Let-7c-3p通过ATG3调控人晶状体上皮细胞自噬的机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:larry_john
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目的:在全球范围内,白内障是失明的主要原因。而衰老是白内障的主要诱因,年龄相关性白内障在白内障中的比例最高。紫外线和氧化应激被认为是白内障形成的关键因素。年龄相关性白内障与氧化应激之间的关系已被证实。氧化应激是指外源性或内源性ROS的破坏超出细胞的抗氧化能力,从而影响细胞的信号转导系统或随后破坏大分子,如核酸,蛋白质和脂质。氧化应激在调节与细胞周期,迁移和细胞死亡相关的正常生理功能中起关键作用。已研究证明氧化应激可诱导晶状体上皮细胞(LECs)凋亡和自噬,但年龄相关性白内障形成过程中的分子机制仍不清楚。自噬是一个高度保守的过程,涉及蛋白质,脂质和细胞器的降解,从而影响营养循环。几乎所有细胞都存在基础自噬,以维持细胞稳态。自噬失调与多种疾病有关,自噬在疾病进展中的作用是双重的。最近的研究发现自噬可以在保持晶状体透明性方面发挥非常重要的作用。此外,自噬还可以参与调节遗传性白内障和年龄相关性白内障的病理生理过程。其中ATG3被认为是介导线粒体稳态的自噬的重要调节剂,据报道它参与了自噬和细胞活力的调节。许多的研究表明,自噬可以由microRNA控制。有表明micro RNA在年龄相关性白内障中起作用。MiRNA是具有20?24个核苷酸的非编码RNA,它们通过结合m RNA的3’UTR区来抑制基因表达,例如m RNA降解和翻译抑制。MiRNA已经被证明可以调节细胞增殖,转移,细胞凋亡和自噬。在哺乳动物中,let-7被称为分化的维持者,其异常的调节和表达与疾病的进展有关。本研究旨在探索let-7c-3p在年龄相关性白内障中的作用,年龄相关性白内障中差异表达的let-7c-3p是否会影响自噬和凋亡。探讨在氧化应激下let-7c-3p在与年龄有关的白内障形成过程中对LECs自噬的调节作用。此外,研究let-7c-3p调控LECs自噬的分子机制,证实氧化应激下let-7c-3p通过靶向ATG3来调控人晶状体上皮细胞自噬,对揭示年龄相关性白内障形成的分子基础具有重要的意义。同时,本项研究具有重要的临床意义,可以对年龄相关性白内障的预防和诊治提供依据。方法:1、根据晶状体混浊分类系统II(LOCSII)标准,收集中国医科大学第四附属医院接受白内障超声乳化手术的年龄相关性白内障患者晶状体前囊膜上皮组织标本,共40枚。所有样本均分为两组,分为>65岁组和≤65岁组。本项研究通过医院伦理委员会批准。采用实时定量聚合酶链反应检测组织标本中let-7c-3p、ATG3的表达。利用同样的操作方法,经3次独立实验得到的数据利用公式RQ=2-??Ct的方法进行分析。采用Western blot检测组织标本中ATG3蛋白的表达。2、采用细胞株:人晶状体上皮细胞系(SRA01/04)建立人晶状体上皮细胞氧化应激体外培养模型。利用不同浓度H2O2培养SRA01/04细胞。H2O2浓度分别为0μM,25μM,50μM,100μM和150μM,于37℃,5%CO2及充分饱和湿度的培养箱内处理24h。对比不同浓度的H2O2刺激对SRA01/04细胞株活力的影响,通过CCK—8法检测;50μM H2O2设定为工作浓度处理SRA01/04细胞24h,通过FACS Calibur流式细胞仪分析细胞凋亡;实时定量聚合酶链反应、Western blot检测SRA01/04中let-7c-3p、ATG3的表达情况及差异性。3、在人晶状体上皮细胞氧化应激模型中通过转染let-7c-3p mimic和inhibitor调节let-7c-3p的表达,进而达到调控凋亡和自噬的目的。利用实时定量聚合酶链反应、Western blot检测let-7c-3p、Bcl-2、Bax3、LC3B-II和LC3B-I的表达情况;流式细胞仪检测SRA01/04的细胞凋亡率;免疫荧光检测SRA01/04中LC3B-II的表达差异。4、通过targetscan预测let-7c-3p在人晶状体上皮细胞中可能起作用的靶基因,利用Western blot检测调控let-7c-3p表达后预测靶基因在蛋白水平的表达变化。