miR-143-3p调控线粒体凋亡通路在心肌缺血/再灌注损伤中的作用机制研究

来源 :广西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacker0001
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随着药物溶栓、经皮冠状动脉介入术(percutaneous coronary intervention,PCI)等再灌注治疗的广泛开展和及时干预,急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)的死亡率明显降低。然而,如何改善该AMI患者的临床预后成为另一个重大难题。心肌缺血/再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfusion inury,MI/RI)的发生容易导致患者出现恶性心律失常、无复流、心力衰竭以及心源性休克等不良心血管事件,严重影响AMI患者开通阻塞血管的临床获益。研究显示,线粒体介导的细胞凋亡信号通路在整个MI/RI过程中过度异常激活,诱导大量重要心肌细胞死亡。B淋巴细胞瘤-2基因/Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2/Bax)作为线粒体外膜上的关键效应蛋白,对调控线粒体凋亡信号通路的激活起重要作用。微小核糖核酸(micro RNAs,miRNAs)是一组约由22个核苷酸组成的高度保守的单链非编码RNA分子,主要在转录后水平以抑制或者降解的方式调控信使RNA(message RNA,m RNA)的表达翻译。多项研究发现,前体miR-143及其成熟体miR-143-3p介导细胞凋亡参与MI/RI的发生发展。然而,其相关分子机制尚未完全阐明。在前期研究中,Target Scan预测显示Bcl-2是miR-143-3p的潜在靶向位点。由此推测:miR-143-3p可能通过靶向调控Bcl-2/Bax介导线粒体凋亡信号通路参与MI/RI。为了验证这个假设,本研究实验主要按以下两部分进行,进而揭示miR-143-3p介导细胞凋亡参与MI/RI的分子作用机制。第一部分miR-143-3p与Bcl-2、Bax在MI/RI中的关系研究目的:探索miR-143-3p与Bcl-2、Bax在MI/RI小鼠心肌组织中的表达关系。方法:将20只C57BL/6雄性小鼠随机平均分成两组(10只/组),即假手术(Sham)组和I/R组。以结扎冠状动脉左前降支(left anterior descending artery,LAD)的方式建立小鼠MI/RI模型,使小鼠心肌缺血30 min、再灌注24 h。再灌注结束后,以2,3,5—氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride,TTC)、苏木精伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色检测小鼠心肌损伤情况,酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测血清心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I,c Tn I)及肌酸激酶同工酶MB(creatine kinase MB,CK-MB)的含量,Td T介导的d UTP缺口末端标记(TDT mediated d UTP nick end labeling,TUNEL)染色法检测心肌细胞凋亡水平,最后使用实时荧光定量聚合酶链式反应(real time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,q PCR)扩增分析心肌组织miR-143-3p与Bcl-2、Bax的表达情况。结果:与Sham组比较,I/R组的小鼠心梗面积明显增加(P<0.05)。HE显示,I/R组小鼠的心肌细胞排列杂乱,细胞间质疏松,其中存在大量炎性细胞浸润。与Sham组相比,I/R组小鼠血清c Tn I、CK-MB浓度及心肌细胞凋亡水平也明显升高(P<0.05)。q PCR结果显示,与Sham组相比,I/R组miR-143-3p、Bax表达水平显著上调(P<0.05),而Bcl-2表达明显下降(P<0.05)。最后,Spearman相关性检验示,miR-143-3p与Bcl-2负相关(r=-0.726,P<0.05),miR-143-3p与Bax正相关(r=0.937,P<0.05)。结论:1、I/R诱导小鼠心肌梗死,促进心肌细胞凋亡。2、在I/R心肌组织中miR-143-3与Bax表达升高,而Bcl-2表达降低;而且miR-143-3与Bcl-2负相关、与Bax正相关。第二部分miR-143-3p调控线粒体凋亡信号通路在MI/RI中的机制研究目的:探索miR-143-3p调控线粒体凋亡信号通路在小鼠MI/RI中的作用机制。方法:将60只雄性小鼠随机平均分成4组(15只/组),即Sham(NC)组、NC+I/R组、AAV-miR-143-3p inh+I/R组、AAV-control+I/R组。其中,术前3周经尾静脉予Sham(NC)组和NC+I/R组小鼠注射生理盐水(NC),同法予AAV-miR-143-3p inh+I/R组小鼠注射AAV-miR-143-3p inhibitor,予AAV-control+I/R组注射等量AAV-control作阴性对照。转染3周后,建立小鼠MI/RI模型。再灌注24 h结束后,TTC染色检测小鼠心肌情况梗死情况,ELISA检测血清c Tn I、CK-MB含量,TUNEL染色检测心肌细胞凋亡水平,最后分别使用q PCR、蛋白免疫印迹(Western blot,WB)检测心肌组织中miR-143-3p与Bcl-2、Bax、Caspase-3、Caspase-9及Cytochrome C的表达情况。结果:双荧光素酶基因报告实验检测示,与Bcl-2-3’UTR-wt+NC mimics组比较,Bcl-2-3’UTR-wt+miR-143-3p组的荧光素酶活性显著减小(P0.05)。q PCR检测miR-143-3p的结果显示,与Sham(NC)组比较,NC+I/R组和AAV-control+I/R组小鼠心肌组织miR-143-3p的表达显著升高(P0.05);然而,与NC+I/R组比较,AAV-miR-143-3p inh+I/R组miR-143-3p的表达显著降低(P<0.05)。TTC染色与ELISA检查结果显示,与Sham(NC)组比较,NC+I/R组、AAV-miR-143-3p inh+I/R组和AAV-control+I/R组小鼠心梗面积、c Tn I及CK-MB显著增加(P0.05)。然而,与NC+I/R组比较,AAV-miR-143-3p inh+I/R组小鼠心梗面积、c Tn I及CK-MB明显减小(P<0.05)。与此同时,TUNEL染色结果与以上结果基本一致,AAV-miR-143-3p inh+I/R组小鼠心肌组织中的阳性凋亡细胞相对于NC+I/R组显著减少(P<0.05)。q PCR及WB检测结果显示,与Sham(NC)组比较,NC+I/R组、AAV-miR-143-3p inh+I/R组与AAV-control+I/R组小鼠心肌组织中Bcl-2 m RNA及蛋白表达显著下降(P<0.05),而Bax的m RNA及蛋白表达明显增高(P0.05)。然而,与NC+I/R组比较,AAV-miR-143-3p inh+I/R组小鼠心肌组织的Bcl-2表达明显增高(P<0.05),而Bax表达也明显降低(P<0.05)。有趣的是,与NC+I/R组比较,AAV-miR-143-3p inh+I/R组小鼠心肌组织cytochrome C从线粒体释放至胞浆的蛋白含量显著减少(P<0.05),而且Caspase-3、Caspase-9的蛋白表达水平亦有明显降低(P<0.05)。结论:1、miR-143-3p靶向结合Bcl-2;2、低表达miR-143-3p有助于缩小I/R小鼠心梗面积,减轻心肌细胞凋亡;3、低表达miR-143-3p通过靶向调控Bcl-2/Bax,下调线粒体相关凋亡信号通路蛋白分子的表达。
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