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[背景]
心脑血管疾病的发生发展被认为与血管内皮细胞衰老密切相关,与衰老或长寿相关的基因在维持血管功能方面扮演重要角色。肌细胞增强因子2A(Myocyteenhancerfactor2A,MEF2A)在促进内皮细胞及内皮祖细胞增殖和维持内皮正常功能方面发挥重要作用,MEF2A的功能缺失突变与冠心病的发生紧密相关,也直接导致心脏发育缺陷。MEF2A还参与细胞呼吸链相关分子的表达调控,对细胞的能量代谢十分重要,呼吸链的破坏或功能异常可导致细胞凋亡或衰老。内皮细胞衰老导致的血管老化在老年相关疾病的发生发展中扮演关键角色,大量证据显示MEF2A与多种老年相关疾病有关,但相关的分子机制尚不清楚。本课题组在前期研究中发现MEF2A在连续传代的血管内皮细胞中的表达随着传代数的增加而下降,用siRNA抑制MEF2A的表达可加速血管内皮细胞衰老。可见,MEF2A可能有延缓血管内皮细胞衰老的功能,对心脑血管等老年性疾病可能有保护作用。
[目的]
揭示MEF2A在血管内皮细胞衰老中的作用及分子机制,以及MEF2A的血浆水平与CAD发生风险的关系。
[研究方法]
1.利用基因表达芯片分析在人冠状动脉内皮细胞(HCAEC)中用siRNA敲低MEF2A后的基因表达谱变化,并利用生物信息学分析差异表达基因富集通路及调控网络,挑选可能参与细胞衰老调控的靶基因。
2.利用MEF2A特异的siRNA和MEF2A过表达质粒分别转染HUVEC,利用senescenceassociatedbetagalactosidase(SA-β-gal)染色法检测细胞的衰老表型,利用MTS检测细胞活力变化,利用荧光定量PCR(q-PCR)和Western-Blot分别检测基因在mRNA和蛋白水平的表达变化。
3.利用过氧化氢(H2O2)处理HUVEC,建立氧化应激诱导的细胞衰老模型。
4.利用在线软件LASAGNA-Search2.0预测PIK3CG和PIK3CA近端启动子中潜在的MEF结合位点;利用双荧光素酶报告基因分析MEF2A对PIK3CG和PIK3CA启动子载体活性的影响。利用ChIP实验检测MEF2A是否与PIK3CG和PIK3CA启动子区的潜在的MEF2结合位点相互作用。
5.利用MEF2A酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒检测冠心病组(CAD)和正常组(Control)个体MEF2A的血浆水平。
[结果]
1.基因芯片结果显示,在HCAEC中抑制MEF2A的表达改变了细胞增殖和炎症相关通路的基因表达谱,下调PIK3CG基因的表达。
2.在HUVEC中抑制MEF2A的表达导致SA-β-gal染色阳性细胞显著增多,细胞活力显著下降,PIK3CA、PIK3CG、p-AKT和SIRT1的表达水平明显降低,P53表达升高。
3.在HUVEC中过表达MEF2A导致SA-β-gal染色阳性细胞显著减少,细胞活力显著升高,PIK3CA、PIK3CG、p-AKT和SIRT1的表达水平明显升高,P53表达下降。过表达MEF2A的同时加入PI3K抑制剂,消除了过表达MEF2A对细胞表型和下游基因表达水平的影响。
4.H2O2处理HUVEC促进细胞衰老,下调MEF2A、PIK3CA、PIK3CG、p-AKT和SIRT1的表达。当在HUVEC中过表达后再用H2O2处理,H2O2诱导的细胞衰老被抑制,PIK3CA、PIK3CG、p-AKT和SIRT1没有发生显著变化。
5.双荧光素酶报告基因分析结果显示PIK3CA和PIK3CG的野生型启动子载体受MEF2A激活转录,而PIK3CA和PIK3CG的突变型启动子载体不受MEF2A的转录调控。ChIP实验证明MEF2A可与PIK3CA和PIK3CG近端启动子区潜在的MEF2结合位点结合。
6.冠心病患者的MEF2A血浆水平显著低于对照组,且随疾病严重程度增加呈下降趋势。在正常对照组中,MEF2A的血浆水平与年龄呈负相关。
[结论]
MEF2A可直接调控PIK3CA和PIK3CG的表达,其延缓血管内皮细胞衰老的重要分子机制是通过PI3K/p-AKT信号通路上调SIRT1的表达。MEF2A的血浆水平降低可增加CAD的发生风险。
