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川崎病(Kawasaki disease,KD)作为一种主要发生在5岁以下婴幼儿以全身血管炎为主要病变的急性发热出疹性疾病,广泛分布于全球,其中以亚裔患者最为常见。在我国发病率逐年上升,其危害主要表现为心血管系统损伤,包括冠脉损害、心脏病变和末梢动脉病变。研究认为感染因素激活免疫系统,导致大量炎症因子瀑布反应,介导血管内皮损伤及非特异性血管炎是其重要原因之一。KD的主要危害是冠脉损害(coronary artery lesions,CAL),组织病理证明KD患者冠状动脉管壁破坏显著,内皮细胞裸露,大量炎症细胞浸润。一系列研究证明内皮细胞损伤和功能障碍参与KD的血管损伤过程,但其发病机制迄今尚未阐明。近年来研究发现,微小RNA(microRNA)是通过完全或不完全互补配对的方式结合于靶mRNA的3UTR,导致靶基因的降解或者翻译抑制,参与多数基因表达调节,在心血管系统中miRNA对冠脉粥样硬化、心律失常、心肌梗死等疾病的发生和发展过程起到重要作用。此外,研究发现,miRNA在血循环中非常稳定,这一特性不但使miRNA非常适合作为血清标志物,而且可调控细胞功能。为此,本研究首先通过miRNA定量PCR芯片系统分析KD患者血清miRNA表达谱,筛选KD患者特异相关的循环miRNA,通过定量PCR加以验证,统计分析其表达与KD临床病理特征相关性,确定CAL相关的miRNA,并分析候选miRNA对血管内皮细胞的功能的调节及机制。本研究不但可进一步阐明KD发生发展机制,且为寻找新的防治靶点提供基础。 目的: 筛选、验证KD特异相关血清miRNA,研究其作为KD及CAL诊断血清标志物的意义;分析CAL相关的miRNA对血管内皮细胞生物学功能的影响及靶基因,进一步探讨KD的发病机制。 方法: 收集KD患儿急性期与恢复期、健康对照及发热儿童血清标本及临床资料,通过miRNA定量PCR芯片比较KD患儿和健康对照组血清miRNA的表达,筛选KD特异相关的血清miRNA,通过实时定量PCR方法验证候选miRNA的差异表达,并通过ROC曲线评估其作为疾病标记物的诊断意义;通过miRNA mimic/inhibitor上调/下调人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)内CAL相关的候选miRNA(miR-23a与miR-146a),利用CCK-8、细胞划痕、Transwell、流式细胞技术等检测HUVECs基本生物学功能的影响;利用人炎症细胞因子芯片和EILSA法检测,确定miR-23a与miR-146a干预对HUVECs细胞因子表达的影响;采用TargetScan、miRDB等生物信息学软件分析靶基因,结合功能分析筛选候选靶基因,最后通过荧光素酶报告系统、蛋白印迹实验(WB)验证靶基因,明确候选miRNA的调控机制。 结果: miRNA定量PCR芯片检测发现,相对于健康对照标本血清,128条miRNA在KD患儿血清中存在明显差异表达,其中1条下调,127条上调。根据Ct值、差异倍数及疾病关联程度进行筛选,筛选到12条KD相关的血清候选miRNA(分别为hsa-miR-221,hsa-miR-146a,hsa-miR-27a,hsa-miR-19b,hsa-let-7i,hsa-let-7g,hsa-miR-16,hsa-miR-23a,hsa-miR-92a,hsa-miR-21,hsa-miR-20a,hsa-miR-451)。以cel-miR-39为外参基因,通过Real-time PCR证实其中4条miRNA(miR-92a,miR-146a,miR-23a,miR-21)在KD急性期患儿血清中相对表达量明显高于发热儿童、健康儿童对照组血清及KD恢复期血清(P<0.05)。ROC曲线显示,miR-92a,miR-146a,miR-23a和miR-21等4条miRNA均可用于KD的诊断,其曲线下面积分别为0.760(CI95%:0.686-0.834),0.854(CI95%:0.789-0.918),0.853(CI95%:0.785-0.922)和0.747(CI95%:0.667-0.827)。进一步临床病理特征相关分析显示,血清miR-23a和miR-146a表达水平与KD的CAL相关。 进一步评估CAL相关的miRNA(miR-23a和miR-146a)干预对血管内皮细胞功能的影响,结果显示,HUVECs细胞转染miR-23a mimics后可促进细胞增殖和迁移,抑制凋亡,而转染miR-23a inhibitor抑制细胞增殖和迁移,促进凋亡;转染miR-146a mimics可抑制细胞的增殖、促进细胞凋亡和迁移,而转染miR-146a inhibitor促进细胞增殖、抑制细胞凋亡和迁移。炎症细胞因子定量PCR芯片结合细胞因子ELISA检测显示,调节HUVECs细胞内miR-23a与miR-146a表达水平可明显影响HUVECs中IL-6、IL-8、TGF-β1、IL-1β多种炎症细胞因子的表达(P<0.05)。但miR-23a及miR-146a生物信息学预测的靶基因中未见受影响的炎症细胞因子。由于NF-κB通路是调节炎症细胞因子表达重要机制,为此本研究选择可影响NF-κB的候选靶基因(TNFAIP3和TRAF6),进行荧光素酶报告系统证实。结果显示,共转染miR-23amimics和NF-κB抑制因子TNFAIP3(A20)3’UTR质粒的相对荧光素酶活性较过表达miR-23a mimics对照组(NC)组明显降低(P<0.05),而共转染miR-23a mimics和A203’UTR突变质粒的细胞相对荧光素酶活性与NC组无显著差异。荧光素酶报告系统也证实,miR-146a调控的靶基因为TRAF6。另外,WB实验进一步证明,miR-23a mimics干预可明显下调A20表达,miR-146a mimics干预明显下调TRAF6的表达。 结论: 1.KD患者急性期与健康对照人群之间存在大量血清miRNA差异表达,其中血清miR-92a,miR-146a,miR-23a,miR-21可作为KD良好的诊断标志物,而且血清miR-23a、miR-146a上调表达还与KD的CAL相关。 2.调节细胞内miR-23a、miR-146a表达可影响血管内皮细胞增殖、迁移、凋亡、细胞因子表达等,提示miR-23a、miR-146a可参与血管内皮细胞的损伤及功能紊乱。 3.NF-κB信号通路调节蛋白A20及TRAF6分别是miR-23a和miR-146a调控靶基因,参与了miR-23a、miR-146a对血管内皮细胞细胞因子表达的影响。