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缺血性心脏病(Ischemic heart disease,IHD)目前是世界公认的发病率及致死率最高的疾病,预防及治疗的手段仍在不断探索及研究当中。病人需要一系列血运重建的方法来缓解疾病带来的症状。近来,通过内源性的微血管再生从而达到改善心肌供血,缓解缺血性心脏病的症状成为了新的研究热点和治疗靶点。
LncRNAs是一类长度大于200核苷酸的不参与编码蛋白质的核糖核酸。近期研究表明,LncRNA在表观遗传、细胞周期和细胞分化等众多生命活动中发挥重要作用。LncRNA在心脏疾病的发生发展中起到了关键的作用,其中包括心肌肥大、心肌缺血等。而已有的研究证实LncRNA能够对肿瘤进展过程中微血管再生起到调控作用,但这一方面的作用尚未在心肌学运重建中得到证实。
我们通过对C57小鼠主动脉结扎造成的心肌缺血肥厚的病理生理模型探讨lncRNA-MEG3的表达变化。通过流式细胞测细胞凋亡、CCK-8测细胞增殖、划痕实验测细胞迁移等多项技术通过WB、qPCR以及免疫共沉淀反应证实了抑制lncRNA-MEG3能够减轻低氧对心肌微血管细胞的损伤,减少凋亡,提高增殖和迁移。通过WB、qPCR以及RIP技术证实了lncRNA-MEG3对心肌内皮细胞的调控作用是通过p53/HIF-1α这一条通路来实现的。
第一部分lncRNA-MEG3在缺血心肌组织的表达分布及在缺氧微血管内皮细胞中的表达变化
目的:
研究lncRNA-MEG3在缺血心肌组织的表达分布及在缺氧内皮细胞中的表达变化。
方法:
7周龄成年C57-BL6小鼠通过主动脉结扎的方法构造心肌缺血肥大模型,正常喂养4周后心脏彩超测心脏功能,HE染色观察心肌肥大情况。C57-BL6乳鼠提取CM、CF、CMEC,通过密度梯度离心法和流式细胞分选分离3种细胞,鉴定后通过qPCR测定lncRNA-MEG3表达含量及TAC组与正常组表达变化。94%N2,5%CO2,1%O2的培养箱构造低氧环境诱导CMEC损伤,qPCR测定lncRNA-MEG3表达变化。
结果:
TAC组体重/心脏重量比(HW/BW)、左室舒张期前壁厚度(LVAWd)、左室舒张期后壁厚度(LVPWd)、以及表达心肌肥厚的基因(Nppa、Myh7、Acta1)指标明显升高。HE染色见TAC组心肌组织密度明显增加,心肌明显增厚。TAC组老鼠CMEC中lncRNA-MEG3表达含量较假手术组明显增高。通过qPCR验证可知lncRNA-MEG3在CF和CMEC中表达含量高,而在CM中表达含量较低缺氧处理后CMEC及CF中lncRNA-MEG3较对照组表达含量明显升高,且在CMEC中lncRNA-MEG3在缺氧处理后3h表达明显升高,并且抑制维持在较高水平至18h。
结论:
lncRNA-MEG3在CF、CMEC中表达含量较高,且在高血压心肌肥厚模型中表达含量升高,低氧处理的CMEC中lncRNA-MEG3的表达较对照组明显升高。
第二部分lncRNA-MEG3在缺氧诱导的CMEC损伤中的作用及机制
目的:
研究lncRNA-MEG3在缺氧诱导的CMEC损伤中的作用,探索lncRNA-MEG3在CMEC中调控血管再生的蛋白信号通路。
方法:
分离得到的乳鼠CMEC细胞低氧处理后加入lncRNA-MEG3干扰RNA(siMEG3)共同培养12h,通过流式细胞仪AnnexV测细胞凋亡,cck-8试剂盒测细胞增殖,划痕实验测细胞迁移水平。通过WB、qPCR以及RIP实验鉴定lncRNA-MEG3与p53、HIF-1α的相互作用关系及在血管新生中所起的作用。
结果:
