TGF-β1/SMAD3及其靶向调控microRNA表达量与冠心病易感性的关联关系及机制研究

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冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病),及其最严重的并发症——心肌梗死,已经成为发病人群最主要的死亡病因之一,如何降低冠心病的发病率、致残率和死亡率一直是研究的焦点。作为一种危重症疾病,早发现、早诊断和早防治是遏止冠心病进行性发展和提高患者治愈率和生存率的理想途径,传统的心电图、冠脉造影和酶学指标虽对疾病诊断具有重要意义,但用于早期发现尚存遗憾。为此,在生化和分子水平上寻找和鉴定冠心病早期诊断标志物成为目前冠心病研究领域的热门课题。冠心病是一种免疫、环境与遗传等多因素交互作用的炎症性疾病,其发病具有明显的家族聚集性,大量的遗传易感基因在疾病的发生发展过程中起着重要作用,所涉及的条件十分复杂,该疾病确切的发病机制至今仍不清楚,从而限制了冠心病诊治有效易感基因的发掘。miRNA广泛介导基因的转录后调控,被证实在心血管疾病中充当多种多样的角色,或可反映心脏和血管对损伤的易感性以及对持久心血管功能的依赖性等,而目前的主要研究则集中于miRNA与心律失常、心肌肥厚、血管新生和心肌细胞凋亡等的关系,对冠心病的系统作用机制还少见报道。TGF-β1是人体内重要的炎症因子,在许多炎症性疾病的发生发展过程中均表现出显著意义,但关于血清TGF-β1的含量是否与冠心病的易感性及相关心血管事件相关还存在较大争议。因此,本课题首先探讨TGF-β1/SMAD3通路与冠心病发生之间的关系,然后进一步筛选TGF-β1/SMAD3的上游调控miRNA,揭示目标miRNA表达量与冠心病易感性的关联,为冠心病的临床诊治提供新型的生物标志物和有效的候选防治策略。目的:1.明确血清TGF-β1和SMAD3水平与冠心病发生的关系;2.预测和初步鉴定TGF-β1/SMAD3靶向调控miRNA;3.分析循环miRNA表达量与冠心病易感性的关联关系,确证其作为冠心病诊断标志物的可行性;方法:首先,本研究检测了279个冠心病病人血清中TGF-p1和SMAD3的含量,并以268个无冠心病的参试者血清中TGF-β1和SMAD3的水平作为对照,对比研究其异同,并通过ROC方法与现行常用临床生化标志物进行疾病识别能力的比较,以期有所发现。然后,采用在线和离线的生物信息学工具,从miRbas、 Tarbases targetScan、PicTar、PITA、RNA22、miRanda、MicroCossm、RNAhybrid和miRGen数据库中搜寻TGF-β1/SMAD3基因的靶向调控miRNA,同时通过文献检索筛查可能参与TGF-β1/SMAD3调控的miRNA,综合分析后获得最后的候选基因。最后,选取冠心病组180例,非冠心病组169例,采用real-time PCR方法检测外周血中miR-1、miR-19a、miR-126、miR-133和miR-499的表达量,并进行疾病类型分组和危险因素分层的差异显著性及logistic相关性分析,通过ROC曲线等统计学方法与目前常见临床生化标志物进行比较进一步评估各miRNA对冠心病的识别能力及诊断价值。结果:1.冠心病病人中TGF-p1和SMAD3含量明显高于对照组。AMI病人血清中TGF-p1显著高于SAP和UAP组,且均有统计学意义,但SAP与UAP组之间无统计学意义。AMI, SAP和UAP组问SMAD3的含量无显著差异。结果显示,TGF-β1和SMAD3可作为冠心病潜在的生物标记,而且比Lpa、ApoA1、uric acid、BUN和TG等标记分子更加灵敏。2. miR-1、miR-19a、miR-126、miR-133和miR-499被确定为本论文的目标TGF-β1/SMAD3靶向调控miRNA,用于后续研究。3.来自冠心病患者外周血中循环miR-19a、miR-126、miR-133和miR-499的表达量均显著高于对照组,而其在冠心病诊断中的应用效果均优于现行的临床指标:Lpa、BUN、Scr、Glu、CHOL、TG、HDL、LDL、ApoA1和ApoB。结论:1.血清中TGF-β1和SMAD3的含量与冠心病密切相关,且可能成为疾病诊断和分期的重要的生物标记。2. miR-1、miR-19a、miR-126、miR-133和miR-499是TGF-β1和SMAD3的靶向调控miRNA。3.循环miR-1、miR-19a、miR-126、miR-133和miR-499与冠心病的易感性密切相关,是该病诊断的有效候选靶点。冠心病是一种严重的心血管系统多发病,发掘有效的易感基因并建立早期诊断的新方式是当前冠心病防治研究的重要途径。本文以大样本的冠心病临床资源为基础,结合生物化学、生物信息学和分子生物学等多种技术手段,在蛋白和基因水平证实了血清TGF-β1和SMAD3因子与冠心病发生密切相关,而其靶向调控miRNA (miR-1、miR-19a、miR-126、miR-133和miR-499)更可能成为冠心病有效诊断的新型生物标志物。
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