长链非编码RNA ANRIL对急性脑缺血再灌注损伤神经元的作用及其机制研究

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背景缺血性脑卒中(ischemia reperfusion,IS)导致的失语、偏瘫、神经功能损伤等症状,严重影响患者身心健康和生活质量。IS患者神经元损伤是导致患者神经功能障碍的重要原因,而神经元损伤较难逆转,因此保护IS患者神经元尤为重要。缺血再灌注诱发的神经炎症反应可直接导致神经元损伤,神经炎症反应还可诱发脑水肿、氧化应激等,进一步诱发神经元损伤,可见,减轻神经炎症反应是保护神经元的一个重要途径。目前,能有效保护IS患者神经元的治疗方法较少,迫切需要寻找有效保护IS患者神经元的新方法。长链非编码RNA(Long non-coding RNA,Lnc RNA)是一类转录本大于200nt的RNA片段,Lnc RNA位于细胞核或胞浆内,以RNA形式可在表观遗传学、转录调控及转录后调控等层面调控基因的表达水平及功能。近年,越来越多的相关研究证实Lnc RNA参与缺血脑灌注损伤的病理进程。长链非编码ANRIL(Long non-coding RNAANRIL,ANRIL)位于人9p21染色体,长度为126.3kb。ANRIL可参与代谢性疾病的病理过程,可减轻缺氧诱发的大鼠心肌细胞H9C2损伤。有关报道ANRIL表达在IS患者外周血中升高,也有报道IS患者外周血中ANRIL降低;可见,ANRIL对IS患者的临床意义尚有争论,仍需进一步研究明确。ANRIL可通过调控miR-181b/NF-κB减轻冠状动脉粥样硬化疾病的炎症反应,提示ANRIL可参与炎症反应的病理进程。基于以上,我们提出假设:ANRIL参与缺血再灌注诱发的神经元炎症反应,可通过调控NF-κB表达减轻缺血再灌注诱发的神经元炎症反应,以期为保护IS患者神经元提供新治疗思路和基础研究证据。我们拟探讨ANRIL对脑缺血再灌注损伤神经元损伤的作用及作用机制,海马区含有丰富的神经元,海马参与学习记忆、认知、定位功能,海马损伤会导致记忆、认知等神经功能障碍,IS患者往往会出现严重记忆、认知等神经功能退化,据此,我们选择小鼠海马、小鼠海马神经元细胞系HT22为研究对象。目的:探讨长链非编码RNAANRIL对急性脑缺血再灌注损伤神经元的作用及其机制,以期为保护IS患者神经元提供新治疗思路和基础研究证据。方法:1用1825g雄性C57BL/6小鼠,线栓法构建MCAO/R小鼠模型,模拟体内急性脑缺血再灌注损伤。用HT22细胞,采用OGD/R法构建细胞模型,模拟体外急性脑缺血再灌注损伤。2建立MCAO/R小鼠模型,大脑中动脉线栓法堵塞1小时,在再灌注0h、8h、16h和24h,用RT-PCR检测小鼠海马ANRIL表达变化。建立HT22细胞OGD/R模型,氧糖剥夺2小时,在再灌注时间点0h、8h、16h和24h,用RT-PCR检测细胞ANRIL表达变化。在OGD处理HT22细胞前的24h,用ribo FECTTM CP转染试剂将构建好的si-ANRIL、pc DNA3.1-ANRIL按分组转染入OGD/R HT22细胞,明确ANRIL表达变化对OGD/R HT22细胞的作用;再联合转染si-ANRIL和pc DNA3.1-NF-κB入OGD/R HT22细胞,阐明si-ANRIL保护OGD/R HT22细胞的作用机制。在MCAO手术前72小时和24小时,给小鼠侧脑室注射si-ANRIL,验证si-ANRIL对MCAO/R小鼠海马的保护作用;再联合给予MCAO/R小鼠si-ANRIL和pc DNA3.1-NF-κB,阐明si-ANRIL保护MCAO/R小鼠海马的作用机制。3建立小鼠MCAO/R小鼠模型,大脑中动脉线栓法堵塞1小时,在再灌注0h、8h、16h和24h,用RT-PCR检测小鼠海马miR-671-5p表达变化。建立HT22细胞OGD/R模型,氧糖剥夺2小时,在再灌注时间点0h、8h、16h、和24h,用RT-PCR检测细胞miR-671-5p表达变化。在OGD处理HT22细胞前的24h,用ribo FECTTM CP转染试剂将miR-671-5p agomir、miR-671-5p antagomir按分组转染入OGD/R HT22细胞,明确miR-671-5p表达变化对OGD/R HT22细胞的作用;再联合转染miR-671-5p agomir和pc DNA3.1-NF-κB入OGD/R HT22细胞,阐明miR-671-5p agomir保护OGD/R HT22细胞的作用机制。网络软件Target scan7.2预测NF-κB与miR-671-5p的结合位点,荧光素酶报告实验验证NF-κB与miR-671-5p的关系。