miR-155-5p在辐射诱导的肺纤维化的作用及机制研究

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目的:通过60 Coγ射线辐照肺上皮细胞后进行mi RNA测序,筛选出差异表达明显的mi RNA,并探索其可能参与肺纤维化发生发展的生物学功能;选择一条mi RNA,通过体内和体外实验探索其在辐射诱导的肺纤维化中的作用及机制。方法:用6Gy 60 Coγ射线辐照A549细胞和BEAS-2B细胞,分别在照射后0 h、6 h和48 h用倒置相差显微镜观察两种细胞的形态,同时在这3个时间点提取细胞蛋白,用Western blot验证E-cadherin、N-cadherin、Vimentin、α-SMA和Twist等EMT相关蛋白含量。用6 Gy 60 Coγ射线辐照BEAS-2B细胞,继续培养细胞,分别在辐照后0 h、6 h和48 h提取细胞RNA,做mi RNA测序,分析测序结果,筛选辐照后差异表达明显的mi RNA,用Real-Time PCR验证筛选出来的差异表达明显的mi RNA。同时通过分析KEGG和GO,探索这些差异表达的mi RNA可能参与EMT和RIPF发生发展的生物学功能和通路。通过细胞转染实验,向细胞内转染mi RNA模拟物(mimic)或mi RNA抑制剂(inhibitor),可以过表达或敲低细胞内的mi RNA,然后通过Western blot和免疫荧光实验验证转染后细胞中EMT相关蛋白的变化。通过Target Scan、mi RTar Base和Gene Cards等网站预测mi RNA下游靶基因,通过Western blot、Real-Time PCR和免疫荧光实验验证辐照后以及转染mi RNA mimic、mi RNA inhibitor和靶基因干扰序列si RNA后EMT相关蛋白和靶基因含量的变化。双荧光素酶报告基因实验验证mi RNA和靶基因直接相互作用。Western blot验证mi RNA靶基因参与EMT相关信号通路上蛋白的含量,进一步明确mi RNA参与辐射诱导EMT的作用机制。采用鼻腔给药的方法将携带mi RNA的腺相关病毒注射进入C57小鼠肺组织中,然后25Gy 60 Coγ射线局部辐照小鼠肺部,分别在照射后1个月、2个月、3个月和4个月收取小鼠肺组织,提取肺组织RNA和蛋白,用Western blot验证肺纤维化相关蛋白collagen和α-SMA的含量,同时收取小鼠肺组织病理切片,并做HE和Masson染色,通过肺脏病理半定量法评分系统对HE染色进行量化,通过Image Pro Plus软件分析Masson染色,进一步探究mi RNA在RIPF的作用及机制。结果:6Gy 60 Coγ射线辐照A549细胞和BEAS-2B细胞后显微镜下发现,细胞形态从上皮细胞形态向间充质细胞形态转变,Western blot验证EMT相关蛋白显示,上皮细胞蛋白标志物E-cadherin减少,而间质细胞标志物N-cadherin、Vimentin、α-SMA和Twist明显升高。通过对测序结果分析发现,辐照可以使很多mi RNA表达上调或下调,其中hsa-mi R-127-3p,hsa-mi R-129-5p,hsa-mi R-150-5p hsa-mi R-155-5p,hsa-mi R-451a,hsa-mi R-342-3p,hsa-mi R-3195,hsa-mi R-9-5p,hsa-mi R-381-3p,hsa-mi R-582-3p,hsa-mi R-32-5p,hsa-mi R-199a-5p这几条mi RNA验证结果与测序结果一致。KEGG和GO功能分析发现差异表达的mi RNA的m RNA很多富集到了参与EMT发生发展的信号通路上,如Wnt信号通路和MAPK信号通路等。通过对测序结果和验证结果进一步分析,并通过大量的文献调研,我们选择mi R-155-5p作为研究对象。辐照后mi R-155-5p表达下调,在A549和BEAS-2B细胞中敲低mi R-155-5p后,发生EMT现象。当在细胞中过表达mi R-155-5p后可以逆转由IR介导产生的EMT现象。GSK-3β是mi R-155-5p可能的靶基因,两者呈负相关,并且辐照后细胞中GSK-3β明显升高,双荧光素酶报告基因实验也证实GSK-3β是mi R-155-5p的直接靶基因。当我们敲低细胞中的GSK-3β后可以逆转由IR或敲低mi R-155-5p后发生的EMT现象。当敲低mi R-155-5p或IR后,NF-κB没有明显的变化,但是磷酸化的NF-κB明显升高。而当我们过表达细胞中的mi R-155-5p或敲低GSK-3β后,可以逆转增高的磷酸化NF-κB。在体内实验中,HE和Masson染色证实,辐照后随时间的增加,照射组小鼠肺组织纤维化程度逐渐加重,而照射前注射了携带mi R-155-5p腺相关病毒的小鼠肺组织发生纤维化程度较低。在蛋白水平得到了相同的结果,即照射组小鼠肺组织蛋白collagen和α-SMA明显增多,而在过表达mi R-155-5p的小鼠中,collagen和α-SMA含量会明显降低。结论:1、6Gy 60 Coγ射线辐照A549和BEAS-2B细胞,可以诱导细胞发生EMT。2、辐照可以诱导hsa-mi R-127-3p,hsa-mi R-129-5p,hsa-mi R-150-5p hsa-mi R-155-5p,hsa-mi R-451a表达下调,并且它们在辐照后6 h和48 h趋势相同;hsa-mi R-9-5p,hsa-mi R-381-3p在6 h表达下调;hsa-mi R-342-3p、hsa-mi R-199a-5p和hsa-mi R-32-5p在48 h表达下调,hsa-mi R-381-3p,和hsa-mi R-582-3p在48 h表达上调。3、辐照可以使细胞中mi R-155-5p含量降低,并通过GSK-3β/NF-κB信号通路参与辐射诱导EMT的调控。4、过表达mi R-155-5p可以抑制GSK-3β/NF-κB信号通路的激活,从而抑制RIPF的发生。5、25Gy辐照使C57小鼠肺组织发生放射性肺纤维化,同时使小鼠肺组织中mi R-155-5p含量降低而参与调控RIPF的发生发展。
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