LncRNA NEAT1通过miR132-3p调控MPP+诱导的SH-SY5Y自噬轴及其机制探讨

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帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种以运动迟缓和静止性震颤为主要特征的神经退行性疾病。PD与基因突变、自噬功能障碍、α突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)沉积、线粒体功能异常等多种因素相关,其具体的发病机制仍不清。自噬功能障碍可以引起多巴胺神经元的死亡,被认为是PD的可能发病机制之一。有研究发现,改善自噬功能障碍在PD神经保护中发挥重要的作用,可能对PD具有治疗潜力。长链非编码RNA(long non-codingRNAs,lncRNAs)是真核细胞中转录本大于200nt的一类RNA,可以通过多种不同机制调控基因表达。研究发现,lncRNAs参与自噬调控网络并且介导自噬相关基因的调控。另有报道发现,用SH-SY5Y细胞和大鼠构建的PD模型中,LncRNA NEAT1(Long non-codingRNA nuclear paraspeckle assembly transcript 1,LncRNA NEAT1)与自噬调控网络的激活有密切的联系。磷酸酶和张力蛋白同源物(Phosphatase and tensin homolog,PTEN)是PI3K/AKT信号级联的关键负调节因子,可以通过去磷酸化调控PI3K/AKT通路,可以说是神经元中最重要的促存活途径。PI3K/AKT是经典的自噬信号通路,多种因子通过激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)诱发3,4,5-三磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate,PIP3)的生成调节蛋白激酶B(Protein kinase B,PKB/AKT)的表达。miR132(microRNA132,miR132)是一类小分子非编码RNA(microRNAs,miRNAs),在神经组织中富含,参与调节多巴胺神经元生长、肿瘤形成以及自噬凋亡过程等。在一项神经胶质瘤的研究中发现,LncRNA NEAT1通过负调节miR132调控胶质瘤发展。另外,一项有关阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)的研究发现,在原代神经元和PC12细胞中miR132/212通过直接调节PTEN,FOXO3a和P300来控制细胞存活,这些都是AKT信号通路的关键元件。因此,我们推测,在1-甲基-4-苯基吡啶离子(1-methyl-4-phenylpyridinium,MPP+)诱导的SH-SY5Y帕金森病细胞模型中,LncRNA NEAT1可能参与细胞自噬过程的调节,并且遏制神经损伤,起到神经保护作用。此过程可能与mir132及PTEN/PI3K/AKT信号通路的激活有关。本实验采用MPP+处理的SH-SY5Y细胞构建PD细胞模型,应用蛋白免疫印迹法(Western blotting,WB)以及实时荧光定量PCR(real-time reverse transcription PCR,RT-PCR)技术检测LncRNA NEAT1、miR132-3p、PTEN/PI3K/AKT信号通路以及a-syn和自噬相关蛋白LC3B、Beclin1和p62的表达情况;进一步采用慢病毒干扰LncRNA NEAT1的相对表达,研究LncRNA NEAT1是否通过miR132及PTEN/AKT/PI3K信号通路调节MPP+诱导的SH-SY5Y帕金森病细胞模型的自噬过程。结果:1.采用RT-PCR技术检测不同MPP+浓度(0、0.25 m M、0.5 m M、0.75 m M、1 m M和1.25 m M)和不同时间点(0、4 h、8 h、16 h、24 h、36 h)处理的SH-SY5Y细胞,LncRNA NEAT1的相对表达水平。与对照组相比,MPP+浓度为1m M时LncRNA NEAT1表达明显升高,具有统计学意义(P<0.001)。在1 m M MPP+处理24h时和对照组相比,LncRNA NEAT1的相对表达具有统计学意义(P<0.001)。2.与对照组相比,MPP+诱导的SH-SY5Y帕金森病细胞模型中miR132-3p的相对表达水平降低(P<0.001)。3.