构建靶基因siRNA通过Western blot检测靶基因在人晶状体上皮细胞中的表达情况及靶基因对LC3B-II和LC3B-I的表达影响。利用双荧光素酶报告基因技术,检测let-7c-3p与预测靶基因之间的关系。采用SPSS17.0软件进行统计学分析;所有实验均重复3次,数据以均数±标准差(mean±SD)表示;数据的显著性比较采用ANOVA方差分析及独立样本t检验,P<0.05为差异有统计学意义。结果:1、年龄相关性白内障晶状体前囊膜组织标本中检测发现>65岁组的let-7c-3p表达水平明显低于≤65组,>65岁组的ATG3表达水平高于≤65岁组。let-7c-3p、ATG3表达水平与年龄相关性白内障程度呈一定的相关性。(P<0.05)2、人晶状体上皮细胞体外培养模型中,与control组对比,H2O2组中ATG3表达升高;H2O2组中let-7c-3p表达水平明显低于control组。(P<0.05)3、CCK8法检测不同浓度过氧化氢处理的SRA01/04细胞存活率的结果显示过氧化氢浓度越高,细胞的存活率越低。(P<0.05)4、流式细胞仪检测H2O2实验组SRA01/04细胞凋亡率较NC组显著增加。mimic NC组和let-7c-3p mimic组比较,SRA01/04细胞凋亡率由18.50%降至7.70%。inhibitor NC组和let-7c-3p inhibitor组的SRA01/04细胞凋亡率由20.40%升至26.02%;H2O2、let-7c-3p表达显著影响细胞凋亡。(P<0.05)5、Western blot检测结果H2O2组与NC组相比,Bcl-2蛋白表达下调,Bax蛋白上调;let-7c-3p mimic组和mimic NC组相比,Bcl-2蛋白上调,Bax蛋白下调;与流式细胞仪检测结果一致,let-7c-3p可以抑制氧化应激下SRA01/04细胞的凋亡。(P<0.05)6、Western blot检测和免疫荧光分析H2O2组与NC组相比,LC3-II表达上调,LC3-II和LC3-I蛋白比例显著升高;let-7c-3p mimic组和mimic NC组相比,LC3-II和LC3-I蛋白的比例显著下降;let-7c-3p inhibitor组比inhibitor NC组中LC3-II表达上调,LC3-II和LC3-I蛋白的比例显著升高;let-7c-3p能抑制H2O2诱导SRA01/04细胞的自噬。(P<0.05)7、验证生物信息学数据库targetscan预测let-7c-3p可靶向结合基因ATG3 3’UTR,检测调控let-7c-3p表达后ATG3表达变化。当let-7c-3p下调时,ATG3 mRNA和蛋白表达增加,而当let-7c-3p上调时,ATG3 mRNA和蛋白表达降低。(P<0.05)8、si-ATG3组与si-control组相比,LC3-II表达下调,LC3-II和LC3-I蛋白的比例降低。结果表明ATG3促进了氧化应激下SRA01/04细胞自噬。(P<0.05)9、双荧光素酶报告基因技术检测荧光素酶报告基因检测显示ATG3的3’UTR和let-7c-3p模拟物共表达时,荧光素酶活性明显下降;ATG3的3’UTR和let-7c-3p抑制剂共表达时,荧光素酶活性明显增强。证明let-7c-3p与ATG3 mRNA直接结合。let-7c-3p通过靶向调控氧化应激下人晶状体上皮细胞中的ATG3,来调控自噬。(P<0.05)结论:1、let-7c-3p在年龄相关性白内障组织和人晶状体上皮细胞中表达下调。ATG3在年龄相关性白内障组织和人晶状体上皮细胞中表达上调。let-7c-3p、ATG3表达水平与年龄相关性白内障程度呈一定的相关性。2、氧化应激诱导人晶状体上皮细胞ATG3表达,促进自噬、凋亡的发生。3、人晶状体上皮细胞氧化应激体外培养模型中,let-7c-3p通过靶向调控ATG3抑制人晶状体上皮细胞自噬的发生。4、let-7c-3p抑制氧化应激下人晶状体上皮细胞的凋亡,对人晶状体上皮细胞起保护作用。
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