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目的:甲醛是一种空气污染物,对人类和动物的生长发育具有毒性作用。孕妇在妊娠期吸入或接触甲醛可能导致流产、早产和室间隔缺损(ventriculap septal defect,VSD)等先天性心脏病(Congenital heart disease,CHD)的发生。目前对于甲醛诱导CHD的机制尚不明确,本研究意在探索环状RNA(circular RNA,circRNA)-circEYA3(eyes absent homolog 3)对甲醛诱导的细胞焦亡的调控作用和机制,以此为甲醛诱导CHD的诊断和预防提供潜在靶点和新方法。方法:(1)使用超声心动图检查仪对正常胎儿和确诊CHD的胎儿进行超声心动图检查;(2)采用实时荧光定量PCR检测(Real Time Quantitative PCR,qRT-PCR)成年大鼠和胎鼠心脏等器官、大鼠心肌细胞和心肌成纤维细胞、甲醛诱导下胎鼠心脏组织中以及CHD患者和正常人血浆中circEYA3的表达;(3)通过Sanger测序、放线菌素D实验验证circEYA3的环状结构,免疫荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)检测 circEYA3 在细胞核和细胞质的定位;(4)构建甲醛诱导胎鼠心脏模型,苏木素(hematoxylin-eosin staining,HE)染色后观察甲醛诱导下胎鼠心脏结构变化。采用免疫组化实验(Immunohistochemistry,IHC)检测焦亡相关蛋白(NLRP3、GSDMD、ASC、cleaved-caspase-1 和 cleaved-IL-1β)的表达;(5)使用不同浓度的甲醛在不同时间处理心肌(H9C2)细胞,采用qRT-PCR实验检测circEYA3和NLRP3的表达;(6)设计合成circEYA3的小干扰RNA,并通过qRT-PCR验证其在H9C2细胞中的敲低效率。在H9C2细胞中转染小干扰RNA,在甲醛刺激后使用Hoechst/PI实验、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)实验和Caspase-1活性实验检测细胞焦亡数量,蛋白免疫印迹(Western blotting,WB)实验检测焦亡相关蛋白的表达;(7)设计circEYA3模拟物,并通过qRT-PCR验证表达效率。另外,在H9C2细胞中转染circEYA3模拟物,在甲醛刺激后采用Hoechst/PI染色实验、LDH实验和Caspase-1活性实验检测细胞焦亡数量,WB实验检测焦亡相关蛋白的表达;(8)通过RNA pull-down实验、RNA 结合蛋白免疫沉淀实验(RNABinding Protein Immunoprecipitation Assay,RIP)验证circEYA3与Smad5的直接靶向关系。使用FISH实验检测circEYA3和Smad5在H9C2细胞中的共定位情况;(9)用不同浓度的甲醛在不同时间处理H9C2细胞,使用WB实验检测Smad5的表达。在H9C2细胞中分别过表达和敲低circEYA3后,使用WB实验检测Smad5的表达水平。同时,在H9C2细胞中使用小干扰RNA敲低circEYA3和Smad5,使用Hoechst/PI染色实验、LDH实验检测细胞焦亡数量。结果:(1)超声心动图检查发现正常胎儿和患有CHD的胎儿心脏结构具有显著差异;(2)我们发现circEYA3在胎鼠心脏、甲醛诱导的胎鼠心脏和CHD患者的血浆中表达上调(P<0.05);(3)通过Sanger测序、放线菌素D实验验证了circEYA3具有环状结构,FISH实验显示circEYA3在细胞质、核中均有表达;(4)HE染色观察发现与对照组相比,甲醛诱导后胎鼠心脏出现结构紊乱、心室肥厚等病理现象。IHC结果显示甲醛诱导后胎鼠心脏中焦亡相关蛋白表达升高(P<0.05);(5)甲醛刺激H9C2细胞后焦亡明显增加,circEYA3和NLRP3在甲醛刺激的H9C2细胞中表达上调(P<0.05);(6)WB实验、Hoechst/PI实验、LDH实验和Caspase-1活性实验结果显示,敲低circEYA3后可以减少甲醛诱导细胞焦亡的数量(P<0.05);(7)WB实验、Hoechst/PI实验、LDH实验和Caspase-1活性实验结果显示,过表达circEYA3可以增加甲醛诱导细胞焦亡的数量(P<0.05);(8)RNA pull-down实验、RIP实验筛选并验证了 circEYA3可以与Smad5蛋白直接结合;(9)WB实验结果显示,在H9C2细胞中,随着甲醛浓度的升高和时间的推移,Smad5的表达逐渐下降,也发现过表达circEYA3后Smad5的表达显著增加,反之表达减少。Hoechst/PI实验和LDH实验结果显示,circEYA3可以抑制Smad5在甲醛刺激后细胞焦亡的减少。结论:我们的研究结果表明circEYA3可以通过与Smad5的直接结合促进甲醛刺激后心肌细胞的焦亡,进而可能导致先天性心脏病的发生,本研究丰富了甲醛诱导心肌细胞焦亡的机制,为临床CHD的诊治提供了潜在的治疗靶标。