microRNA-133a在腹主动脉瘤中的表达及其意义

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目的  腹主动脉瘤(abdominalaorticaneurysm,AAA)已成为一个影响全民健康的重要疾病。在发达国家,AAA在男性人群的发病率已高达3%-9%,女性则为1%-2%。迄今为止,开放手术或腔内手术仍然是AAA唯一的根治方法,而即使在现代医学背景下,AAA破裂的死亡率仍然高达50%以上。  针对AAA的病因,最近国内外的一些前沿研究正在探索采用药物治疗、基因治疗甚至干细胞的方法,达到控制AAA发展,防止其破裂的目的,同时为小的、无症状的AAA患者以及手术禁忌的AAA患者开辟新的临床治疗途径,并能为适于手术治疗的患者创造有利的治疗时机。microRNA(miRNA,miR)是一种内源性的非编码的小分子RNA,长度大约18~25个核苷酸。它可以通过抑制目标mRNA的翻译过程或者影响目标mRNA的稳定性起到抑制目标mRNA表达的作用,从而在生物体内的各种生理过程中起着重要的调控作用,miR参与多种细胞的增殖、成熟、分化、凋亡以及多种疾病的发生发展。  我们前期实验证实miR-133a在AAA中表达下调,结合现有文献,假设miR-133a在AAA的发展中可能会起到一定的保护作用。本研究拟在体外验证miR-133a与血管平滑肌细胞(vascularsmoothmusclecell,VSMC)的关系,体内实验观察miR-133a对AAA进展的影响,并初步探讨其相关机制。  实验材料与方法  一、实验动物及主要试剂  200~250g雄性SD(Sprague-Dawley)大鼠购买于中国医科大学实验动物中心;pluronicF-127、弹力蛋白酶、二甲基亚砜购买于sigma公司;DMEM培养基、胎牛血清、胰蛋白酶购买于HyClone公司;下面是各种蛋白的抗体及其购买公司:α-SMA(SantaCruz公司,美国),OPN(SantaCruz公司,美国),Ki67(abcom公司,美国),CTGF(SantaCruz公司,美国),DAPI(碧云天公司,中国),MMP-2、MMP-9(abcom公司,美国),lipo-2000(Invitrogen公司,美国),PDGF(美国Peprotech公司)。SP法免疫组织化学试剂盒、DAB显色液(福州迈新公司);miR-133a专用Real-timePCR试剂盒、miR-133amimic、anti-miR-133a和Scr序列购自上海吉玛制药技术有限公司;人主动脉来源VSMC购自上海拜力生物技术有限公司。  二、动物模型  200~250g雄性SD大鼠共30只,共分为5组(每组6只),没有干预措施的包括对照组(0h)6只,实验组6只。所有大鼠经10%水合氯醛腹腔注射麻醉,成功后备皮,腹部正中切口长约3cm切开进腹,撕开后腹膜,自肾动脉水平到腹主动脉分叉处游离腹主动脉,并结扎全部腰动脉分支,腹主动脉分叉处近端穿线备用,于腹主动脉末端穿刺,近端阻断夹阻断,远端丝线系活结,注入弹力蛋白酶(对照组注入生理盐水),保持张力持续5分钟。分别于术后1、2、3、4周超声检查腹主动脉直径。给予干预措施的分为三组,分为盐水对照组,转染组和空白转染组,方法为在注射药物后外膜涂抹lipo-2000和F-127混合的转染序列,取材后4%多聚甲醛固定或液氮中冻存。  三、EVG染色  主动脉组织福尔马林固定,二甲苯酒精脱水,石蜡包埋切片。严格按照标准EVG步骤,在普通光学显微镜(TE2000-S,Nikon,Japan)下观察结果。  四、VSMC细胞培养  VSMC来源于购买的人主动脉细胞,传代3~4次后转染及检测,培养置于37℃,5%CO2的培养箱中,应用含10%血清的高糖DMEM培养。  五、细胞及组织免疫荧光染色  VSMC以104密度生长于24孔板或玻片上,PBS洗涤3次,用多聚甲醛固定,5%BSA室温封闭2小时,一抗4℃孵育过夜,荧光标记二抗室温孵育2小时,Hoechst33258染核。在倒置荧光显微镜或激光共聚焦显微成像下观察染色情况(FV1000S-SIM/IX81,Olympus,Japan)。主动脉采用冰冻切片染色,一抗4℃孵育过夜,荧光标记二抗室温孵育2小时,DAPI染核。  六、免疫组织化学检测  石蜡切片行免疫组织化学检测各组大鼠腹主动脉中MMP-2、MMP-9、CTGF的表达。  