心脑血管疾病的发生发展被认为与血管内皮细胞衰老密切相关,与衰老或长寿相关的基因在维持血管功能方面扮演重要角色。肌细胞增强因子2A(Myocyteenhancerfactor2A,MEF2A)在促进内皮细胞及内皮祖细胞增殖和维持内皮正常功能方面发挥重要作用,MEF2A的功能缺失突变与冠心病的发生紧密相关,也直接导致心脏发育缺陷。MEF2A还参与细胞呼吸链相关分子的表达调控,对细胞的能量代谢十分重要,呼吸链的破坏或功能异常可导致细胞凋亡或衰老。内皮细胞衰老导致的血管老化在老年相关疾病的发生发展中扮演关键角色,大量证据显示MEF2A与多种老年相关疾病有关,但相关的分子机制尚不清楚。本课题组在前期研究中发现MEF2A在连续传代的血管内皮细胞中的表达随着传代数的增加而下降,用siRNA抑制MEF2A的表达可加速血管内皮细胞衰老。可见,MEF2A可能有延缓血管内皮细胞衰老的功能,对心脑血管等老年性疾病可能有保护作用。
[目的]
揭示MEF2A在血管内皮细胞衰老中的作用及分子机制,以及MEF2A的血浆水平与CAD发生风险的关系。
[研究方法]
1.利用基因表达芯片分析在人冠状动脉内皮细胞(HCAEC)中用siRNA敲低MEF2A后的基因表达谱变化,并利用生物信息学分析差异表达基因富集通路及调控网络,挑选可能参与细胞衰老调控的靶基因。
2.利用MEF2A特异的siRNA和MEF2A过表达质粒分别转染HUVEC,利用senescenceassociatedbetagalactosidase(SA-β-gal)染色法检测细胞的衰老表型,利用MTS检测细胞活力变化,利用荧光定量PCR(q-PCR)和Western-Blot分别检测基因在mRNA和蛋白水平的表达变化。
3.利用过氧化氢(H2O2)处理HUVEC,建立氧化应激诱导的细胞衰老模型。
4.利用在线软件LASAGNA-Search2.0预测PIK3CG和PIK3CA近端启动子中潜在的MEF结合位点;利用双荧光素酶报告基因分析MEF2A对PIK3CG和PIK3CA启动子载体活性的影响。利用ChIP实验检测MEF2A是否与PIK3CG和PIK3CA启动子区的潜在的MEF2结合位点相互作用。
5.利用MEF2A酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒检测冠心病组(CAD)和正常组(Control)个体MEF2A的血浆水平。
[结果]
1.基因芯片结果显示,在HCAEC中抑制MEF2A的表达改变了细胞增殖和炎症相关通路的基因表达谱,下调PIK3CG基因的表达。
2.在HUVEC中抑制MEF2A的表达导致SA-β-gal染色阳性细胞显著增多,细胞活力显著下降,PIK3CA、PIK3CG、p-AKT和SIRT1的表达水平明显降低,P53表达升高。
3.在HUVEC中过表达MEF2A导致SA-β-gal染色阳性细胞显著减少,细胞活力显著升高,PIK3CA、PIK3CG、p-AKT和SIRT1的表达水平明显升高,P53表达下降。过表达MEF2A的同时加入PI3K抑制剂,消除了过表达MEF2A对细胞表型和下游基因表达水平的影响。
4.H2O2处理HUVEC促进细胞衰老,下调MEF2A、PIK3CA、PIK3CG、p-AKT和SIRT1的表达。当在HUVEC中过表达后再用H2O2处理,H2O2诱导的细胞衰老被抑制,PIK3CA、PIK3CG、p-AKT和SIRT1没有发生显著变化。
5.双荧光素酶报告基因分析结果显示PIK3CA和PIK3CG的野生型启动子载体受MEF2A激活转录,而PIK3CA和PIK3CG的突变型启动子载体不受MEF2A的转录调控。ChIP实验证明MEF2A可与PIK3CA和PIK3CG近端启动子区潜在的MEF2结合位点结合。
6.冠心病患者的MEF2A血浆水平显著低于对照组,且随疾病严重程度增加呈下降趋势。在正常对照组中,MEF2A的血浆水平与年龄呈负相关。
[结论]
MEF2A可直接调控PIK3CA和PIK3CG的表达,其延缓血管内皮细胞衰老的重要分子机制是通过PI3K/p-AKT信号通路上调SIRT1的表达。MEF2A的血浆水平降低可增加CAD的发生风险。