在MCAO手术前72小时和24小时,按分组给小鼠侧脑室注射miR-671-5p agomir,验证miR-671-5p agomir对MCAO/R小鼠海马的保护作用;再联合给予小鼠miR-671-5p agomir和pc DNA3.1-NF-κB,阐明miR-671-5p agomir保护MCAO/R小鼠海马的作用机制。4用Pearson相关分析法分别分析MCAO/R小鼠海马、OGD/R HT22细胞ANRIL表达与miR-671-5p表达的相关性。用miranda软件预测ANRIL与miR-671-5p的潜在作用位点。在OGD处理前24h,用ribo FECTTM CP转染试剂按分组将si-ANRIL和miR-671-5p antagomir质粒联合转入OGD/R HT22细胞,验证si-ANRIL调控miR-671-5p/NF-κB信号通路保护OGD/R HT22细胞。在小鼠行MCAO手术前24小时和72小时,两次给小鼠侧脑室注射si-ANRIL和miR-671-5p antagomir,验证si-ANRIL调控miR-671-5p/NF-κB信号通路保护MCAO/R小鼠海马。5用神经行为学评分系统、转棒疲劳仪评价小鼠神经行为学功能,TTC评估小鼠大脑梗死面积,Nissl染色观察小鼠脑海马神经元形态和数量,组织免疫荧光法检测小鼠海马神经元标记蛋白Neu N表达。MTT检测HT22细胞活力,LDH试剂盒检测HT22细胞毒性,细胞免疫荧光检测HT22细胞P65表达。RT-PCR检测ANRIL、m RNA NF-κB、miR-671-5p表达,Western blot检测p-P65、P65蛋白表达量,Elisa检测促炎因子IL-1?、IL-6、TNF-?、i NOS蛋白水平。结果:1 MCAO/R小鼠神经行为学评分比假手术组高,转棒疲劳仪上维持时间显著低于假手术组,梗死面积显著大于假手术组。OGD/R组细胞活力显著低于Control组,LDH释放率显著高于Control组。2 MCAO/R小鼠海马ANRIL表达升高,OGD/R HT22细胞ANRIL表达升高。在体外,通过转染si-ANRIL、pc DNA3.1-ANRIL质粒成功下调、过表达OGD/R HT22细胞ANRIL表达;si-ANRIL减轻OGD/R HT22细胞损伤以及神经炎症反应,这种保护作用被过表达NF-κB逆转。在体内,给小鼠侧脑室注射MCAO/R si-ANRIL,成功下调MCAO/R小鼠海马ANRIL表达;下调ANRIL减轻MCAO/R小鼠脑组织损伤以及海马神经炎症反应,这种保护作用被过表达NF-κB逆转。3 MCAO/R小鼠海马miR671-5p表达降低,OGD/R HT22细胞miR-671-5p表达降低。在体外,通过转染miR-671-5p agomir和miR-671-5p antagomir质粒的方法,成功上调、下调OGD/R HT22细胞miR-671-5p表达;网络软件Target scan7.2预测NF-κB与miR-671-5p有结合位点,荧光素酶报告实验结果证实NF-κB是miR-671-5p的一个作用靶点;上调miR-671-5p减轻OGD/R HT22细胞损伤以及神经炎症反应,这种保护作用被过表达NF-κB逆转。在体内,给小鼠侧脑室注射MCAO/R miR-671-5p agomir,成功上调MCAO/R小鼠海马miR-671-5p表达;上调miR-671-5p减轻MCAO/R小鼠脑组织损伤以及海马神经炎症反应,这种保护作用被过表达NF-κB逆转。4 MCAO/R小鼠海马ANRIL表达与miR-671-5p表达呈负相关(r2=0.6952,p<0.001),OGD/R HT22细胞ANRIL表达与miR-671-5p表达呈负相关(r2=0.5692,p<0.001)。miR-671-5p是ANRIL的一个靶基因。在体外,下调ANRIL减轻OGD/R HT22细胞损伤以及神经炎症反应,这种保护作用被miR-671-5p antagomir逆转;在体内,下调ANRIL减轻MCAO/R小鼠脑组织损伤以及海马神经炎症反应,这种保护作用被miR-671-5p antagomir逆转。结论:急性脑缺血再灌注损伤可导致ANRIL表达升高,下调ANRIL可通过抑制NF-κB表达而减轻急性缺血再灌注诱发的损伤和神经炎症反应;下调ANRIL可能通过调控miR-671-5p/NF-κB信号通路减轻急性脑缺血再灌诱发的损伤和神经炎症反应;ANRIL可能是治疗IS的一个潜在靶点。
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