亚临床甲状腺功能减退症来源循环外泌体miR-125a-3p对心脏损伤修复的作用及机制研究

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背景心血管疾病在世界范围内均比较常见,是造成死亡和后天残疾的主要原因之一,给各个国家的社会和经济带来了巨大的压力。目前心血管疾病的死亡率居首位,高于肿瘤和其他疾病。为了更好地预防和控制心血管疾病的出现和发展。当常规的心血管疾病的危险因素得到较好的控制和标准化,心血管疾病的二级预防策略得到改进和普及后,其他和心血管疾病可能有关的因素就进入了我们的视野。亚临床甲状腺功能减退症(subclinical hypothyroidism,SCH)是甲状腺功能减退症的早期阶段,比临床甲状腺功能减退症更常见,目前影响全球约10%的成年人,由于其常常是没有症状的,所以未经诊断的亚临床甲状腺功能减退症常常引起严重的并发症。近年来越来越多研究也发现SCH与冠心病的发生以及冠心病患者短期和长期预后不良密切相关,可能与SCH对血脂代谢异常、内皮功能障碍、胰岛素抵抗和炎症等风险因素的影响有关。外泌体(exosome,Exo)是直径在30到150纳米的细胞外囊泡,其内含有蛋白质、脂质、核酸等多种生物活性物质。通过这些生物活性物质,外泌体可参与信号级联、代谢调节、转录水平的基因表达等多个生物过程。在心血管领域,外泌体已被证明在心血管系统的发育、损伤和疾病中起着重要作用。本研究围绕亚临床甲状腺功能减退症是否可以通过影响外泌体进而对心血管疾病的发生、发展产生影响这一内容展开研究。第一部分 冠心病合并亚临床甲状腺功能减退症患者的预后及其影响因素目的探索在冠心病患者中,1级亚临床甲状腺功能减退症对冠心病患者预后的影响。方法收集2019年10月至2021年7月至郑州大学第一附院医院住院并行PCI术治疗的患者,根据患者入院后甲状腺功能结果,将其分为甲状腺功能正常组和亚临床甲状腺功能减退症组。随后分别对两组患者通过多种方式进行随访,比较两组患者的临床预后。结果1 亚临床甲状腺功能减退症组的MACE事件和MACCE事件发生率均较甲功正常组明显增加。2 在多因素Cox分析排除其他混杂因素后,甲功正常组MACE事件(HR(hazard ratio):0.400,95%CI(confidence interval):(0.205-0.783))和 MACCE 事件(HR:0.364,95%CI:(0.199-0.668))发生率仍低于亚甲减组。结论1级亚临床甲状腺功能减退症是冠心病PCI术后患者预后的独立危险因素。第二部分 亚临床甲状腺功能减退症患者来源循环外泌体对损伤心肌细胞的修复作用及机制目的比较亚临床甲状腺功能减退症患者来源循环外泌体(SCH-Exo)与健康人来源循环外泌体(Nor-Exo)对心肌细胞损伤修复能力的不同,并进一步明确造成两组循环外泌体损伤修复能力不同的决定性miRNA及miRNA的具体作用机制。方法1 收集SCH患者及健康人的血液样本,分别提取两组循环外泌体,并对两组循环外泌体的表征进行比较。2 分别使用SCH-Exo与Nor-Exo预处理心肌细胞而后加入H2O2诱导氧化损伤,使用CCK8法比较两处理组的细胞活力,流式细胞术、Western blot、死活荧光染色法比较两组细胞凋亡情况,Western blot、细胞免疫荧光法、电镜观察自噬体结构比较两组外泌体对心肌细胞自噬的影响。3 建立小鼠心肌梗死模型,分别心肌注射PBS、SCH-Exo与Nor-Exo,心梗术后4周,对小鼠进行心脏超声检查,检查后处死小鼠取心脏组织,进行Masson和HE染色、TUNEL荧光染色、电镜检查,比较各组小鼠心脏功能、梗死面积及心脏凋亡、自噬情况。