脑出血患者外周血LncRNA表达特点及LINC00299调控脑出血后神经细胞凋亡机制的研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:clarkesg
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目的:脑出血(Intracerebral hemorrhage,ICH)是一种高发病率、高致死率、高致残率的脑血管疾病。ICH后继发性神经功能损伤与血肿灶周围组织的神经元变性、坏死、凋亡等病理过程有关,这些病理过程与基因的表达与调控密切相关,其中长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)可以通过多种机制对细胞凋亡等生物学过程起调控作用,包括通过“海绵”作用结合mi RNA而间接调控靶向mRNA表达等。本研究拟通过ce RNA微阵列技术检测脑出血患者的外周血mRNA及lnc RNA表达,构建lnc RNA-mRNA共表达网络;发掘脑出血的关键lnc RNA并预测其靶向mi RNA及靶向mRNA;采用体外实验和体内实验探讨关键lnc RNA对ICH后细胞凋亡的调控机制和对ICH后神经功能恢复的影响。研究方法:1、收集脑出血患者及对照组患者外周血,采用ce RNA微阵列技术检测mRNA及lnc RNA表达矩阵;采用R语言"limma"、"WGCNA"等工具包鉴定差异表达mRNA及lnc RNA、进行加权基因共表达网络分析,确定脑出血患者外周血中的候选mRNA;在公共数据集(GSE24265、GSE125512)中验证候选mRNA的表达情况;采用GO、KEGG、GSEA、PPI等方法分析候选mRNA在脑出血中的功能富集情况。2、利用前一部分的mRNA及lnc RNA表达矩阵,采用R语言"cor"函数和Cytoscape软件构建lnc RNA-mRNA共表达网络;运用Cytoscape中"Cyto Hubba"插件及"MCODE"插件筛选核心子网络及核心结点基因;对共表达网络中的mRNA进行GO和KEGG功能分析。选定LINC00299作为关键lnc RNA,采用STARBASE预测其靶向mi RNA—mi R-526b-5p,靶向mRNA—JAK2;双荧光素酶报告基因实验验证关键lnc RNA、预测靶向mi RNA与靶向mRNA的结合能力;扩大样本量收集更多脑出血患者标本,采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测LINC00299、mi R-526b-5p及JAK2表达。3、SH-SY5Y细胞系体外实验,细胞分为4组:Vector组(空质粒转染)、NC组(阴性对照转染)、LINC00299组(LINC00299转染)、si-LINC00299组(si RNA-LINC00299转染);分别向各组细胞转染相应试剂;显微镜下观察各组细胞转染后的形态;q RT-PCR检测细胞转染后LINC00299、mi R-526b-5p及JAK2表达;使用蛋白免疫印迹(Western Blotting)法检测JAK2蛋白表达;采用MTT法检测细胞活力;采用Annexin V-FITC/PI流式细胞仪法检测细胞凋亡。4、Wistar大鼠体内实验,动物分为3组:Sham组(假手术)、Vector组(空质粒腺病毒转染)、LINC00299组(LINC00299基因表达腺病毒转染);脑立体定位胶原酶VII注射法建立ICH大鼠模型,脑内原位注射相应转染试剂;采用改良Bederson’s评分法对大鼠进行神经功能损伤评分;q RT-PCR检测转染后大鼠脑中LINC00299、mi R-526b-5p及JAK2表达;WB检测大鼠脑内JAK2蛋白表达;大鼠脑组织切片尼氏染色、免疫组织化学染色、免疫荧光染色检测脑内神经细胞损伤情况、血肿周围区JAK2阳性细胞数量、Bcl-2阳性蛋白数量、凋亡细胞数量。结果:1、脑出血患者外周血中340种mRNA呈差异表达(|FC|>1.5且p<0.05);采用WGCNA的方法把基因分类为8个基因模块,其中含有191个基因的黄色模块与脑出血的相关性最高。多种mRNA在脑出血疾病中可能发挥关键作用,包括C3AR1、PAWR、ARNTL2、LDLRAD4等,这些mRNA在脑出血后外周血与血肿灶周组织中的表达特点不同,并随发病时间变化。其机制涉及神经炎症、细胞凋亡等过程。2、脑出血患者外周血中239种lnc RNA呈差异表达(|FC|>2且p<0.05)。lnc RNA与mRNA构成了庞大的共表达网络(相关系数的绝对值>0.9且p<0.05),lnc-SARM1-2、APOL3、RNF26、LOC100507477是此网络的核心基因。3、LINC00299是脑出血外周血中的关键lnc RNA之一,其在ce RNA微阵列分析及扩大样本量q RT-PCR中均呈显著下调表达。生物信息学预测mi R-526b-5p、JAK2可能与其构成靶向基因调控关系,双荧光素酶报告基因实验证实mi R-526b-5p可与LINC00299直接结合,mi R-526b-5p可与JAK2 mRNA直接结合。LINC00299与JAK2表达量呈正相关。脑出血患者中LINC00299高表达组、JAK2高表达组、mi R-526b-5p低表达组6个月mRS评分更低、预后更好(p<0.05)。4、成功建立过表达LINC00299和LINC00299敲低表达的SH-SY5Y细胞模型,LINC00299组(LINC00299转染)细胞mi R-526b-5p呈低表达、JAK2 mRNA呈高表达、JAK2蛋白呈高表达(p<0.01),细胞活力更强、抗凋亡能力更强(p<0.01);si-LINC00299组(si RNA-LINC00299转染)细胞mi R-526b-5p呈高表达、JAK2 mRNA呈低表达、JAK2蛋白呈低表达(p<0.01),细胞活力更弱、抗凋亡能力更弱(p<0.01)。5、成功建立LINC00299过表达的ICH大鼠模型。LINC00299组(LINC00299基因表达腺病毒转染)ICH大鼠神经功能恢复更好,血肿周围区JAK2阳性细胞数增高、TUNEL阳性细胞数减少、Bcl-2阳性蛋白数量减少。结论:1、脑出血患者外周血中mRNA和lncRNA呈特异性表达,lnc RNA与mRNA构成共表达网络。2、LINC00299是脑出血外周血中的关键lnc RNA之一,呈显著下调表达。LINC00299可通过mi R-526b-5p/JAK2途径增强神经细胞抗凋亡能力,促进ICH大鼠神经功能恢复。
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