miR-29a靶向调控NLRP3对高糖下足细胞焦亡的作用和机制研究以及维持性血液透析患者死亡的影响因素分析

来源 :昆明医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yueyegg
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第一部分糖尿病肾病miRNA-mRNA调控网络的生物信息学分析[目的]糖尿病肾病(DN)是糖尿病严重的微血管并发症。本部分研究利用生物信息学的方法对DN基因以及miRNA表达谱进行差异分析构建miRNA-mRNA调控网络,以寻找新的DN分子标志物及可能的治疗靶点,为DN的进一步诊治提供依据。[方法]1.从NCBI的GEO数据库下载糖尿病肾病基因表达数据集GSE30528,miRNA表达谱数据集GSE51674数据,并对数据进行处理。2.差异表达分析,根据校正后p值和|log 2 FC|值确定差异表达基因(DEGs)和差异表达 miRNA(DEmiRNAs)。3.使用STRING在线数据库筛选DEG蛋白质产物的蛋白质-蛋白质相互作用对(PPI),Cytoscape用于构建PPI网络。用Cytoscape提供的MCODE插件识别PPI网络中的主要模块。4.使用DAVID在线数据库对模块中的差异基因进行GO和KEGG功能富集分析。5.生物信息学预测软件miRanda、RNAhybrid预测DEG的靶miRNA并取交集,从DEmiRNA列表中筛选出DEG的预测靶标,获得miRNA-mRNA作用对,使用Cytoscape构建miRNA-mRNA调控网络。6.miRNA-mRNA网络中筛选出连接度最高的DEGs并与其相关的miRNA。[结果]1.在GSE30528数据集中,共筛选出1153个DEG;在GSE51674数据集中,共筛选出 107 个 DEmiRNA。2.据STRING数据库构建了由1076个DEG和7839个相互作用对组成的PPI网络。MCODE确定的得分靠前的3个模块由下调50个基因产物及上调106个基因产物组成。3.对上下调DEG的GO生物学过程分析结果表明,差异基因参与了炎症反应、免疫反应、凋亡过程、细胞增殖、程序性细胞死亡、MAPK级联反应、ERK1\2级联、NF-κB转录因子活性、细胞外基质的组织等过程的调控;对上下调DEG的KEGG功能富集分析结果表明,这些差异基因参与了 ECM-受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、补体和凝血级联反应、Ras信号通路、细胞黏附分子、原发性免疫缺陷等。4.前3个模块的138个DEG被84个DEmiRNA所靶向,它们的相互作用对构建形成miRNA-mRNA调控网络。其中NLRP3在该调控网络中连接度最高,miRNA-29a是NLRP3的相互作用靶标,与对照样品比较,DN中miRNA-29a的表达上调约3倍。[结论]通过对糖尿病肾病的miRNA、mRNA数据集分析,构建了由许多潜在的相互作用对构成的miRNA-mRNA调控网络,其中NLRP3连接度最高,最终确定了miRNA-29a-NLRP3靶向作用关系,通过功能富集分析并结合文献,确定它们可能在调控程序性细胞坏死方面发挥作用。第二部分miR-29a靶向调控NLRP3抑制高糖下足细胞焦亡促进自噬并抑制凋亡的机制研究[目的]1.高糖下肾小球足细胞的焦亡、自噬及凋亡三者间的关系;2.在足细胞中验证所筛选的miRNA-29a-NLRP3靶向关系;3.观察miRNA-29a对高糖下足细胞焦亡、自噬及凋亡水平的调控。[方法]1.细胞培养传代、分化、同步化、转染及分组:采用成熟的小鼠肾小球足细胞株(购自ATCC公司),细胞于含20U/ml γ-干扰素、5%胎牛血清1640培养基中,在33℃细胞培养箱中培养传代。然后将细胞转入不含γ-干扰素的5%胎牛血清1640培养基,37℃培养使足细胞分化10-14天后使用。种植于平皿的细胞在不含胎牛血清的DMEM培养液中培养24小时,使其同步化,根据不同的实验目的进行分组与设计。①足细胞中焦亡、自噬、凋亡调控关系:正常对照组(5.5mM),高糖凋亡组(30 mM),高糖凋亡加NSA(焦亡抑制剂)组,高糖凋亡加3MA(自噬抑制剂)组,高糖凋亡加ZVAD-FMK(凋亡抑制剂)组。细胞转染及分组,用脂质体2000转染miRNA-29a-mimics以及 negative control mimics。②用于靶点验证时,分为 miRNA-29a mimics、miRNA-29a negative control两组。③miRNA-29a过表达对调控足细胞的焦亡、自噬、凋亡及增殖能力,分为正常对照组、高糖组、miRNA-29a-mimics组。2.实验①时:CCK8测各组细胞增殖;Western blot测高糖下足细胞焦亡蛋白caspase-1的表达变化;qRT-PCR测各组自噬分子LC3-II及焦亡标志分子IL-18、IL-1β、caspase-1和GSDMD mRNA表达;流式细胞仪Annexin V-FITC/PI双染法检测细胞凋亡。3.实验②时:qRT-PCR测高糖下足细胞的miRNA-29a表达变化;Western blot测高糖下足细胞NLRP3的表达变化;双荧光素酶实验验证miRNA-29a-NLRP3相互作用。4.实验③时:CCK8测miRNA-29a过表达时足细胞增殖变化;qRT-PCR测miRNA-29a过表达组自噬分子LC3-II及焦亡标志分子caspase-1、IL-18、IL-1β mRNA表达;流式细胞仪Annexin V-FITC/PI双染法检测细胞凋亡。