miR-128-1-5p靶向CADM1在缺硒性肉鸡VECs中紧密连接作用机制的研究

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:ywbll
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硒是动植物生命进程中不可或缺的必需微量元素之一,硒能够保护心血管抵抗氧化应激、炎症等损伤。机体缺硒或者硒含量较低时,既影响动物的生长发育,又严重制约着动物的健康水平。随着生命科学技术的快速发展,关于缺硒性哺乳动物的生物学功能的研究已有很多,但是对于禽类的缺硒性损伤如渗出性素质等研究有待深入。同时细胞分子生物学与基因工程等新型技术的相互结合也使得结合miRNA等非编码RNA对与禽类缺硒性疾病发病机理进行探讨的方式,得到了研究人员的关注,因此将miRNA的研究方法应用到畜禽疾病的研究上就显得尤为重要。miRNA作为一类非编码短链RNA(2025 nt),通过转录抑制的方式调节转录后靶基因mRNA的表达。虽然miRNA有许多功能不同的家族分类,但在其5’末端的部位均含有一个被称为“种子”的序列,种子序列与mRNA序列之间的高度互补性是miRNA靶向的重要决定因素。其中的miR-128家族参与调控血管内皮生长因子通路、血管的生成及上皮细胞和内皮细胞间骨架的形成。静脉内皮细胞(VECs)是动物体内介导物质交换的重要屏障,在血液的胶体渗透压稳态、营养物质的转运和调节血管张力方面发挥着重要的作用。VECs细胞间形成的紧密连接等是介导旁细胞通路运输的重要结构基础,硒缺乏是否影响紧密连接参与禽类血管损伤的临床症状(渗出性素质)的发生有待证实。本试验根据实验室前期构建的缺硒性肉鸡miRNA调控网络中静脉组织子网,从众多候选miRNA中筛选出一个在缺硒胁迫下静脉组织中差异表达的miRNA,miR-128-1-5p,通过透射电镜对静脉组织进行超微结构的观察结果,结合生物信息学预测、qRT-PCR及双荧光素酶报告基因方法,对miR-128-1-5p潜在靶基因进行分析筛选。应用qRT-PCR和western blot技术,验证VECs中敲低/过表miR-128-1-5p,对于紧密连接功能和细胞旁路通透性的影响;同时应用流式细胞术检测其对于细胞周期的影响。主要研究成果如下:(1)硒缺乏导致肉鸡静脉组织及细胞间紧密连接结构损伤。低硒日粮饲喂的肉鸡的结构观察结果显示,静脉组织损伤,局部有炎性细胞浸润,VECs两相邻细胞间间隙扩大,连接结构受损。证明硒缺乏引起静脉组织损伤、细胞崩解、胞间的连接结构受损。(2)miR-128-1-5p靶基因的确定。根据实验室组学结果,从中筛选出一个在缺硒胁迫下静脉组织中差异表达显著的miRNA,miR-128-1-5p,通过生物信息学预测、qRT-PCR、western blot及双荧光素酶报告基因方法,对其潜在靶基因进行分析筛选,结合KEGG通路富集信息及String蛋白互作信息综合缺硒渗出性素质现象,最终选取并确认了紧密连接功能相关基因CADM1为miR-128-1-5p靶蛋白,mRNA和蛋白水平上均存在靶向关系。(3)体外VECs试验验证miR-128-1-5p能够调控紧密连接通路。本研究在体外成功培养的VECs中构建的敲低/过表达miR-128-1-5p模型,通过靶向CADM1基因对ZO-1介导的紧密连接通路中各关键基因的表达水平进行分析发现,过表达miR-128-1-5p确实能够调控紧密连接通路,使细胞收缩。(4)体内缺硒性渗出性素质肉鸡模型验证硒调控紧密连接通路。通过qRT-PCR和western blot技术对缺硒性肉鸡模型的静脉组织中CADM1及ZO-1介导的紧密连接通路中各关键基因的表达水平进行分析发现,硒缺乏会导致miR-128-1-5p表达量升高,影响靶基因CADM1的表达,进而调控ZO-1介导的紧密连接通路,使细胞收缩,细胞间间距增大。(5)miR-128-1-5p调控细胞旁路通透性变化。以FITC标记的4-kDa和70-kDa的葡聚糖检测敲低/过表达miR-128-1-5p的VECs旁路通透性发现,过表达miR-128-1-5p无论是4-kDa或70-kDa葡聚糖的通透性均显著增加;而敲低miR-128-1-5p导致4-kDa或70-kDa葡聚糖的荧光强度均显著减弱。在使用了Fasudil抑制剂后,VECs对于4-kDa或70-kDa葡聚糖的通透性也有降低,几乎恢复到了正常水平。HRP示踪试剂与葡聚糖试验测结果一致,表明VECs屏障功能受损与过表达miR-128-1-5p密切相关。(6)miR-128-1-5p调控细胞周期分布。通过流式细胞术分析敲低/过表达的miR-128-1-5p引起的细胞周期分布变化,结果显示过表达miR-128-1-5p能够有效的增加G1期细胞数量,而敲低miR-128-1-5p则使S期及G2/M期细胞数量大大增加,提示miR-128-1-5p表达量增加可以造成VECs G1期的阻滞,而Fasudil抑制剂对细胞周期阻滞能够起一定得缓解作用。综上所述,硒缺乏可以破坏肉鸡静脉组织细胞间屏障功能的紧密连接结构。通过一系列分析,硒缺乏时高表达的miR-128-1-5p能够通过靶向CADM1调控ZO-1介导的紧密连接通路,导致VECs收缩,紧密连接结构发生变化,细胞旁路稳态变化,内皮屏障功能受损,并且诱导了细胞周期G1期阻滞。本研究填补了缺硒性渗出性素质肉鸡致病机理的研究空白,为丰富miRNA与紧密连接通路之间调控关系的研究,了解细胞屏障功能机制提供了一个新的研究方向。
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