ceRNA介导β-榄香烯防治良性气道狭窄的机制研究

来源 :福建医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:achiao172
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研究背景和目的:随着气道内膜结核、创伤后气管插管及气管切开的发生率明显上升,良性气道狭窄的发病率也随之升高。得益于介入肺脏病学的迅速发展,气道腔内介入技术为良性气道狭窄的患者提供了一种新型高效的治疗方法并成为良性气道狭窄最主要的治疗手段之一。采用呼吸内镜引导下的气道腔内介入治疗时,患者常产在“狭窄-介入治疗时二次损伤-修复再狭窄”的恶性循环,成为呼吸介入治疗领域亟待解决的难题。肉芽组织的生成与演变是贯穿组织损伤修复和瘢痕重塑整个过程的关键步骤,而作为肉芽组织主要组成细胞之一的成纤维细胞占据着主导作用。因此,正向调节气道肉芽成纤维细胞的功能以改善修复进程、优化修复结局是预防气道介入治疗后再狭窄的关键环节。已发现中草药活性成分β-榄香烯具有抗纤维化作用,我们前期研究也发现其能抑制气道肉芽成纤维细胞增殖、促进其凋亡,但确切的机制及防治气道狭窄的功效仍未明确。长链非编码RNA(lncRNA)可以在多个层面影响基因的表达,作为microRNA(miRNA)的竞争性内源性RNA(ceRNA)而调控下游基因的表达是其在许多疾病发生、发展中发挥作用的重要机制。有报道β-榄香烯可通过靶向lncRNA抑制恶性细胞的增殖,本研究拟从lncRNA入手,阐明其可能介导的β-榄香烯调节气道肉芽成纤维细胞功能乃至抑制气道肉芽增生的作用机制,为β-榄香烯临床应用于防治良性气道狭窄提供理论依据和实验证据。研究方法:1.培养原代人气道肉芽成纤维细胞(PHAGF)、原代人气道正常成纤维细胞(PHAF)并纯化、鉴定以构建体外细胞模型。利用高通量lncRNA芯片(可同时检测mRNA)筛选IC50-β-榄香烯干预PHAGF前后差异表达的lncRNA和mRNA,通过生物信息学分析富集与细胞增殖、凋亡相关的通路并构建调控该通路的ceRNA网络。2.选取拟研究的目标ceRNA轴,比较ceRNA轴及目标通路在PHAF与PHAGF中的表达差异。采用双荧光素酶报告基因实验、RT-qPCR、Western blotting、流式细胞术等在体外细胞模型中验证β-榄香烯通过靶向目标lncRNA以ceRNA机制调节目标通路的活性进而影响PHAGF的增殖与凋亡。3.用改良方法建立良性气道狭窄新西兰兔模型,并引入简易内窥镜进行观察评估、绘制模型的病理演变曲线以及探索简易内窥镜辅助下气道内局部药物注射的可行性。4.在动物模型的气道肉芽增生期局部应用β-榄香烯,通过内镜下评估、病理HE染色在体内整体水平上明确β-榄香烯抑制气道肉芽增生、降低气道狭窄率的效果,并通过对组织标本进行免疫荧光检测细胞增殖标志物Ki67、Tunel法检测细胞凋亡表型以及免疫组化、RT-qPCR与Western blotting检测目标ceRNA轴、目标通路分子的表达进一步验证β-榄香烯的作用机制。研究结果:1.体外成功培养PHAF、PHAGF,并构建了PHAGF中β-榄香烯调节的含MIR143HG/miR-1275/ILK目标轴的ceRNA网络。2.相比PHAF,PHAGF中MIR143HG/miR-1275/ILK轴及ILK/Akt通路发生了异常改变。MIR143HG与ILK互为miR-1275的ceRNA,MIR143HG可竞争性结合miR-1275从而解除其对ILK的抑制。β-榄香烯通过下调PHAGF中MIR143HG的表达进而影响ILK/Akt通路效应基因Cyclin D1与Bcl-2的表达并最终抑制PHAGF的增殖、促进其凋亡。3.改良法可高效、微创地构建良性气道狭窄新西兰兔模型,具有较高的稳定性和狭窄率。模型的病理演变曲线能较准确地复现人类损伤后气道狭窄的病理进程。简易内窥镜可用于兔模型的气道内评估,其辅助下的气道内局部药物注射具有可行性。4.模型兔局部注射β-榄香烯后可有效抑制气道肉芽组织增生并最终减轻气道狭窄。组织学相关检测显示β-榄香烯干预后气道肉芽组织中成纤维细胞增殖减少、凋亡增加;同时,肉芽组织中MIR143HG、miR-1275及ILK/Akt通路分子的表达改变与体外实验一致。研究结论:PHAGF的ILK/Akt通路发生了异常活化,MIR143HG、ILK互为miR-1275的ceRNA。β-榄香烯可通过调节MIR143HG/miR-1275/ILK轴抑制PHAGF的细胞周期进展并促进其凋亡,进而有效抑制气道肉芽组织增生并最终减轻气道狭窄。MIR143HG/miR-1275/ILK轴是良性气道狭窄潜在的治疗靶点,β-榄香烯是临床防治良性气道狭窄很有潜力的药物。
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