MiR-21/PARP-1通过PI3K/AKT分子信号通路影响人支气管上皮细胞的间质转化和迁移

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研究背景与目的:上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)即上皮细胞失去其功能及特征转化为间质细胞的表型,并且EMT在支气管哮喘(哮喘)气道重塑和气道纤维化发生发展过程中扮演着不可忽视的作用。Mi R-21作为参与肺部疾病病理生理学机制的主要微小RNA分子,已经有报道证实miR-21参与哮喘的进展以及人支气管平滑肌细胞增殖和迁移。并且也有关于miR-21参与肺癌细胞增殖、侵袭、转移的相关报道。相关聚腺苷二磷酸核糖聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerases,PARPs]是由18个分子组成的一种DNA修复酶,并参与DNA的损伤修复与凋亡。PARP-1作为研究最广泛的一种亚型,被证实参与过敏原诱导的气道炎症和气道高反应性。虽然目前关于EMT促进哮喘恶化方面的机制研究已经取得了不少进展,但是目前关于miR-21/PARP-1促进人支气管上皮细胞发生EMT和迁移的机制并不清楚。本课题的目的是通过构建过表达miR-21或者PARP-1的16HBE细胞,使用PI3K抑制剂LY294002,进一步探讨miR-21/PARP-1影响人支气管上皮细胞16HBE上皮间质转化和迁移的分子机制,为今后研究和治疗哮喘提供新的思路。方法:通过脂质体瞬时转染法构建过表达或敲除miR-21和过表达PARP-1或沉默PARP-1的16HBE细胞模型,然后用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)实验和Western blot法检测miR-21和PARP-1的表达水平验证16HBE细胞模型是否成功构建。用Transwell实验检测16HBE细胞损伤修复情况。通过q RT-PCR和Western blot实验检测EMT相关标记蛋白(E-cadherin,E钙粘蛋白、N-cadherin,N钙粘蛋白、Vimentin,波形蛋白)以及PI3K/AKT信号通路相关蛋白(PI3K,p-AKT,tAKT)表达水平的变化。接下来通过生物信息学分析及双荧光素酶报告实验验证miR-21和PARP-1之间的靶向调节关系。在16HBE细胞中过表达miR-21的基础上转染PARP-1质粒和敲除miR-21的基础上转染PARP-1 si RNA,同时16HBE细胞在饥饿条件下提前与PI3K抑制剂LY294002共培养后转染miR-21 mimics和PARP-1 si RNA,进一步检测16HBE细胞的损伤修复情况、EMT相关标记蛋白和PI3K/AKT信号通路相关蛋白表达水平的变化。结果:在miR-21组或siPARP-1组中,16HBE细胞的迁移能力增加、Ncadherin蛋白、Vimentin蛋白上调和E-cadherin蛋白下调(P<0.05);而在miR-21 inhibitor组或PARP-1组中,16HBE细胞的迁移能力降低、N-cadherin蛋白、Vimentin蛋白下调和E-cadherin蛋白上调(P<0.05)。转染miR-21mimics后的16HBE细胞PARP-1蛋白和m RNA的表达降低,并且PI3K蛋白、p-AKT蛋白表达上调(P<0.05);转染miR-21 inhibitor的16HBE细胞PARP-1蛋白和m RNA的表达升高,PI3K蛋白、p-AKT蛋白表达下调(P<0.05)。生物信息学分析和双荧光素酶报告实验结果证实了miR-21与PARP-1 m RNA 3’UTR相结合并促进PARP-1 m RNA 3’UTR降解(P<0.01)。PARP-1过表达能够逆转由miR-21诱导的16HBE细胞迁移能力的增加、miR-21上调的N-cadherin、Vimentin蛋白表达和下调的E-cadherin蛋白表达、miR-21上调的PI3K和p-AKT蛋白表达;在敲除miR-21的基础上沉默PARP-1,却得到相反的结果(P<0.05)。16HBE细胞在饥饿条件下提前与PI3K抑制剂LY294002共培养后过表达miR-21或沉默PARP-1。与未处理组相比,LY294002处降低PI3K蛋白和p-AKT蛋白的表达,并且LY294002可以逆转由miR-21或沉默PARP-1诱导的16HBE细胞迁移能力的增加、miR-21或沉默PARP-1上调的N-cadherin和Vimentin蛋白的表达以及下调的E-cadherin蛋白的表达(P<0.05)。结论:MiR-21靶向抑制PARP-1的表达促进人支气管上皮细胞16HBE上皮间质转化和迁移,PI3K/AKT信号通路的激活或许参与这一过程的发生,这或许可以作为治疗哮喘的靶点。
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