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背景:伴随着人们膳食结构和生活方式变化,近年来急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)的发病率呈上升趋势,在全球范围内每年患病人数大约150万人,且发病人群倾于年轻化[1]。心肌梗死主要是由冠状动脉粥样硬化发展为冠状动脉阻塞和长期心肌缺血所致,并可诱发心律失常、心功能不全、心力衰竭、甚至心源性休克等相关病症。心肌梗死对心肌细胞的损伤主要表现为缺血、缺氧性损伤,现阶段有大量的研究表明环状RNA(Circ RNAs)参与了心肌细胞缺氧损伤的病理过程。Circ RNAs是最常见的非编码RNAs(Nc RNAs)之一,在生命的过程中具有重要的调控作用。Circ RNAs可以对miRNA发挥海绵作用参与转录或转录后调控。既往研究发现Circ RNAs在心肌细胞的死亡、凋亡、肥大等发挥着重要作用。CircJARID2已被证明是通过miR-129-5p/Celf1调节心肌肥厚[2]。然而CircJARID2在心肌细胞缺氧损伤中的具体作用尚不清楚。我们前期研究发现:缺氧可抑制心肌细胞活力并上调CircJARID2表达,并且该效应随着时间的增加而更加显著。经查阅文献及结合前期研究结果我们猜测CircJARID2参与了心肌细胞缺氧损伤。本研究对CircJARID2在缺氧诱导的心肌细胞损伤中的功能以及信号调节机制进行了相关研究。探索病理新机制可能为心肌梗死的治疗奠定分子基础,为临床治疗提供新思路。第一部分:CircJARID2在心肌细胞缺氧损伤中的表达变化及作用研究目的:(1)探讨缺氧处理后心肌细胞中CircJARID2表达变化;(2)明确CircJARID2在心肌细胞缺氧损伤中的作用;材料与方法:(1)心肌细胞缺氧损伤模型构建选取来自大鼠胚胎心肌的H9C2细胞,置于37℃培养箱中,并将培养箱中的气体比例调整为1%O2、5%CO2和94%N2,以模拟缺氧条件。并分别检测不同缺氧暴露时间的细胞活力,验证心肌细胞缺氧模型构建成功。(2)采用CCK8检测细胞活力、定量PCR方法检测CircJARID2 m RNA水平。(3)通过质粒转染H9C2细胞,利用si-CircJARID2敲低CircJARID2基因,而后暴露于缺氧环境中,采用CCK8及Edu检测细胞活力,流式细胞仪检测细胞凋亡率,Western blotting方法检测抗凋亡蛋白Bcl-2、促凋亡裂解蛋白Caspase3和Bax的表达水平,ELISA进行炎症因子分析,验证CircJARID2在H9C2细胞缺氧损伤中的作用。结果:(1)与对照组相比,暴露于缺氧环境后,H9C2细胞活力明显受到抑制,且随着缺氧时间延长,细胞活力抑制更明显。(2)与对照组相比,暴露于缺氧环境后,H9C2细胞CircJARID2 m RNA水平表达增加。且表现为与缺氧时间呈正相关。(3)用Si-CircJARID2质粒转染H9C2细胞后,CircJARID2在H9C2细胞中的表达显著下调;通过CCK8、Edu检测发现细胞在缺氧环境中活性增加;流式细胞实验中由缺氧所引起的凋亡也被减轻;此外蛋白质印迹显示,敲低CircJARID2的表达增加了缺氧处理的H9C2细胞中抗凋亡蛋白Bcl-2的表达水平,并降低凋亡蛋白Caspase 3和Bax的水平;通过ELISA实验显示,在缺氧处理后的H9C2细胞炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α的浓度升高,而敲低CircJARID2表达,炎症因子表达降低。结论:(1)在缺氧损伤的心肌细胞中CircJARID2的转录水平上调。(2)敲低CircJARID2的表达可减轻心肌细胞缺氧损伤。第二部分:CircJARID2参与心肌细胞缺氧损伤的机制研究目的:证实CircJARID2是通过miR-9-5p调控BNIP3介导心肌细胞缺氧损伤过程的科学假设。材料与方法:(1)利用ENCORI数据库筛选出下游调控基因(miR-9-5p),并对CircJARID2和miR-9-5p序列进行Starbase分析证实他们存在互补结合位点。通过双荧光素酶报告基因测定法和RNA结合蛋白免疫沉淀试验、敲低miR-9-5p在H9C2细胞中的表达,验证CircJARID2和miR-9-5p之间的相互作用。