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背景ST段抬高型心肌梗死(STEMI)的发生是在冠状动脉粥样硬化的基础上出现斑块破裂、血栓形成、或冠脉痉挛,导致相应心肌严重的持续缺血缺氧损伤。持续缺氧引起的心肌损伤严重影响心肌氧化应激和能量代谢反应。临床上STEMI患者预后往往不良,我们既往的研究发现非高密度脂蛋白胆固醇是STEMI患者非致命性再发性心肌梗死的预测指标,而且发现STEMI患者行PCI治疗后,肝转氨酶增高和STEMI死亡率之间相关。目前STEMI的药物治疗可以针对性的预防心脏泵功能衰竭,但是并不能替换坏死组织。由于死亡的心肌细胞不能充分地被内源性再生细胞取代,非再生心肌经历退行性重塑,所以使用干细胞移植已成为恢复受损心肌的重要策略。但是干细胞移植到受损心肌后成活率低是亟待解决的问题之一,实现成年哺乳动物心脏再生面临具有重大挑战。近来研究报道,心脏干细胞在缺氧条件下如5%氧条件下比暴露在20%氧条件在移植后可以更好的恢复功能。干细胞在三维心肌球细胞聚集培养比单层干细胞培养移植到受损心脏更耐受氧化应激损伤。c-Kit阳性心脏干细胞在开始分化时对氧化应激尤其敏感,并且通过表达高水平的超氧化物歧化酶抵抗过氧化诱导的细胞死亡,缺氧处理后c-Kit阳性心脏干细胞提高了其移植到梗死心脏后的存活和归巢能力,但具体机制并不完全清楚,可能是因为缺氧培养条件更接近于体内微环境。缺氧不仅减少可利用氧直接抑制氧化磷酸化,也可以激活缺氧诱导因子,减少线粒体酶的转录因子表达,进一步通过上调葡萄糖转运和糖酵解酶提高转运,影响干细胞的命运。但是在缺氧环境中,哪些microRNAs(miRNAs)参与调控心脏干细胞以及可能的分子机制目前尚没有研究,成为我们的研究重点。miRNAs对细胞广泛调控,它几乎控制着所有的细胞中的基因表达,是调控整个生物过程包括生长,增殖,分化和凋亡的关键。miRNAs表达谱芯片近些年已经迅速增长,如何解读庞大的数据信息也是目前基因芯片技术研究面临的挑战。生物信息学整合了信息学、统计学和计算机学等多种技术分析数据信息,通过对生物芯片上面的海量数据进行筛选,采用序列对比,聚类分析,通路分析等方式进行数据挖掘,从而丰富对疾病的分子水平认识。但是由于不同研究之间使用不同的技术平台有不同的检测方法,数据处理和分析方法,以及研究样本量小,导致结果可重复性差。为了克服这些局限性,我们采用了荟萃分析缺氧时miRNAs的表达差异,用秩聚类方法综合分析每个研究结果,本研究也采用了目前新的生物学研究模式,即利用现有的数据信息进行理论推测,然后再进行实验验证。目的研究在c-Kit阳性心脏干细胞缺氧条件培养下miRNAs表达差异,对差异表达miRNAs进行靶基因预测和生物信息学分析。方法利用免疫磁珠分选c-Kit阳性心脏干细胞,进行体外培养,鉴定。分析基因表达综合数据库(GEO)中和缺氧相关的表达谱芯片数据,采用荟萃分析,通过秩聚类方法筛选出缺氧时在多组基因芯片中明显差异表达的miRNAs。检测心脏干细胞缺氧条件培养下差异表达的miRNAs,并对差异表达的miRNAs进行靶基因预测,基因本体(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析,使用搜索基因/蛋白相互作用的检索工作(STRING)数据库和Cytoscape软件工具构建差异表达基因蛋白质互作网络图。结果c-Kit阳性心脏干细胞培养、分选和鉴定后,对GEO数据库中不同缺氧时间的不同细胞的miRNAs差异表达谱进行荟萃分析,共有3个芯片数据集(GSE47532、GSE60431和GSE56870)包含细胞缺氧12h-24h时miRNAs的差异表达谱,发现miR-210、miR-574-3p和miR-193b*表达上调最显著,miR-29b-1*和miR-503表达下调最显著;共有3个芯片数据集(GSE47532、GSE52743和GSE60431)包含细胞缺氧32h-48h时miRNAs的差异表达谱,缺氧时间延长后miR-210表达仍然持续最明显上调表达,miR-193b*上调表达超过miR-574-3p。miR-503下调表达超过miR-29b-1*。在c-Kit阳性心脏干细胞缺氧(1%氧)24h时利用RT-PCR检测筛选出来的差异miRNAs,同样发现miR-574-3p,miR-193b*,miR-210表达上调,miR-29b-1*和miR-503表达下调,差异均具有统计学意义(P<0.05)。生物信息学预测分析这组调节缺氧的miRNAs的靶基因,GO分析显示差异表达的miRNAs的靶基因在细胞内组分和细胞连接,细胞过程调节和信号通路上方面发挥作用。与蛋白磷酸化(GO:0046777),RNA聚合酶II的负向转录调控(GO:0000122),受体信号蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性(GO:0004702),GTP酶激动剂激化(GO:0005096),细胞连接(GO:0030054),通道活性(GO:0015267),被动跨膜转运体活性(GO:0022803),m RNA和RNA的分解代谢过程(GO:0006402;GO:0006401),积极调控细胞凋亡(GO:0043065),程序性细胞死亡正调控(GO:0043068),泛素蛋白酶结合(GO:0031625),蛋白质分解过程(GO:001994),大分子分解过程(GO:0043632),蛋白质的丝氨酸/苏氨酸激酶活性(GO:0004674),m RNA连接(GO:0003729),高尔基体(GO:0005794)和内质网(GO:0005783)等最相关。KEGG信号通路分析提示差异miRNAs的功能主要集中于信号通路调控和细胞因子的相互作用。如PPAR信号通路(KEGG:03320),TGF-beta信号通路(KEGG:04350),磷脂酰肌醇信号系统信号通路(KEGG:04070),调节干细胞多能性信号通路(KEGG:04550),HIF-1信号通路(KEGG:04066),Erb B信号通路(KEGG:04012),代谢途径(KEGG:01100),Jak-STAT信号通路(KEGG:04630),Ras信号通路(KEGG:04014),细胞凋亡(KEGG:04210),PI3K-Akt信号通路(KEGG:04151),Hippo信号通路(KEGG:04392),NF-kappa B信号通路(KEGG:04064)等。结论c-Kit阳性心脏干细胞缺氧后的关键调控miRNAs有miR-210、miR-574-3p、miR-193b*、miR-29b-1*和miR-503,它们通过调节生长因子和转录因子,调控细胞周期和其相关的下游信号通路,最终影响代谢和基因表达。