加入si-MEG3后缺氧诱导的CMEC凋亡减少、增殖增加、迁移增多。由此得知抑制了lncRNA-MEG3的表达能过缓解缺氧对CMEC的损伤作用,增加细胞迁移和增殖,减少凋亡。lncRNA-MEG3的表达能够增加缺氧对CMEC的损伤。通过免疫共沉淀反应可知lncRNA-MEG3在CMEC中可以特异的与p53相互作用,通过流式细胞仪测细胞凋亡我们可知在抑制了p53的表达后也可以减轻lncRNA-MEG3在低氧诱导的CMEC所起的损伤作用,抑制了p53的表达,增强了抑制lncRNA-MEG3对低氧诱导的CMEC所带来的保护作用。通过WB可知在低氧处理12h内,p53表达含量逐步升高,而HIF-α表达在6h内逐步升高,到6h时达到一个较高水平,之后表达含量逐渐下降,但在12h的表达含量仍高于初始水平。单独抑制lncRNA-MEG3及p53均能提高HIF-α的表达水平,同时抑制前两者比单独抑制前两者更能提高HIF-α的表达水平。抑制了lncRNA-MEG3的表达不仅能提高HIF-α的表达水平,更能提升下游抗细胞凋亡蛋白以及一些促进血管再生和内皮细胞生长的蛋白因子
结论:
lncRNA-MEG3通过结合p53蛋白来抑制HIF-1α蛋白的表达,从而减少VEGF等内皮生长因子的表达,抑制lncRNA-MEG3使得缺氧状态下内皮细胞的凋亡减少,迁移、增殖增加。
第三部分抑制lncRNA-MEG3对缺血心脏微血管再生以及心肌结构和功能的影响
目的:
研究抑制lncRNA-MEG3在心肌缺血TAC小鼠模型中对微血管再生的促进及心肌功能的改善作用。
方法:
7周龄成年C57-BL6小鼠通过主动脉结扎的方法构造心肌缺血肥大模型后同时心肌点注射lncRNA-MEG3抑制剂(sh-MEG3),正常喂养4周后心脏彩超测心脏功能,HE染色观察心肌肥大情况。采用CD31抗体免疫组化的方法测定心肌微血管再生情况。WB检测心肌组织p53、HIF-1α以及VEGF等蛋白表达变化。
结果:
心肌内注射Sh-MEG3后进行的HE染色可知心肌肥厚程度较TAC组明显减轻,HW/BW明显下降,预测心肌肥厚的蛋白如Nppa,Myh7,Acta1显著降低。免疫组化证实CD31标记的微血管再生明显增多。通过小鼠心脏重量、体重以及胫长等测量,心脏彩超检测证实心肌内注射Sh-MEG3组小鼠细胞较对照组心功能得到明显改善。WB证实心肌内注射lncRNA-MEG3组较对照组p53表达含量无明显变化,而HIF-1α表达含量明显增高。
结论:
抑制lncRNA-MEG3的表达使得小鼠缺血心脏的心功能好转,心脏肥厚减轻,心肌微血管再生明显增加,心肌组织HIF-1α明显升高。
LncRNAs是一类长度大于200核苷酸的不参与编码蛋白质的核糖核酸。近期研究表明,LncRNA在表观遗传、细胞周期和细胞分化等众多生命活动中发挥重要作用。LncRNA在心脏疾病的发生发展中起到了关键的作用,其中包括心肌肥大、心肌缺血等。而已有的研究证实LncRNA能够对肿瘤进展过程中微血管再生起到调控作用,但这一方面的作用尚未在心肌学运重建中得到证实。
我们通过对C57小鼠主动脉结扎造成的心肌缺血肥厚的病理生理模型探讨lncRNA-MEG3的表达变化。通过流式细胞测细胞凋亡、CCK-8测细胞增殖、划痕实验测细胞迁移等多项技术通过WB、qPCR以及免疫共沉淀反应证实了抑制lncRNA-MEG3能够减轻低氧对心肌微血管细胞的损伤,减少凋亡,提高增殖和迁移。通过WB、qPCR以及RIP技术证实了lncRNA-MEG3对心肌内皮细胞的调控作用是通过p53/HIF-1α这一条通路来实现的。
第一部分lncRNA-MEG3在缺血心肌组织的表达分布及在缺氧微血管内皮细胞中的表达变化
目的:
研究lncRNA-MEG3在缺血心肌组织的表达分布及在缺氧内皮细胞中的表达变化。
方法:
7周龄成年C57-BL6小鼠通过主动脉结扎的方法构造心肌缺血肥大模型,正常喂养4周后心脏彩超测心脏功能,HE染色观察心肌肥大情况。C57-BL6乳鼠提取CM、CF、CMEC,通过密度梯度离心法和流式细胞分选分离3种细胞,鉴定后通过qPCR测定lncRNA-MEG3表达含量及TAC组与正常组表达变化。94%N2,5%CO2,1%O2的培养箱构造低氧环境诱导CMEC损伤,qPCR测定lncRNA-MEG3表达变化。
结果:
