miR-107和Shh调控大鼠脑梗塞后血管新生以及血管新生成熟的机制研究

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[目的]阐明 miR-107信号途径在脑梗死后促进血管新生的作用和特点,筛选验证miR-107直接靶点以及下游调控通路,探讨miR-107调控血管内皮生长因子(VEGF)从而促进血管新生的分子学机制。揭示Shh信号与VEGF、血管生成素-1(Ang-1)和Ang-2的相关性,研究Sonic Hedgehog(Shh)信号协同调控VEGF、Ang-1和Ang-2的分子机制。明确脑梗死后,miR-107对血管新生的调控作用,以及Shh信号通路对新生血管成熟的作用,为脑梗死治疗中血管新生和重建的靶向治疗提供理论依据。  [方法]本研究包括体内、体外两部分。体内:建立大鼠大脑中动脉梗塞模型(MCAO),并分为未处理的组(对照组),假手术组及给药组。体外:培养脑微血管内皮细胞  (RBMECs)、人脐静脉内皮细胞(HUVECs)和神经胶质细胞(astrocytes),并在糖氧剥夺模型(OGD)条件下进行机制研究。  ①分别在体内、体外采用免疫荧光、Western Blo t、RT-PCR观察miR-107表达水平、Shh-VEGF/Ang-1/Ang-2表达水平,分析 Shh信号与VEGF、Ang-1和Ang-2表达水平的相关性,观察VEGF、Ang-1和Ang-2在糖氧剥夺条件下的时间变化规律。②采用划痕实验、Transwell、BD基质胶管腔形成观察miR-107对RBMECs和HUVECs的迁移及管腔形成的作用。③应用基因芯片、miRanda,RNAhybrid和Tar-getScan三大基因库比对,双荧光素酶实验筛选验证miR-107下游靶基因。④体内经侧脑室注射Agomir-107、AntagomiR-107;体外构建慢病毒,稳定转染干预调控miR-107表达,观察对血管新生数目,以及下游靶基因Dicer-1、下游信号通路VEGF的调控。⑤星形胶质细胞外源性给予Shh类似物或Shh抑制剂5EI/环王巴明,采用Western Blot、RT-PCR验证 VEGF、Ang-1和Ang-2表达水平时间上的变化。⑥构建慢病毒,稳定转染星形胶质细胞上调或者下调Gli-1或NR2F2,探讨Shh同步调控VEGF、Ang-1和Ang-2的分子机制。  [结果]  1.大鼠MCAO后3-7d,miR-107表达水平升高,侧脑室注射外源性抑制miR-107表达发现血管新生数目明显减少。  2.上调或者下调脑微血管内皮细胞(RBMECs)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中miR-107水平,可显著提高或降低内皮瞎报迁移和进管腔形成能力。  3.糖氧剥夺(OGD)模型下,上调内皮细胞miR-107表达可显著提高其VEGF165(4)蛋白和mRNA表达水,但miR-107调控星形胶质细胞中VEGF165(4)表达不明显。  4.通过基因芯片筛选出96个miR-107下游靶基因,其中双荧光素酶证实Dicer-1为miR-107直接靶点。阻断Dicer-1后,OGD条件下降低内皮细胞中miR-107表达,miR-107不能引起VEGF165(4)表达水平的变化。  5.大鼠MCAO后侧脑室给予miR-107可明显增加血管数目,减少梗塞体积、miR-107或可作为血管新生的治疗靶点。  6.糖氧剥夺(OGD)模型下,星形胶质细胞VEGF、Ang-2表达水平明显升高,Ang-1表达水平无明显变化,三者表达水平在时间轴上不同步。  7.外源性给予Shh可在1h内提高星形胶质细胞中VEGF、Ang和Ang-2表达水平,并且与VE GF表达水平升高的时间点相一致。  8.星形胶质细胞中下调NR2F2信号分子,则可阻断Shh对VEGF/Ang-1/Ang-2调控作用,而阻断经典的Gli-1信号途径,发现Shh对VEGF/Ang-1/Ang-2调控作用未受影响。  [结论]  ①大鼠MCAO后,miR-107作为促进血管新生的重要信号分子,可通过直接结合Dicer-1提高内皮细胞源性VEGF165(4)表达水平,提高 RBMECs和HUVECs的迁移能力,促进血管新生,从而显著减少脑梗塞体积。②在血管新生的基础上,S hh可通过非经典信号途径NR2F2,调控VEGF、Ang-1、Ang-2表达水平同步提高,促使新生血管成熟。对以上两方面分子机制的深入研究,期望为脑梗塞后血管新生作为治疗靶点提供依据。  [创新与不足]  创新之处:  1.将调控 mic roRN A作为促进血管新生的新靶点,探索促进脑卒中后脑血流灌的新策略。探套miR-107对RBMECs和HUVECs迁移能力及管腔形成的影响,发现miR-107调控血管新生的作用。  2.采用基因芯片(ge ne c hip)实验筛选miR-107的下游靶基因,并通过双荧光素酶验证Dicer-1为miR-107下游直接靶基因。  3.证实miR-107通过直接结合Dicer-1调控VEGF164,促进血管新生的分子机制。明确脑梗死后miR-107对受损脑组织的保护作用,以及外源性给予miR-107促进脑梗塞大鼠神经功能评分恢复的作用,为治疗脑梗死提供新靶点和新思路,具有重要的临床价值和广阔的发展前景。  4.探索脑缺血后 Shh与传统血管生成因子家族 VEGF和Angs的相关性,通过比较 Shh信号与 VEGF和Angs促进血管新生的各自特点,采用基因沉默的方法,明确 VEGF和Angs是否为 Shh的下游,阐明 Shh可能是促进脑梗塞后血管成熟的更加理想的信号途径。  不足之处:  在探讨Shh协同调控VEGF、Ang-2和Ang-1部分虽深入探讨了分子调控机制,但未在动物体内验证脑梗死后Shh对新生血管成熟的促进作用以及梗塞面积的保护作用,此部分有待进一步研究。
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