子机制进行了探索,以期系统深入地揭示lncRNAs在淫羊藿苷干预动脉粥样硬化发生发展中所扮演的角色,从lncRNAs的角度揭示动脉粥样硬化的发病机理,并阐明淫羊藿苷治疗动脉粥样硬化的可能机制。在动物(体内)实验中,采用ApoE基因敲除(ApoE-/-)小鼠联合高脂喂养成功诱导了动脉粥样硬化模型。给予淫羊藿苷灌胃给药12周后,ApoE-/-小鼠的脂质代谢得以明显改善,主动脉动脉粥样硬化斑块的形成显著减少,主动脉的病理改变也明显减轻。采用基因芯片技术检测了经由淫羊藿苷干预的ApoE-/-小鼠主动脉组织中差异表达的lncRNAs和mRNAs。通过差异基因筛选和生物信息学分析,我们确定了长链非编码RNA H19(lncRNA H19)和蛋白激酶C的βⅠ亚型(PKCβⅠ)为进一步研究的核心基因。应用实时荧光定量PCR(qPCR)验证了芯片的准确性,免疫组化方法分别检验了各组小鼠主动脉组织中PKCβⅠ的表达水平。结果表明,淫羊藿苷干预后ApoE-/-小鼠主动脉组织中lncRNA H19的表达显著上调,PKCβⅠ表达下调,lncRNA H19和PKCβⅠ是淫羊藿苷发挥抗动脉粥样硬化作用的潜在关键基因。血管平滑肌细胞的增殖和迁移是动脉粥样硬化发生的重要环节,因此在体外实验中,我们采用氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)刺激人主动脉平滑肌细胞(HA-VSMCs),模拟动脉粥样硬化的高脂内环境,从细胞水平探讨淫羊藿苷抗动脉粥样硬化作用的具体机制。应用流式细胞术、MTS及Transwell实验方法,证明了淫羊藿苷能够阻滞细胞周期进程、抑制HA-VSMCs的增殖及迁移;经qPCR和Western blot检测,在淫羊藿苷的作用下HA-VSMCs中PKCβⅠ、细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的mRNA及蛋白表达减少,淫羊藿苷可能通过抑制PKCβⅠ、Cyclin D1和MMP-9的表达来影响HA-VSMCs的增殖、迁移。结合基因芯片分析结果中PKCβⅠ在全局信号转导网络中的核心地位,我们选择PKCβⅠ开展功能研究。PKCβⅠ的抑制可使Cyclin D1的表达减少、细胞周期进程减慢且增殖减少,并使MMP-9的表达减少、HA-VSMCs的迁移能力降低。而PKCβⅠ的激活能够部分逆转淫羊藿苷对Cyclin D1、MMP-9表达的抑制,并在一定程度上减弱淫羊藿苷对HA-VSMCs增殖、迁移的抑制作用。实验结果表明PKCβⅠ是ICA发挥干预效应的一个关键中枢位点,PKCβⅠ能够负调控HA-VSMCs的增殖及迁移,ICA可能经由抑制PKCβⅠ而实现了对Cyclin D1、MMP-9表达的调节以及对细胞增殖、迁移过程的干预作用。为拓展淫羊藿苷抗动脉粥样硬化作用的机制研究,我们首先应用qPCR检测了淫羊藿苷干预下HA-VSMCs中lncRNA H19的表达水平,初步验证了淫羊藿苷可抑制lncRNA H19的表达。随后探讨了lncRNA H19在HA-VSMCs中的分子功能,分别将lncRNA H19过表达载体(pLVX-H19)和lncRNA H19小干扰RNA(si-H19)瞬时转染HA-VSMCs,观察细胞增殖、迁移表型的改变,检测PKCβⅠ、Cyclin D1和MMP-9表达的水平。实验结果证实lncRNA H19在细胞周期进程、细胞的增殖及迁移中具有负向调控作用,且lncRNA H19的上调伴随着PKCβⅠ、Cyclin D1和MMP-9表达的抑制。然后论证了lncRNA H19与PKCβⅠ分子之间的调控关系,于转染si-H19的HA-VSMCs中加入PKCβ特异性抑制剂,结果显示PKCβⅠ的阻断在一定程度上减弱了si-H19对细胞增殖、迁移的促进作用,PKCβⅠ的下游分子Cyclin D1、MMP-9表达水平也随之降低。作为细胞内信号转导的重要枢纽分子,PKCβⅠ是将信号向下转导的关键节点,lncRNA H19通过抑制PKCβⅠ,进一步下调Cyclin D1和MMP-9的表达水平,从而实现对HA-VSMCs增殖、迁移的调控作用。在明确lncRNA H19调控功能的基础之上,于淫羊藿苷干预下的HA-VSMCs中敲降lncRNA H19,结果显示下调lncRNA H19的表达能够在一定程度上逆转淫羊藿苷对细胞增殖、迁移的抑制作用,并影响PKCβⅠ、Cyclin D1和MMP-9的表达水平,即淫羊藿苷可能通过上调lncRNA H19的表达,进而作用于PKCβⅠ,并级联下游分子Cyclin D1和MMP-9,最终发挥对HA-VSMCs增殖、迁移的干预作用。综上所述,lncRNA H19通过调控PKCβⅠ并级联下游分子的表达,是其产生调控细胞增殖、迁移这一生物学效应的重要方式,从不同环节阻断这一信号途径,对于有针对性地抑制HA-VSMCs的增殖及迁移、阻滞动脉粥样硬化的进展可能具有积极意义。lncRNA H19是淫羊藿苷抗动脉粥样硬化作用的重要靶点,lncRNA H19-PKCβⅠ这一调控关系介入了淫羊藿苷对HA-VSMCs增殖、迁移的干预作用。本研究为lncRNA H19的生物学功能提供了重要的补充,同时也为研究淫羊藿苷对动脉粥样硬化保护作用的机制提供了新的思路。
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