4 使用高通量测序法初步筛选SCH-Exo与Nor-Exo两组差异性表达的miRNA,并使用qRT-PCR在亚甲减患者及健康人中进行验证;将初筛得到的差异性表达miRNA mimics分别转染进入心肌细胞后加入H2O2诱导氧化损伤,使用CCK8法明确对氧化损伤保护作用最大的miRNA。5 分别将最终明确的miR-125a-3p mimic和mimic-NC转染进入心肌细胞,并加入H2O2诱导氧化损伤,使用流式细胞术、Western blot、死活荧光染色法比较各处理组细胞凋亡情况,Western blot、细胞免疫荧光法、电镜观察自噬体结构比较各处理组心肌细胞自噬情况。6 对SCH-Exo进行改造,分别将miR-125a-3p mimic将和mimic-NC电转入SCH-Exo,而后分别将PBS、SCH-Exo+miR-125a-3p mimic和SCH-Exo+mimic-NC心肌注射至心肌梗死的小鼠心脏,心梗术后4周,对小鼠进行心脏超声检查,检查后处死小鼠取心脏组织,进行Masson和HE染色、TUNEL荧光染色、电镜检查,比较各组小鼠心脏功能、梗死面积及心脏凋亡、自噬情况。7 使用在线数据库对miR-125a-3p的靶基因进行预测,根据预测结果及相关文献选择ERRFI1和ACVR2B,使用Western blot和双荧光素酶实验明确miR-125a-3p和ERRFI1及ACVR2B的靶向关系。8 分别将过表达的ERRFI1和ACVR2B质粒及对照空载质粒、miR-125a-3p mimic和mimic-NC转染进入心肌细胞,使用Western blot观察各处理组目标蛋白的表达量及细胞自噬情况,使用CCK8法观察各处理组细胞活力,以明确miR-125a-3p通过靶基因对心肌细胞损伤修复的具体作用。结果1 亚甲减组患者及健康人循环外泌体表征特性无明显差异。2 SCH-Exo和Nor-Exo对氧化损伤的心肌细胞存在保护作用,但SCH-Exo的保护作用较弱。3 SCH-Exo和Nor-Exo均可以抑制H2O2引起的心肌细胞自噬过度激活,但SCH-Exo的抑制作用较弱。4 SCH-Exo和Nor-Exo可以改善心肌梗死后小鼠的梗死面积和心功能,对心脏损伤具有一定修复作用,但SCH-Exo较Nor-Exo的修复作用弱。5 SCH-Exo和Nor-Exo对心肌梗死小鼠心肌细胞的凋亡和自噬均有一定的抑制作用,且Nor-Exo的抑制作用更强烈。SCH-Exo和Nor-Exo可能通过对心肌细胞凋亡和自噬的抑制发挥其损伤修复作用。6 健康人循环外泌体miR-125a-3p明显上调,miR-125a-3p对氧化损伤的心肌细胞存在保护作用,能够抑制H2O2诱导的细胞凋亡和过度自噬。7 将miR-125a-3p mimic电转入SCH-Exo,改造后SCH-Exo对心肌梗死的小鼠心脏修复能力明显增加,对心肌梗死后心肌细胞的凋亡和自噬抑制作用增加。8 miR-125a-3p通过靶向抑制ERRFI1基因表达,对H2O2造成的细胞损伤产生保护作用。9 miR-125a-3p通过靶向抑制ACVR2B基因表达,达到抑制细胞过度自噬的作用。结论1 来自SCH患者与健康人的循环外泌体特性无明显差异,两组外泌体对损伤的心肌细胞均存在保护作用,但SCH-Exo的这种保护作用相对较弱。2 SCH-Exo对心脏损伤修复作用的减弱主要源于亚甲减患者循环外泌体内miR-125a-3p含量的降低。3 MiR-125a-3p可分别通过靶向抑制ERRFI1和ACVR2B的基因表达达到其损伤修复作用。
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