TAC组体重/心脏重量比(HW/BW)、左室舒张期前壁厚度(LVAWd)、左室舒张期后壁厚度(LVPWd)、以及表达心肌肥厚的基因(Nppa、Myh7、Acta1)指标明显升高。HE染色见TAC组心肌组织密度明显增加,心肌明显增厚。TAC组老鼠CMEC中lncRNA-MEG3表达含量较假手术组明显增高。通过qPCR验证可知lncRNA-MEG3在CF和CMEC中表达含量高,而在CM中表达含量较低缺氧处理后CMEC及CF中lncRNA-MEG3较对照组表达含量明显升高,且在CMEC中lncRNA-MEG3在缺氧处理后3h表达明显升高,并且抑制维持在较高水平至18h。
结论:
lncRNA-MEG3在CF、CMEC中表达含量较高,且在高血压心肌肥厚模型中表达含量升高,低氧处理的CMEC中lncRNA-MEG3的表达较对照组明显升高。
第二部分lncRNA-MEG3在缺氧诱导的CMEC损伤中的作用及机制
目的:
研究lncRNA-MEG3在缺氧诱导的CMEC损伤中的作用,探索lncRNA-MEG3在CMEC中调控血管再生的蛋白信号通路。
方法:
分离得到的乳鼠CMEC细胞低氧处理后加入lncRNA-MEG3干扰RNA(siMEG3)共同培养12h,通过流式细胞仪AnnexV测细胞凋亡,cck-8试剂盒测细胞增殖,划痕实验测细胞迁移水平。通过WB、qPCR以及RIP实验鉴定lncRNA-MEG3与p53、HIF-1α的相互作用关系及在血管新生中所起的作用。
结果:
加入si-MEG3后缺氧诱导的CMEC凋亡减少、增殖增加、迁移增多。由此得知抑制了lncRNA-MEG3的表达能过缓解缺氧对CMEC的损伤作用,增加细胞迁移和增殖,减少凋亡。lncRNA-MEG3的表达能够增加缺氧对CMEC的损伤。通过免疫共沉淀反应可知lncRNA-MEG3在CMEC中可以特异的与p53相互作用,通过流式细胞仪测细胞凋亡我们可知在抑制了p53的表达后也可以减轻lncRNA-MEG3在低氧诱导的CMEC所起的损伤作用,抑制了p53的表达,增强了抑制lncRNA-MEG3对低氧诱导的CMEC所带来的保护作用。通过WB可知在低氧处理12h内,p53表达含量逐步升高,而HIF-α表达在6h内逐步升高,到6h时达到一个较高水平,之后表达含量逐渐下降,但在12h的表达含量仍高于初始水平。单独抑制lncRNA-MEG3及p53均能提高HIF-α的表达水平,同时抑制前两者比单独抑制前两者更能提高HIF-α的表达水平。抑制了lncRNA-MEG3的表达不仅能提高HIF-α的表达水平,更能提升下游抗细胞凋亡蛋白以及一些促进血管再生和内皮细胞生长的蛋白因子
结论:
lncRNA-MEG3通过结合p53蛋白来抑制HIF-1α蛋白的表达,从而减少VEGF等内皮生长因子的表达,抑制lncRNA-MEG3使得缺氧状态下内皮细胞的凋亡减少,迁移、增殖增加。
第三部分抑制lncRNA-MEG3对缺血心脏微血管再生以及心肌结构和功能的影响
目的:
研究抑制lncRNA-MEG3在心肌缺血TAC小鼠模型中对微血管再生的促进及心肌功能的改善作用。
方法:
7周龄成年C57-BL6小鼠通过主动脉结扎的方法构造心肌缺血肥大模型后同时心肌点注射lncRNA-MEG3抑制剂(sh-MEG3),正常喂养4周后心脏彩超测心脏功能,HE染色观察心肌肥大情况。采用CD31抗体免疫组化的方法测定心肌微血管再生情况。WB检测心肌组织p53、HIF-1α以及VEGF等蛋白表达变化。
结果:
心肌内注射Sh-MEG3后进行的HE染色可知心肌肥厚程度较TAC组明显减轻,HW/BW明显下降,预测心肌肥厚的蛋白如Nppa,Myh7,Acta1显著降低。免疫组化证实CD31标记的微血管再生明显增多。通过小鼠心脏重量、体重以及胫长等测量,心脏彩超检测证实心肌内注射Sh-MEG3组小鼠细胞较对照组心功能得到明显改善。WB证实心肌内注射lncRNA-MEG3组较对照组p53表达含量无明显变化,而HIF-1α表达含量明显增高。
结论:
抑制lncRNA-MEG3的表达使得小鼠缺血心脏的心功能好转,心脏肥厚减轻,心肌微血管再生明显增加,心肌组织HIF-1α明显升高。