LncRNA COLCA1在冠状动脉内皮细胞损伤进程中的作用及分子机制

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一、研究背景冠状动脉粥样硬化性心脏病是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引起的心脏病。动脉粥样硬化(AS)与内皮细胞、巨噬细胞和血管平滑肌细胞的功能密切相关。而动脉粥样硬化发生的潜在分子机制仍不清楚。研究表明内皮损伤是动脉粥样硬化过程的关键事件。氧化低密度脂蛋白(oxLDL)能诱导内皮细胞(ECs)的激活和功能障碍。目前有关LncRNA在ECs参与冠状动脉粥样硬化中的研究很少,LncRNA在冠状动脉发生AS的过程中发挥何种作用尚未明确。二、研究目的本研究使用oxLDL和人冠状动脉内皮细胞(Human coronary artery endothelial cells,HCAECs)构建冠状动脉内皮细胞损伤模型,探讨COLCA1/hsa-miR-371a-5p/SPP1 调控通路在 oxLDL 损伤 HCAECs 中的作用机制,为冠状动脉粥样硬化的预防及治疗提供理论依据。三、研究方法1.利用oxLDL刺激HCAECs构建冠状动脉内皮细胞损伤模型,油红O染色、流式检测术,cck8实验,划痕实验,Elisa等实验验证造模成功。利用全转录组测序技术(Total RNA-seq)检测oxLDL刺激前后全转录组表达变化,并进行生信分析。2.qPCR实验在细胞水平检测oxLDL刺激前后COLCA1的表达变化。3.使用siRNA对COLCA1进行干扰,并通过流式细胞术,划痕实验确认COCAL1在oxLDL导致HCAECs发生氧化应激以及伤口愈合能力受到损伤中发挥的作用。4.利用starbase数据库结合全转录测序结果对COLCA1的下游作用基因进行预测,并进行qPCR实验、双荧光素酶靶点验证实验以及恢复实验验证hsa-miR-371a-5p是COLCA1的下游作用靶点。5.利用starbase数据库结合全转录测序结果对hsa-miR-371a-5p的下游靶基因进行预测,并进行qPCR实验、双荧光素酶靶点验证实验验证SPP1是hsa-miR-3 71 a-5p的下游靶基因。四、研究结果1.冠状动脉内皮细胞损伤模型的脂滴增加,活性氧ROS含量上升,细胞凋亡水平上升,增殖能力变弱,伤口愈合能力降低,炎症因子IL-6表达上升。2.本研究使用3对oxLDL刺激前后的HCAECs样品进行全转录组测序,共测得209个显著差异表达的mRNA,107个显著差异表达的LncRNA,43个显著差异表达的miRNA。3.qPCR实验验证冠状动脉内皮细胞损伤模型中COLCA1表达上升。4.我们筛选出有效干扰COLCA1的siRNA并进行后续实验。检测结果显示,正常状态下,COLCA1表达被抑制后,HCAECs的伤口愈合能力显著增强,细胞凋亡水平以及活性氧含量无显著变化。冠状动脉内皮细胞损伤模型中COLCA1表达被抑制后,活性氧的含量接近正常水平,细胞存活率明显好转,伤口愈合能力得到恢复。确认了 COLCA1在oxLDL导致HCAECs发生氧化应激以及伤口愈合能力受到损伤中发挥的作用。5.双荧光素酶实验确认了 hsa-miR-371a-5p与COLCA1之间存在作用靶点,qPCR实验确认HCAECs受到oxLDL刺激时,hsa-miR-371a-5p表达下降,而COLCA1被干扰时,hsa-miR-371a-5p表达上升。当COLCA1被干扰,我们同时抑制hsa-miR-371a-5p的表达,则无法缓解oxLDL带来的损伤。确认了COLCA1通过ceRNA机制吸附hsa-miR-371a-5p来诱导氧化应激、细胞凋亡以及损害伤口愈合能力。6.qPCR实验及双萤光素酶实验验证了 SPP1是hsa-miR-371a-5p的下游靶基因。五、结论oxLDL刺激HCAECs,使COLCA1表达上升,COLCA1吸附hsa-miR-371a-5p,使 hsa-miR-371a-5p 无法作用于 SPP1,SPP1 表达上升,诱导HCAECs发生氧化应激导致细胞凋亡,并且降低了 HCAECs的伤口愈合能力,最终导致冠状动脉粥样硬化进程的启动。
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