与对照组相比,MPP+组中P-AKT和P-PI3K蛋白表达水平降低(P<0.05,P<0.001),PTEN蛋白表达升高(P<0.01)。因此,MPP+处理可以下调SH-SY5Y细胞中P-AKT和P-PI3K蛋白的表达,上调PTEN蛋白的表达。4.本研究发现,与对照组相比较,MPP+组a-syn和p62蛋白的表达升高(P<0.001,P<0.001),LC3B和Beclin1蛋白的表达降低(P<0.01,P<0.01)。RT-PCR发现,MPP+组a-syn和p62 mRNA的相对表达明显升高(P<0.001,P<0.001),LC3B和Beclin1 mRNA的相对表达明显降低(P<0.001,P<0.001)。因此,在MPP+诱导的SH-SY5Y模型中自噬过程被抑制,α-syn上调。5.采用RT-PCR测定病毒敲除率,分别采用40MOI目的病毒和40MOI空白病毒进行细胞病毒转染,病毒敲低率约为80%左右。6.本研究观察到,与LncRNA NEAT1-NC组相比,LncRNA NEAT1-NC+MPP+组和ShRNA-LncRNA NEAT1+MPP+组miR132-3p相对表达明显降低(P<0.001,P<0.001),表明MPP+处理可以下调SH-SY5Y中miR132-3p的表达;与LncRNA NEAT1-NC+MPP+组比较,ShRNA-LncRNA NEAT1+MPP+组miR132-3p相对表达升高(P<0.001)。表明干扰LncRNA NEAT1的表达影响miR132-3p的表达水平,MPP+诱导SH-SY5Y帕金森病细胞模型中LncRNA NEAT1能够调节miR132-3p的表达。7.本研究观察到,与LncRNA NEAT1-NC组相比,LncRNA NEAT1-NC+MPP+组和ShRNA-LncRNA NEAT1+MPP+组PTEN蛋白的表达明显增加(P<0.001,P<0.001),P-AKT和P-PI3K蛋白的表达降低(P<0.001,P<0.01;P<0.001,P<0.01);与LncRNA NEAT1-NC+MPP+组比较,ShRNA-LncRNA NEAT1+MPP+组PTEN蛋白的表达明显降低(P<0.001),P-AKT和P-PI3K蛋白的表达增加(P<0.05;P<0.05)。表明干扰LncRNA NEAT1的表达,可以在一定程度上调控自噬经典通路的PTEN/AKT/PI3K的表达。8.WB发现,与LncRNA NEAT1-NC组相比,LncRNA NEAT1-NC+MPP+组和ShRNA-LncRNA NEAT1+MPP+组p62和α-syn蛋白的表达明显增加(P<0.001,P<0.001;P<0.001,P<0.05),Beclin1和LC3Ⅱ蛋白的表达降低(P<0.001,P<0.001;P<0.001,P<0.05);与LncRNA NEAT1-NC+MPP+组比较,ShRNA-LncRNA NEAT1+MPP+组p62和α-syn蛋白的表达明显降低(P<0.01,P<0.001),Beclin1和LC3Ⅱ蛋白的表达增加(P<0.05;P<0.05)。RT-PCR发现,与LncRNA NEAT1-NC组相比,LncRNA NEAT1-NC+MPP+组和ShRNA-LncRNA NEAT1+MPP+组p62和α-syn mRNA的表达明显增加(P<0.001,P<0.001;P<0.001,P<0.001),Beclin1和LC3B mRNA的表达降低(P<0.001,P<0.001;P<0.001,P<0.01);与LncRNA NEAT1-NC+MPP+组比较,ShRNA-LncRNA NEAT1+MPP+组p62和α-syn mRNA的表达明显降低(P<0.001,P<0.001),Beclin1和LC3B mRNA的表达增加(P<0.001;P<0.05)。结果表明干扰LncRNA NEAT1的表达,可以在一定程度上遏制MPP+诱导的SH-SY5Y对自噬过程的抑制,减轻了细胞损伤,起到一定的神经保护作用。9.双荧光素酶发现,与NC组相比,hsa-miR-132-3p显著下调h-NEAT1-3UTR-WT的luciferase的表达(P<0.001),说明本实验中两者间存在结合作用。以上结果表明,LncRNA NEAT1参与MPP+诱导的SH-SY5Y帕金森病细胞模型的自噬过程,并在一定程度遏制α-syn的沉积,减轻神经细胞损伤,发挥神经保护作用。此过程由LncRNA NEAT1与miR132-3p相结合共同介导PTEN/PI3K/AKT自噬信号通路进行调节。
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