miRNA-195-3p对缩窄性心包炎中心包纤维化发生发展调节作用的机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cr_idealism
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目的:缩窄性心包炎(Constrictive pericarditis,CP)因心包顺应性降低从而限制了心脏充盈,是导致舒张性心力衰竭的一种疾病形式。CP发展的危险因素包括结核感染、心脏手术及放射治疗等,但大多数病例由于病因不明而被定义为特发性缩窄性心包炎。心包纤维化是CP最显著的病理特征,但其发生的分子机制仍有待完全阐明。心包纤维化过程中,最重要的效应细胞就是心包间质细胞(Pericardial interstitial cells,PICs),其增殖活化是心包纤维化的重要环节。生物信息学分析目前被广泛应用于鉴定疾病的特异性基因,有助于精确定位与疾病相关的生物标志物,从而有利于临床诊断及预后。微小RNA(micro RNA,miRNA)是一种非编码RNA,其在几乎所有生物学事件的调节基因表达中发挥重要作用。在过去的十年中,人们已经在许多体外和体内研究中探索了miRNA参与各种心血管疾病的机制过程。其中,miR-195经大量研究表明可促进细胞的分裂及凋亡,同时抑制细胞增殖过程,但miR-195在心血管疾病,尤其CP中的作用机制尚不完全清楚。在本研究中,我们首先对CP及对照样本进行全转录组的基因测序,利用生物信息学分析手段,预测在CP发病潜在机制中的中枢基因,并通过组织水平验证及体外实验来探讨miR-195-3p在CP心包纤维化过程中发挥的调控作用。研究方法:本项研究分为三个部分。第一部分,在缩窄性心包炎中非编码RNA与mRNA表达谱分析及ceRNA网络构建:收集CP及正常对照患者心包标本,从RNA-seq获得的数据中筛选差异表达基因。进行功能注释分析并构建蛋白质交互作用网络(Protein protein interaction,PPI)以研究在CP中起关键作用的潜在通路及中枢基因。此外,建立ceRNA网络并执行基因富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)以挖掘关键的ceRNA路径,为之后的实验提供方向及理论依据;第二部分,miR-195-3p/MAPK8在CP患者心包组织及TGF-β1诱导的人心包膜间质细胞中的表达验证及与细胞转分化的相关性研究:应用实时荧光定量PCR检测组织中miR-195-3p及MAPK8的表达水平,免疫组织化学染色观察试验组与对照组纤维化指标的表达差异,同时应用TGF-β1诱导PICs构建体外细胞模型,并用实时荧光定量PCR法检测心包组织及体外细胞模型中α-肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、I型胶原蛋白(Collagen-Ⅰ,Col-Ⅰ)及Ⅲ型胶原蛋白(Collagen-Ⅲ,Col-Ⅲ)的表达情况,统计在体外细胞模型中MAPK8表达与以上三者之间的相关性;第三部分,miR-195-3p调控MAPK8在CP的体外调节机制研究:在体外培养人PICs,分为4组:miR-195-3p抑制物(inhibitor)转染组、miR-195-3p模拟物(mimics)转染组、miR-195-3p抑制物阴性对照(NC-inhibitor)组、miR-195-3p模拟物阴性对照(NC-mimics)组。分别将miR-195-3p模拟物和抑制剂转染入PICs,实时荧光定量PCR法检测MAPK8,Col-Ⅰ及Col-Ⅲ的mRNA表达,同时用Western blot法检测MAPK8,α-SMA等蛋白表达水平。结果:1.在本研究中,我们利用RNA-seq和miRNA-seq检测我们医院收集的CP和对照患者的心包样本。共筛选686个差异mRNA,32个差异miRNA,33个差异lncRNA和155个差异circRNA用于后续分析。随后进行对差异mRNA的功能注释富集分析表明了差异基因主要参与炎症反应相关途径,例如FcγR介导的吞噬作用,T细胞受体信号传导途径,B细胞受体信号传导途径和趋化因子信号传导途径。然后我们根据差异基因建立了PPI网络。其中,POLR2B,HRAS,JUN,UBC,HSP90AB1,LCK,RPS27A,HLA-DRB1,MAPK8,HSP90AA1和RAC2是关联程度最高的11个基因,被认为是中枢基因。此外,在预测差异表达基因之间377个相互作用之后,构建ceRNA网络并进行GSEA以鉴定生物学途径和功能。其中,我们对hsa_circ_0008679的ce RNA网络进行筛选,预测出其下游miR-195-3p与MAPK8之间的调节关系可用于后续研究;2.应用实时荧光定量PCR检测组织中miR-195-3p及MAPK8的表达水平,其中miR-195-3p在CP患者心包中呈下调改变,MAPK8在CP患者心包中呈上调改变,与测序结果一致。应用TGF-β1诱导PICs建立心包纤维化体外细胞模型,用实时荧光定量PCR法检测PICs中α-SMA,Col-Ⅰ及Col-Ⅲ表达呈时间浓度依赖性增加,MAPK8表达呈时间依赖性增加,miR-195-3p的mRNA表达呈下调趋势。MAPK8表达与α-SMA,Col-Ⅰ,Col-Ⅲ的mRNA表达趋势相一致;3.实时荧光定量PCR检测显示在PICs中转染miR-195-3p抑制物后,miR-195-3p表达下调,MAPK8、Col-Ⅰ及Col-Ⅲ表达上调;转染miR-195-3p模拟物后,miR-195-3p表达上调,MAPK8、Col-Ⅰ及Col-Ⅲ表达下调。Western blot检测显示,转染miR-195-3p抑制物后,MAPK8表达上调,α-SMA表达水平明显增高;转染miR-195-3p模拟物后,MAPK8表达下调,α-SMA表达水平明显降低。结论:1.国内外首次利用综合生物信息学分析CP的发病机制,得到11个中枢基因并构建了ceRNA网络,从中选出miR-195-3p及MAPK8这一预测靶向调节关系进行后续的实验验证,表明CP的产生与炎症和纤维化密切相关;2.构建心包纤维化体外细胞模型,在组织及细胞水平验证MAPK8在CP中表达上调,miR-195-3p表达下调,细胞水平中MAPK8表达与细胞活化及胶原合成表达趋势相一致;3.miR-195-3p可通过抑制MAPK8,从而抑制PICs合成胶原、向肌成纤维细胞分化的能力,提示miR-195-3p可能通过调控MAPK8参与心包纤维化过程。
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