(2)通过定量PCR测定miR-9-5p在正常氧浓度环境和缺氧环境中的表达变化,明确miR-9-5p在H9C2细胞缺氧损伤过程中的变化。敲低miR-9-5p的表达后,通过CCK8及Edu检测H9C2细胞活力,流式细胞实验检测凋亡速率,蛋白质印迹实验检测抗凋亡蛋白Bcl-2、促凋亡裂解蛋白Caspase 3和Bax的表达水平,ELISA实验分析炎症因子表达,明确miR-9-5p在H9C2细胞缺氧损伤中扮演的角色。(3)采用micro T-CDS预测miR-9-5p的靶基因,并筛选出BNIP3。然后通过双荧光素酶报告基因检测miR-9-5P与BNIP3 3’UTR之间的相互作用。(4)为进一步了解BNIP3在H9C2细胞缺氧损伤中的作用,通过Western blotting方法检测BNIP3在正常氧浓度环境H9C2细胞、缺氧处理H9C2细胞中表达量。(5)随后通过慢病毒转染in-miR-9-5p敲低miR-9-5p表达后,Western blotting方法检测BNIP3水平变化,验证miR-9-5p可调控BNIP3的表达。(6)探索miR-9-5p在调节心肌细胞缺氧损伤中的作用,以及其功能是否与BNIP3有关。在缺氧处理的H9C2细胞中,通过CCK-8检测过表达miR-9-5p处理后的细胞活力。将miR-9-5p和BNIP3共转染,采用Western blotting检测Bcl-2、cleaved caspase-3及Bax表达水平;ELISA实验检测炎症因子的水平。(7)动物实验构建心肌梗死模型,通过定量PCR、ELISA实验,探索CircJARID2及炎症因子在心肌梗死小鼠中表达水平。结果:(1)Starbase分析证实CircJARID2和miR-9-5p存在互补结合位点;双荧光素酶报告基因分析表明当过表达miR-9-5p,相对荧光素酶活性在CircJARID2WT组中受到抑制,而在CircJARID2 MUT组中不受影响,RNA结合蛋白免疫共沉淀分析进一步证实了在AGO2沉淀后CircJARID2和miR-9-5p的富集;且通过in-miR-9-5p转染H9C2细胞发现,in-miR-9-5p抑制si-CircJARID2对miR-9-5p表达的刺激作用。(2)in-miR-9-5p转染H9C2细胞后,再用si-CircJARID2转染H9C2细胞。与对照组相比,CCK8及Edu实验表明H9C2细胞活力下降,流式细胞实验显示凋亡率增加;此外蛋白质印迹显示,敲低miR-9-5p降低了缺氧处理的H9C2细胞中抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,增加了促凋亡裂解蛋白Caspase 3和Bax的表达水平;ELISA炎症分析显示,炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α的浓度升高。(3)micro T-CDS预测结果显示了BNIP3 3’UTR序列中miR-9-5P的结合位点。双荧光素酶报告基因检测结果表明,miR-9-5P与BNIP3 3’UTRWT共转染后,荧光素酶活性降低,证实了miR-9-5P与BNIP3 3’UTR之间的相互作用。(4)通过Western blotting方法检测发现,与正常氧浓度处理的H9C2细胞相比,BNIP3蛋白在缺氧处理的H9C2细胞表达上调。(5)通过CCK-8检测方法发现在缺氧处理的H9C2细胞中,过表达miR-9-5p增强了细胞活力并抑制了细胞凋亡率,但是miR-9-5p和BNIP3共转染时会减弱这些影响。Western blotting方法分析发现上调BNIP3和miR-9-5p对凋亡蛋白(下调Bcl-2表达,上调cleaved caspase-3、Bax表达)的影响和caspase-3活性也增加。ELISA证明共转染BNIP3及miR-9-5p后引起的炎症细胞因子IL-1β,IL-6和TNF-α的上调。(6)心肌梗死小鼠的CircJARID2及炎症因子水平水平高于对照组。结论:(1)CircJARID2和miR-9-5p存在相互作用,且miR-9-5p是CircJARID2的靶标。(2)敲低miR-9-5p的表达,可导致暴露于缺氧条件下所致的心肌细胞损伤加重。(3)miR-9-5p通过降低BNIP3表达保护心肌细胞免受缺氧损伤。(4)CircJARID2在心肌梗死小鼠心脏组织中表达上调。