高强度间歇运动抑制长链非编码RNA KCNQ1OT1诱导心肌再生的作用研究

来源 :广西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wintry5
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研究背景和目的:心肌梗死(myocardial infarction,MI)是由于心肌细胞(Cardiomyocytes,CMs)严重而持久地缺血导致大量心肌细胞在短时间内坏死,继而成纤维细胞被激活增殖,引起心脏不良重构,心功能减退直至心力衰竭。研究表明,低等的脊椎动物,如青蛙、蝾螈、斑马鱼的CMs具有终生增殖再生能力,参与MI后心脏修复。运动康复疗法被推荐用于冠心病一级和二级预防,而高强度间歇运动(high-intensity interval training,HIIT)可改善心肌糖脂代谢,提高心肺储备功能,增强心肌抗氧化应激能力,从而在改善冠心病预后方面优于其他强度的运动方式。运动训练通过调控细胞因子、通路或微小RNAs(micro RNAs,mi RNAs)促进心肌细胞的增殖,为因大量丢失CMs而导致心力衰竭的治疗提供了新的思路。然而HIIT对CMs增殖的作用鲜有研究,其具体作用未阐明。长链非编码RNA(long mom-coding RNA,lnc RNA)是一类长度>200个核苷酸的非编码RNA,不具有编码蛋白质能力,可在表观遗传,转录,和转录后水平调控基因表达,从而影响细胞的增殖、凋亡、自噬等功能。最近的研究发现,lnc RNA在新生小鼠和成年小鼠心脏中的表达存在显著差异,表明lnc RNA参与心肌细胞的发育和增殖过程。lnc RNA KCNQ1OT1最先被报道在AMI患者外周血中表达升高,可调控肿瘤细胞增殖,然而,KCNQ1OT1在MI中的具体作用未知,其是否参与心肌梗死后心肌再生未有研究。本研究探讨HIIT通过调控KCNQ1OT1诱导心肌增殖的作用机制,为治疗心肌梗死提供有效的分子靶点。研究方法和结果:(1)第一部分:检测HIIT对心肌梗死后lnc RNA KNCQ1OT1的表达和对心功能的影响。8周龄的C57/BL6小鼠随机分为3组(每组n=6):假手术组(Sham)、心肌梗死组(MI)、心肌梗死+高强度间歇运动组(MI+HIIT)。MI+HIIT在造模一周后按照制定的运动康复方案进行28天的高强度间歇运动,其余2组小鼠安静休息直至运动组运动方案结束。随后心脏超声测定各组小鼠心功能。取左心室组织进行实时定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,q RT-PCR)测定lnc RNA KCNQ1OT1的表达。结果表明:MI后KCNQ1OT1表达显著升高(P0.05),HIIT的基础上敲低KCNQ1OT1引起HW/TL升高,但差异无统计学意义(P>0.05);与AAV9-sh NC+Sed组相比,AAV9-sh NC+HIIT组的Brdu标记的阳性心肌细胞明显增多(P<0.001),与AAV9-sh NC+Sed组相比,AAV9-sh KCNQ1OT1+Sed组Brdu标记的阳性心肌细胞明显增多(P<0.001);与AAV9-sh NC+HIIT组相比AAV9-sh KCNQ1OT1+HIIT组的Brdu标记的阳性心肌细胞明显进一步增多(P<0.05)。结果表明HIIT通过抑制KCNQ1OT1促进生理状态下成年小鼠心肌增殖。(3)第三部分:验证抑制KCNQ1OT1在心肌梗死中的作用。5周龄C57/BL6小鼠提前3周经尾静脉注射AAV9-sh KCNQ1OT1和AAV9-sh NC,随后建立MI模型,分为2组(每组n=4):AAV9-sh KCNQ1OT1+MI组和AAV9-sh NC+MI组。28天后处死小鼠,取左心室组织制成组织切片,进行心肌增殖(有丝分裂)标记物磷酸化组蛋白H3(histone H3 phosphorylated,p H3)和Brdu免疫荧光、血管新生标记物CD31和α-SMA免疫组化、Masson三色染色以及TUNEL染色。结果表明:与AAV9-sh NC+MI组相比AAV9-sh KCNQ1OT1+MI组敲低KCNQ1OT1后,p H3和Brdu阳性标记的心肌细胞比例明显增多(均P<0.05),梗死周围区新生血管标记物CD31和α-SMA表达明显增多(分别为P<0.05和P<0.01),梗死面积明显缩小(P<0.05),心肌凋亡明显减少(P<0.05)。表明抑制KCNQ1OT1促进心肌梗死后心肌增殖,血管新生,减小梗死面积,抑制心肌凋亡。(4)第四部分:阐明KCNQ1OT1/mi R-222-3p轴调控心肌细胞增的分子机制。通过数据库DIANA TOOLS筛选mi R-222-3p可能与KCNQ1OT1结合。通过q RT-PCR检测敲低KCNQ1OT1后mi R-222-3p的表达。随后进一步通过双荧光素酶报告基因检测,明确KCNQ1OT1靶向结合mi R-222-3p。结果表明,抑制KCNQ1OT1后,mi R-222-3p表达显著升高,差异有统计学意义(P<0.01)。双荧光素酶报告基因检测发现,野生型(wild-type,wt)KCNQ1OT1能降低与mi R-222-3p共转染后293T工具细胞的荧光活性,突变型(mutant-type,mut)KCNQ1OT1与mi R-222-3p共转染后293T工具细胞的荧光活性迅速恢复(P<0.001),表明KCNQ1OT1与mi R-222-3p具有靶向结合关系。我们阐明了KCNQ1OT1/mi R-222-3p轴调控心肌细胞增的分子机制。研究结论:HIIT通过KCNQ1OT1/mi R-222-3p轴调控心肌增殖,抑制KCNQ1OT1促进心肌梗死后心脏再生和缓解心脏重构。lnc RNA KCNQ1OT1可作为治疗心肌梗死潜在的分子靶点。
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