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病毒性心肌炎(viral myocarditis,VMC)是一临床常见心血管系统疾病。近年来在我国和欧美各国急性病毒性心肌炎的发病率呈上升趋势,已成为青少年不明原因猝死的主要原因之一。病毒感染是病毒性心肌炎的重要病因之一,其中肠道病毒尤其是B3型柯萨奇病毒(Coxsackievirus group B type 3,CVB3)感染引起的病毒性心肌炎占发病人数的一半以上。迄今,病毒性心肌炎发病机制还不完全清楚。
微小RNA是近年发现的内源性非编码RNA小分子,主要在转录后水平调控基因表达,参与包括发育、肿瘤生成、病毒性疾病、免疫性疾病在内的多种生理及病理过程。为了探讨miR-21在病毒性心肌炎发病中的作用及其机制,我们通过建立CVB3诱导的BALB/c小鼠病毒性心肌炎模型,设计茎环结构(stem-loop)的miRNA特异性的逆转录引物,进行实时定量Real-time PCR,检测了CVB3诱导的病毒性心肌炎心脏组织中16种miRNAs的表达。在此基础上,我们对感兴趣的miRNA-21,进一步细致研究了病毒感染剂量和感染时间对其表达水平的影响;通过上调心肌组织中miRNA-21的表达量,运用FACS、免疫荧光、免疫组化、Real-time PCR等实验技术检测相关指标,研究miRNA-21在VMC发病中的作用及其机制。
本研究中我们首先探讨,CVB3诱导的病毒性心肌炎中miRNAs表达谱变化。在16种miRNAs中,CVB3感染组心肌组织中的miR-29b、miR-92a、miR-126-5p、miR-126-3p、miR-499a、miR-210和miR-208b表达上调,分别是对照组的9.79、411.52、196.07、1359.50、20.89、47.56和1140.32倍(P<0.0001),有显著性差异。miR-21、miR-133a、miR-199a和miR-320表达低于对照组,分别下降了4.55、19.43、1.67和9.69倍(P<0.001)。而其中的另外5个miRNAs,miR-1-1、miR-15b、miR-26a、miR-27a和miR-122均未检测到表达.随后,研究miR-21在病毒性心肌炎中的作用。发现miR-21的表达水平在CVB3感染后1、3和5天逐渐升高,第7天显著下降。并且心脏组织中miR-21的表达与体重变化率(r2=0.3394,P<0.05)呈现正相关,血清肌酸激酶(CK)水平(r2=0.4176,P<0.01)和心肌病理评分(r2=0.6075,P<0.001)呈现负相关;在心肌组织中过表达miR-21,CVB3感染后的一系列体征变化包括体重变化率、CK、心肌病理评分和生存率,与CVB3组和pMDH+CVB3对照组比较显著改善,但是病毒载量显著上升。CVB3感染通过诱导心肌细胞的凋亡,是其发病机制之一。病毒诱导的心肌凋亡在感染后第7天显著上升,过表达miR-21显著降低病毒性心肌炎心肌细胞的凋亡,并且通过下调其靶基因程序性死亡因子(PDCD4)的表达实现其抑制凋亡功能。
综上所述,本研究首次发现miRNAs在CVB3诱导的病毒性心肌炎的表达谱发生变化,其中miR-21表达显著下调。通过心肌组织中过表达miR-21,能够改善CVB3诱导的小鼠病毒性心肌炎疾病症状,其具体机制是通过抑制PDCD4的表达,增强心肌细胞抗凋亡的作用.进一步阐明了miR-21在病毒性心肌炎发病中的作用,不仅为病毒性心肌炎的防治提供了潜在的途径,也为其病毒性心肌炎的发病机制提供了新的理论基础和实验依据。