MiR-15b-5p在糖尿病大鼠视网膜组织中的表达及意义

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目的:糖尿病视网膜病变(Diabetic Retinopathy,DR)是糖尿病(Diabetes mellitus,DM)常见的并发症之一,现已成为成人最主要的致盲因素,严重影响了患者的生活质量。目前,随着糖尿病发病率的逐年上升,DR的患病人数也在逐年增多。DR的发生机制复杂,目前尚不十分明确。关于DR的发病机制存在多种学说,如蛋白激酶C-甘油二酯、多元醇通路激活、晚期糖基化终末产物增多、氧化应激等均与DR的发病密切相关。已有研究证实,microRNAs在DR的发生机制中发挥了重要的调控作用。microRNAs是一类内源性非编码小RNA,主要通过抑制信使RNA(mRNA)的转录后翻译来调控蛋白表达。由于microRNAs在DR发病过程中的机制尚不明确,本实验通过分析糖尿病大鼠视网膜组织中的microRNAs进行表达谱分析,挑选出显著差异性表达microRNAs进行生物信息学分析,筛选可能与DR发生有关的microRNAs,用在线软件预测系统预测其靶分子,最终在基因水平上进一步揭示在DR发生的机制,为DR的预防和治疗提供全新的依据和思路。  方法:  1、制备糖尿病大鼠模型:选取体重介于200-220g之间的雄性SD大鼠30只,将其随机分为两组,其中对照组10只,糖尿病组20只。腹腔单次注射柠檬酸缓冲液60 mg/kg作为对照组,腹腔单次注射1%STZ60 mg/kg,作为实验组。72小时之后,检测SD大鼠尾部末端静脉血浆葡萄糖水平,若血糖值大于16.7mmol/L提示造模成功。  2、制备糖尿病大鼠视网膜病变模型:造模成功后,在糖尿病SD大鼠8周、12周、16周时摘取眼球。其中一只眼球摘取后迅速剥离视网膜组织冻于液氮中保存用于microRNAs的检测,另一只眼球摘取后置于4%的多聚甲醛中固定,固定48小时后的眼球组织一部分制备成蜡块进行 HE染色测量视网膜厚度并对神经节细胞(Ganglion cell,GCL)的数量进行统计学分析,固定好的另一部分的眼球组织在解剖显微镜下剥离视网膜组织,放于37℃3%的胰蛋白酶中消化2小时,待其消化至一层透明的血管网时,将其捞至洁净的防脱载玻片上并进行过碘酸-雪夫反应(糖原染色、PAS)染色,观察视网膜血管的大致形态及典型改变进行分析。  3、根据前期用HUVECs制备的氧化应激模型的microRNAs基因表达谱改变情况,结合分析人与大鼠种属差异性的情况,筛选可能与我们的研究相关的 microRNAs。  4、用实时荧光定量 PCR(Real-time PCR)方法检测 microRNAs在 SD大鼠视网膜组织中的表达,并通过全基因组及代谢途径数据库( Kyoto Encyclopedia of Genes,KEGG)分析异常表达microRNAs可能参与的信号通路。应用DAVID软件对异常表达的microRNAs进行靶基因预测并对可能参与的信号通路进行生物功能富集分析(Enrichment for Gene Ontology, GO)。  5统计学方法:所有数据采用(x±s)表示。用IBM SPSS21.0软件进行数据处理,结果采用方差分析和独立样本 t检验进行统计学分析,以P<0.05为有统计学意义。  结果:  1、对照组10只SD大鼠的静脉血糖水平均在正常范围;实验组20只SD大鼠中一只死亡,剩余19只均造模成功,即静脉血糖水平大于16.7mmol/L。  2、摘取对照组及实验组大鼠眼球后进行HE染色,测量视网膜层特定部位厚度后统计得出,实验组大鼠的视网膜厚度与正常对照组大鼠相比下降,GCL数量减少。PAS染色提示16周时实验组视网膜血管出现典型改变。其中造模成功后16周的实验组大鼠变化最明显,故在接下来的实验中提取造模成功后16周的实验组大鼠的视网膜组织进行microRNAs检测。  3、microRNAs芯片结果:与正常对照组相比,实验组有5个显著差异表达的microRNAs(P<0.05),综合分析microRNAs芯片结果,应用实时荧光定量PCR( Real-time PCR)的方法检测实验组大鼠视网膜组织中miR-15b-5p,miR-17-5p,miR-195-5p,miR-497-5p,miR-106b-5p的表达,其中miR-15b-5p在大鼠视网膜组织中的相对表达量变化最为明显。  4、miR-15b-5p的生物信息学分析结果显示:miR-15b-5p参与了钙离子信号通路、内吞作用、胰岛素信号通路、神经胶质瘤、2型糖尿病、粘附作用、前列腺癌等多个生物学过程。miR-15b-5p的靶基因主要参与了2型糖尿病、胰岛素信号通路及细胞凋亡等多种生物学过程的调控。  结论:  1、糖尿病大鼠的视网膜组织中存在多种microRNAs的改变,其中miR-15b-5p变化最为明显。  2、miR-15b-5p表达的上调可能参与了DR的分子生物学过程。  3、生物信息学分析结果揭示miR-15b-5p参与多种信号通路,可能参与了DR的发生和发展并作为机制之一。
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