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目的:心脏是胚胎发育中第一个功能性的器官,先天性心脏畸形仍然是出生缺陷相关死亡的主要原因。心脏的发病机理是多因素的紊乱,与遗传因素和环境因素均有关系。大量证据指出氧化应激作为环境因素影响了胚胎的发育,而在其中研究最多的则是氧化应激通过转录调控的途径引起了胚胎发育畸形。 最新的发育和再生心脏病学研究阐明了心脏发育的机制研究由遗传学因素和表观遗传学因素共同调控,并且大量证据表明氧化应激改变了总体的组蛋白甲基化水平;此外,有人指出氧化应激的有害影响不仅与基因突变有关也影响了表观遗传学的畸变。但是氧化应激与表观遗传学修饰共同影响胚胎发育的作用机制仍不清楚。据报道Nuclear receptor-binding SET domain-containingprotein1(Nsd1)作为一种组蛋白甲基转移酶,可催化组蛋白H3第36位赖氨酸生成三甲基化(H3K36me3),但是其是否与心脏发育相关,目前仍不清楚。 心脏特异性的同源域蛋白Nkx2.5对心脏的发育非常重要并且已经确定Nkx2.5基因的突变会引起病人和家族中的一些最常见形式的心脏畸形和心律失常,包括隔膜缺陷和异常传导系统。我们提出疑问,是否氧化应激通过Nkx2.5调控了Nsd1的表达从而引起了胚胎发育畸形。 为了探讨氧化应激对心脏发育的影响,以H2O2为引起氧化应激的刺激因素作用于SD孕鼠,观察胎鼠发育情况并且检测了胎鼠心肌组织中Nkx2.5和Nsd1的表达,并且在H9C2细胞中进一步阐明了在氧化应激影响下Nkx2.5调控Nsd1表达的具体机制。 研究方法:1、SD大鼠从孕9天至19天,腹腔分别注射1.133 mL/kg大鼠体重的H2O2和生理盐水,孕19天获取胎鼠心肌组织并给于称重。2、Real-time PCR检测胎鼠心肌组织Nsd1基因mRNA表达水平,Western Blot检测Nkx2.5、Nsd1蛋白质水平。3、H2O2刺激H9C2细胞,Real-time PCR检测H9C2细胞Nsd1基因mRNA水平,Western Blot检测蛋白质表达。4、H2O2刺激细胞H9C2细胞,WesternBlot检测Nkx2.5蛋白质水平。5、分别干扰、过表达Nkx2.5后,检测Nsd1 mRNA和蛋白质水平变化。6、PCR克隆构建Nsd1基因的启动子分别含NKE2和突变的NKE2的萤光素酶报告基因载体,通过双萤光素酶报告基因系统验证Nkx2.5在氧化应激状态下对Nsd1调控作用。7、EMSA方法体外鉴定Nkx2.5通过NKE2结合元件与Nsd1启动子区结合;ChIP实验进一步在体内条件下验证。 结果:1、H2O2刺激孕鼠后,胎鼠心肌组织中Nsd1和Nkx2.5基因蛋白质表达水平均显著下降,Nsd1的mRNA水平下降。2、H2O2刺激H9C2细胞后,Nsd1的mRNA水平和蛋白质表达水平均显著下降。3、H2O2刺激H9C2细胞后,H9C2细胞中的Nkx2.5的蛋白质表达水平显著下降。4、干扰Nkx2.5后,Nsd1的mRNA和蛋白质水平均下降;过表达Nkx2.5后,Nsd1的mRNA和蛋白质水平均上升。说明在H9C2细胞中Nkx2.5正调控Nsd1基因表达。5、双萤光素酶报告基因系统结果显示,Nsd1基因5-UTR截短的系列载体中p646活性最强,过表达Nkx2.5和H2O2都影响了p646-luc的活性,但对突变的p646-luc的活性几乎无影响。Nkx2.5被干扰时,p646-luc的活性下降;但H2O2对p646-luc的抑制作用被显著削弱6、通过EMSA方法在体外鉴定了Nsd1基因5-UTR区存在NKE2结合元件可与Nkx2.5结合;ChIP实验进一步在体内条件下验证该结合能力。 结论:1、H2O2引发的氧化应激下调心脏中Nsd1和 Nkx2.5蛋白质的表达以及心脏中Nsd1 mRNA水平;2、Nkx2.5通过NKE2结合元件结合在Nsd1基因5-UTR区,并介导了H2O2对Nsd1的表达抑制作用。