坐骨神经预损伤后miR-124-3p调节GAP-43表达并促进轴突生长的实验研究

来源 :天津医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pfeiyuan2009
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目的本研究通过观察脊髓后索损伤后大鼠背根神经节中microRNA表达水平的变化,探讨坐骨神经预损伤对脊髓后索损伤大鼠背根神经节microRNA表达的影响,以揭示坐骨神经预损伤促进脊髓后索损伤修复的机制并寻找关键microRNA,同时在细胞水平调控其表达,观察该关键microRNA对背根神经节神经元产生的影响,以期进一步找到坐骨神经预损伤的替代疗法。方法1.应用microarray 3.0芯片检测脊髓后索损伤及用坐骨神经预损伤干预后索损伤过程中发生改变的microRNA,运用生物信息学方法分析发挥调控作用的关键microRNA。2.在m RNA水平上验证目标microRNA的功能:应用查询Target Scan数据库、miRBase数据库及查阅文献的方法预测目标microRNA的靶基因,进而运用RT-q PCR技术检测坐骨神经预损伤组在各个时间点该靶基因m RNA的表达。3.在蛋白水平上验证目标microRNA的功能:本实验应用Western blot技术检测了坐骨神经预损伤组,单纯脊髓后索损伤组靶蛋白的表达量。检测坐骨神经预损伤组靶蛋白表达趋势与目标microRNA的表达趋势。4.运用免疫组化、HE染色的方法观察坐骨神经预损伤后后索损伤白质的组织形态结构、NF200、IL-1、GFAP及背根神经节中NF200指标的变化。5.运用反义microRNA寡核苷酸抑制剂在体外培养的背根神经节神经元中抑制目标microRNA,并用免疫细胞化学技术观察与空白背根神经节神经元相比其靶蛋白表达和轴突生长情况。6.在抑制目标microRNA的同时抑制其靶蛋白的活化,用于判断是否存在目标microRNA的其它靶基因能促进轴突生长。7.应用SPSS 18.0软件对所得数据进行分析。计量资料以均数±标准差((?)±s)表示。组间比较采用方差分析(ANOVA)和SNK检验。两样本比较采用student t检验。P<0.05为有统计学意义。结果1.脊髓后索损伤及用坐骨神经预损伤干预后,共有681个microRNA在损伤后4小时、3天、7天、14天发生至少1次表达变化。全部发生变化的microRNA中miR-124-3p在单纯脊髓后索损伤后第7天、14天分别上调了5.12倍与4.17倍。这两个上升倍数在其各自所属时间点所有上调的microRNA中均位于第5位。而在坐骨神经预损伤干预组,脊髓后索损伤后第7天、14天miR-124-3p下调,分别为-3.55倍和-6.18倍,这使miR-124-3p初步纳入研究者视线。后经过RNA质检、RT-q PCR生物学与技术重复、PCA检验,芯片数据可靠(一级验证)。2.miR-124-3p在坐骨神经预损伤组的表达情况是由坐骨神经预损伤和脊髓后索损伤两个条件共同存在来实现的,单独损伤脊髓后索或单独损伤坐骨神经该microRNA无类似表达改变出现。3.生物信息学分析说明miR-124-3p在单纯脊髓后索损伤后的第7天、14天上调并执行了相似聚类的分子生物学功能,在经过坐骨神经预损伤干预后,在脊髓后索损伤后的第7天、14天下调,执行了与单纯脊髓后索损伤组不同聚类的生物学功能。4.坐骨神经预损伤使脊髓后索损伤局部及背根神经节中NF200表达增加,损伤局部神经纤维形态更加规整。而坐骨神经预损伤的存在与否对脊髓组织样本中IL-1及GFAP指标无明显影响。5.抑制miR-124-3p表达后,背根神经节神经细胞中GAP-43表达上调,轴突延长。6.应用Target Scan数据库查询及文献查阅预测miR-124-3p的靶基因为STAT3。7.miR-124-3p对STAT3蛋白表达的调控是翻译抑制。坐骨神经预损伤后背根神经节组织中STAT3及p-STAT3蛋白在后索损伤后7天和14天表达上调。单纯脊髓后索损伤后7天和14天背根神经节组织中STAT3及p-STAT3蛋白表达下调,miR-124-3p与STAT3及p-STAT3的表达趋势相反(二级验证)。8.背根神经节神经元中抑制miR-124-3p后STAT3上调免疫荧光变强、轴突增长,STAT3,p-STAT3及GAP-43上调(三级验证)。9.STAT3蛋白是miR-124-3p/STAT3/GAP-43通路不可或缺的组成部分。结论1.脊髓后索损伤及用坐骨神经预损伤干预后,共有681个microRNA在后索损伤后4小时、3天、7天和14天发生至少1次表达变化。2.miR-124-3p在单纯脊髓后索损伤后第7天、14天明显上调,而在坐骨神经预损伤干预后7天、14天表达趋势变为明显下调。3.miR-124-3p的效用靶基因是STAT3,其对STAT3蛋白表达的调控是翻译抑制。4.miR-124-3p在坐骨神经预损伤组的表达情况是由坐骨神经预损伤和脊髓后索损伤两个条件共同存在来实现的,单独损伤脊髓后索或单独损伤坐骨神经该microRNA无类似表达改变出现。5.坐骨神经预损伤使miR-124-3p在7天、14天表达下调导致背根神经节神经元中STAT3上调,通过GAP-43使背根神经节神经元轴突延长。6.miR-124-3p是坐骨神经预损伤促进脊髓后索损伤修复的关键microRNA之一,miR-124-3p/STAT3/GAP-43通路是坐骨神经预损伤促进脊髓后索损伤修复的关键通路之一。
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