七、Western-Blot  主动脉组织标本或VSMC置于EP管中,加入适量蛋白裂解液及蛋白酶抑制剂(PMSF),匀浆机匀浆或超声破碎细胞,离心后提取蛋白,采用考马斯亮蓝法检测蛋白浓度,蛋白上样量为60μg,体积为20μl。配制10%聚丙烯酰胺凝胶,煮样后电泳、转膜、封闭(5%脱脂牛奶)、加入一抗4℃孵育过夜,洗膜45分钟,加入过氧化物酶标记的二抗,经37℃孵育2小时后ECL发光(MF-ChemiBis),并计算光密度值。试验重复3次。  八、real-timePCR检测miR-133a的表达  Trizol法提取实验各组细胞及主动脉组织总RNA,异丙醇浓缩RNA,分光光度计测定总RNA的纯度。取2μL总RNA,用rno-miR-133aHairpin-itTMReal-TimePCRKit按操作说明进行反转录反应。按荧光定量PCR试剂盒说明书进行PCR反应,U6作为内参。  九、脂质体介导的miR转染  应用lipo-2000转染48小时后,在荧光显微镜(FV1000S-SIM/IX81;Olympus)下观察GFP荧光标记,明确转染效率。  十、细胞迁移检测  VSMC铺6孔板,转染后24h更换培养基,垂直孔方向划线,分别于4、6、8、12h观察细胞迁移情况。  十一、统计学分析  所有数据用均数±标准差表示。组内数据比较采用配对样本t检验。P<0.05有统计学意义。  实验结果  一、miR-133a在合成型VSMC中表达下调  以同步化后的VSMC作为0小时组,加入小剂量PDGF(10ng/ul)及含血清DMEM培养基刺激48小时后为48h组,再次更换无血清DMEM培养基24小时后作为72h组,real-timePCR结果显示48h组miR-133a在48h组表达明显下调,72h组基本恢复到0小时组水平。  二、miR-133a可以抑制VSMC的增殖和迁移  为研究miR-133a与VSMC增殖和迁移的关系,实验分三组转染VSMC:miR-133amimic组、anti-miR-133a组及Scr组(阴性对照),通过免疫荧光染色证实增殖蛋白Ki-67的表达受miR-133a下调,划痕实验结果显示,miR-133a可以抑制VSMC的迁移。  三、miR-133a可以维持VSMC收缩型表型,抑制VSMC合成型标记物的表达  采用免疫荧光染色证实在miR-133amimic组,VSMC收缩型的表型标记物a-SMA表达明显比anti-miR-133a组高,而合成型标记物OPN的表达则明显下调,Western-blot的结果得到同样趋势。  四、miR-133a在腹主动脉瘤中的表达下调  Real-timePCR检测大鼠AAA标本提示miR-133a在腹主动脉瘤中的表达明显比对照组和正常主动脉降低。  五、miR-133a体内转染可以抑制大鼠腹主动脉瘤的进展  大鼠腹主动脉灌注弹性蛋白酶后,应用lip-2000混合F-127作为载体,将miR-133a及对照序列体内转染至腹主动脉外膜,术后超声测量主动脉直径,real-timePCR检测转染效率,结果显示,与对照序列相比,体内转染miR-133a可以明显抑制造模一周后的大鼠腹主动脉直径,但相比灌注盐水的阴性对照,转染组大鼠腹主动脉直径仍有增大。  六、miR-133a体内转染的大鼠腹主动脉的组织学检测  免疫荧光染色提示在miR-133a转染组,主动脉壁中的VSMC合成型标记物OPN明显比空白转染组下调,而SMA的表达上调,提示miR-133a在体内可以抑制AAA的进展。免疫组化显示miR-133a转染组动脉壁中MMP-2、9表达明显下调。Western-blot的结果一致。  七、miR-133a可能通过抑制结缔组织生长因子(CTGF)抑制大鼠腹主动脉瘤  理论预测CTGF可能存在miR-133a的结合位点,在体外,miR-133a的转染可以抑制CTGF的表达,在体内,miR-133a转染组的CTGF同样表达下降。  结论  一、miR-133a在合成型VSMC中表达下调  二、miR-133a可以抑制VSMC的增殖和迁移  三、miR-133a可以维持VSMC收缩表型,抑制VSMC合成型标记物的表达  四、miR-133a在腹主动脉瘤中的表达下调  五、miR-133a体内转染可以抑制大鼠腹主动脉瘤的进展  六、miR-133a体内转染可以抑制大鼠腹主动脉瘤中MMP-2/9的表达  七、miR-133a可能通过抑制CTGF抑制大鼠腹主动脉瘤
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