5.实验数据采用SPSS 23.0软件进行统计分析,符合正态分布的计量数据用x±s表示,两组间比较用t检验,多组间比较用单因素方差分析,P<0.05被认为差异具有统计学意义,所有实验均重复3次。GraphPad Prism 7对实验数据进行绘制。[结果]1.实验①:高糖凋亡组足细胞增殖活性在24h、48h、72h、96h均低于正常对照组(P<0.05);ZVAD-FMK、NSA可明显提高足细胞在高糖环境中增殖活性,减少细胞凋亡(P<0.05);而3MA可抑制足细胞高糖下的增殖活性,增加细胞凋亡(P<0.05)。与正常糖对照组比较,高糖组中焦亡蛋白caspase-1表达上调(P<0.05)。与高糖组相比,NSA处理组足细胞中自噬标志分子LC3-Ⅱ mRNA的表达显著上调(P<0.01),3MA处理组足细胞LC3-Ⅱ的表达明显降低(P<0.01),NSA处理组足细胞中焦亡标志分子IL-18、IL-1β、caspase-1和GSDMD mRNA的表达明显下调(P<0.01)。高糖组足细胞早期凋亡率高于正常对照组,而ZVAD-FMK处理、NSA处理可明显降低足细胞在高糖环境中凋亡率,而3MA可明显升高足细胞的凋亡率。2.实验②:高糖组的miRNA-29a表达水平显著低于正常对照组(P<0.01),而NLRP3表达水平显著高于正常对照组(P<0.05)。NLRP3野生型载体与miRNA-29a mimics共转染组相比于对照组荧光素酶活性明显下降(P<0.01);而NLRP3突变型载体与miRNA-29a mimics共转染组相比于对照组荧光素酶活性无明显变化。miRNA-29a mimics组相比于其阴性对照组,NLRP3的表达水平显著下调(P<0.01)。这表明miRNA-29a可直接靶向抑制足细胞中NLRP3的表达。3.实验③:高糖组足细胞增殖活性在24h、48h、72h、96h均低于正常对照组,增加细胞凋亡(P<0.05);而miRNA-29a mimics可明显提高足细胞在高糖环境中增殖活性,减少细胞凋亡(P<0.05)。与高糖组相比,miRNA-29a mimics组足细胞中自噬标志分子LC3-II mRNA的表达水平上调,焦亡标志分子IL-18、IL-1β、caspase-lmRNA的表达明显下调,并降低足细胞凋亡率。[结论]1.高糖作用下足细胞焦亡、凋亡水平增加;焦亡抑制剂可以上调高糖下足细胞自噬水平,并可以下调其细胞凋亡;自噬抑制剂可以上调细胞凋亡;而凋亡抑制剂不能调控高糖下足细胞自噬、焦亡。即焦亡组分可负调控足细胞自噬水平并正调控凋亡,自噬组分可负调控足细胞凋亡。2.高糖作用下足细胞miRNA-29a水平下调;miRNA-29a可直接靶向作用于NLRP3。3.miRNA-29a可靶向NLRP3下调高糖环境下足细胞的焦亡,减轻炎症反应,上调足细胞的自噬水平并下调凋亡,发挥对足细胞的保护作用,这为DN治疗靶点提供新的策略与实验基础。第三部分维持性血液透析患者死亡的影响因素分析[目的]分析维持性血液透析住院患者死亡终点事件的影响因素,为改善维持性血液透析患者的长期预后提供理论依据。[方法]回顾性队列研究。纳入2011年1月至2020年7月在昆明医科大学第一附属医院本部血液透析中心规律血透大于3个月的252例终末期肾脏病(ESRD)住院患者。收集患者人口学资料、临床一般资料、实验室指标、心脏彩超检查结果。Kaplan-Meier法估计生存率,Log-rank检验比较组间差异,Cox回归分析维持性血液透析患者死亡的影响因素。[结果]1.研究共纳入252例ESRD血液透析住院患者,纳入患者平均年龄55.43±16.85岁,男性63.5%,合并糖尿病患者占32.5%;透析病因排列靠前的为:糖尿病肾病(29.4%),其次为原发性肾小球疾病(18.3%)。中位随访时间21.5月,死亡80例(31.75%)。2.死亡组年龄、铁蛋白(FRT)、活化部分凝血活酶时间(APTT)、估计肾小球滤过率(eGFR)高于存活组,白蛋白(ALB)、血肌酐(Scr)、甲状旁腺激素(PTH)、每博输出量(SV)、Kt/V低于存活组(P<0.05)。其余指标差异无统计学意义。3.KM生存曲线显示维持性血液透析患者的1年、3年、6年的生存率分别为79.1%、62.2%、47.1%。其中位生存时间为70.3个月。4.Log-rank检验显示中位数分组年龄、SV、ALB、LDL-C、APTT、总铁结合力(TIBC)、FRT、转铁蛋白(TRF)及性别、合并2型糖尿病组间比较P<0.05。5.多因素 Cox 回归分析表明:年龄(HR 5.228,95%CI 1.575-14.166)、SV(HR 0.208,95%CI 0.072-0.595)、LDL-C(HR 0.269,95%CI 0.096-0.758)、FRT(HR 4.65,95%CI 1.532-14.118)与维持性血液透析患者的死亡终点预后独立相关(P<0.05)。[结论]本中心1年、3年、6年的生存率分别为79.1%、62.2%、47.1%。年龄、SV、LDL-C、FRT与维持性血液透析患者预后独立相关(P<0.05)。年龄、FRT是维持性血液透析患者死亡终点事件的危险因素;SV、LDL-C是维持性血液透析患者预后的独立保护因素。
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