MicroRNA-27a对大鼠脑出血后神经保护作用的机制研究

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目的:脑出血大约占所有脑血管疾病类型的五分之一左右,致残、致死的比例常年居高不下。神经的细胞损伤是脑出血患者发病和死亡的重要原因。有许多因素会触发脑出血后病理的和生理的过程,包括导致血肿周围神经的细胞因为机械占位所引起的损伤,以及血液中的因为细胞破裂而释放出的活性物质,进而导致的神经元细胞的损伤。虽然有大量的研究报道对脑出血进行了深入的探索,但是我们对脑出血的治疗手段仍旧较为局限。故而,对于脑出血发生之后脑部的损伤方面的修复机制的研究就越来越重要,让我们不停进一步研究脑出血的发生和发展的机理。MicroRNAs是一类小的非编码RNA分子,通过抑制靶mRNA发挥作用。在体内的许多过程中起着很大的作用,其中含有包括细胞的生长和凋亡等。miRNA能够与靶基因mRNA的3’UTR区域结合,抑制靶基因,影响靶基因的表达发挥出调控作用。miR-27a位于人的19号染色体,目前针对miR-27a的研究多数在肿瘤方面,miR-27a在各个系统中均有一定的分布,与胰腺器官癌症、胃部的肿瘤、脑部胶质细胞瘤等具有一定的相关性。我们课题组在之前所进行的研究中发现,miR-27a在临床中脑出血患者的外周血液中和血肿部位周围组织之中有所下降,但是目前miR-27a在脑出血中在神经方面的保护作用机制暂时无人研究,需要我们开展进一步的实验来探究其机理。VEGF是缺血性和出血性中风疾病中的重要神经保护因子。大量研究已经证明,VEGF增强了脑缺血后神经元的存活,并增加了脑内微血管生成的数量。同时,有些研究还发现VEGF参与了其他神经保护因子抑制星形胶质细胞激活的过程,来参与炎症的负向调控。VEGF对神经元细胞的缺血性损伤有一定的保护和修复作用。VEGFR-1、VEGFR-2和VEGFR-3,为VEGF的受体,它们在信号转换方面和生理功能方面各有不同。其中VEGFR-2是VEGF发挥新血管生成以及神经保护主要作用的受体。然而,也有一些研究表明,VEGF还可以促进神经元上的轴突和树突两部分的生长、神经元自身的分化、神经方面的发生,并且可以减少神经元的凋亡。在探究实验的过程中,借助脑立体定位仪,将胶原酶注射到基底节区,来构建脑出血体内模型。利用氯高铁血红素处理内皮细胞和神经细胞来构建脑出血体外模型。然后再通过对miR-27a进行过表达的处理的方法,来观察miR-27a对脑出血的条件下血管内皮细胞中的VEGF表达的相对变化,以及对脑出血条件之下其对血肿周围的神经元细胞的存活和死亡情况的影响。我们所进行的这项研究非常有可能为以后在临床上治疗脑出血这种疾病提供新的在分子靶向方面的治疗途径。方法:在进行本次操作过程中,我们将提前准备好的过表达的miR-27a的慢病毒(即LV-miR-27a-OE)以向侧脑室进行注射的方式,来转到wistar大鼠(250-300g)。14天之后,我们通过脑立体定位仪来注射胶原酶进而构建脑出血体内的模型。我们在进行动物实验的时候,对动物进行了分组,具体分组情况为:NC组、ICH组、ICH+LV-miR-27a-EV组、ICH+LV-miR-27a-OE组。通过进行实时定量PCR来检测在脑出血发生之后,miR-27a在血肿周围的组织中的含量;以及应用两个经典的动物行为方面的评估实验,一个是转角实验,另一个是前肢放置实验,来对脑出血大鼠神经功能损伤、修复情况评价;借助对脑组织中水的含量(brain water content)进行检测,进而观察在脑出血发生之后脑组织的水肿程度;运用苏木素-伊红(HE)联合法染色,来观察脑出血之后脑部的组织切片之中的血肿部位的面积变化;分别借助TUNEL法和神经元染色法(Neu N),来评估脑出血大鼠的病灶周围细胞的凋亡和存活的程度;使用Western blot来检测VEGF的变化情况。在构建脑出血的体外模型之中,我们在氯高铁血红素(hemin)条件下来培养血管内皮细胞(HUVECs),然后通过酶联免疫吸附试验(ELISA)来测定VEGF的表达变化水平。此外,把已经被体外脑出血条件处理之下的内皮细胞和海马神经元HT22细胞一起进行培养,然后利用流式细胞分析的方法和CCK-8染色的方法,来检测一起培养细胞的凋亡情况。同时,借助Starbase数据库,我们发现miR-27a有关的靶基因。而且,我们用双荧光素酶实验对miR-27a进行了靶基因验证,证实GATA6是miR-27a的靶基因。后来,我们进一步证实了miR-27a可以降低GATA6的表达情况。最后,我们证实了miR-27a可以通过降低脑出血情况下GATA6的表达水平,进而促进了VEGF的表达,并激活了ERK/Akt信号传导的通路,发挥出其对于神经方面的保护作用。结果:1、miR-27a在模拟脑出血大鼠的脑内组织中的含量降低;2、过度表达后的miR-27a能够明显改善模拟脑出血大鼠的脑水肿情况;3、过度表达后的miR-27a能够减少脑出血后的大鼠血肿部分的面积;4、过度表达后的miR-27a能够显著改善模拟脑出血大鼠的神经功能缺损情况;5、过度表达后的miR-27a可以减少脑出血后脑内血肿组织周围的神经元的凋亡;6、过度表达miR-27a后的HUVECs分泌VEGF水平显著增高;7、在hemin条件处理下,过度表达miR-27a后的HUVECs,分泌VEGF的情况有所增高;8、在hemin条件处理下,过度表达miR-27a后的HUVECs,可改善与之一起进行培养后的神经元的存活情况;9、过度表达miR-27a后的HUVECs在hemin处理下增殖情况增强;10、miR-27a可以有效降低GATA6的表达水平;11、miR-27a可以与GATA6mRNA靶基因的3’-UTR区直接进行结合;12、GATA6的转染效率验证;13、miR-27a调控GATA6的表达,间接调控VEGF的表达;14、miR-27a可以激活ERK/AKT通路。结论:1、miR-27a能够明显促进大鼠模拟脑出血之后的神经损害的修复;2、miR-27a促进微血管内皮细胞的增生,在体外模拟脑出血的hemin处理下过度表达miR-27a后的HUVECs中,VEGF的分泌显著增多,并且提高了神经元的抵抗凋亡的能力;3、miR-27a能够以与GATA6的3’-UTR结合的方式,来抑制GATA6的表达,从而促进了VEGF的生成。然后,进一步激活ERK/AKT信号通路,进而促进了新血管的生成,神经保护及抵抗凋亡等作用;总之,miR-27a可以通过负性调控GATA6的表达水平的方式,从而影响VEGF的表达,进一步激活ERK/AKT信号通路来调控微血管再生过程,发挥出对脑出血发生之后对神经方面的保护和修复的作用,也希望我们的发现能够对脑出血的临床治疗提供新的思路。
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