FTO通过介导pri-miR-155 m6A修饰调控miR-155在脑缺血再灌注损伤中的作用及机制研究

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缺血性脑卒中由于其高致死率及致残率,已经成为了威胁人类健康的重要疾病之一,给社会和国家带来了严重的经济负担。目前的治疗方式有静脉溶栓和机械取栓两种,但患者在接受以上治疗后仍出现死亡率较高的情况,经过大量的研究发现缺血再灌注损伤的存在是出现这种情况的重要原因之一。缺血再灌注损伤是指原先缺血的组织,在恢复血流再灌注后反而出现组织损伤进一步加重的情况。表观遗传修饰,例如组蛋白修饰、DNA修饰、RNA修饰等已经被报道在缺血再灌注损伤中具有不可忽略的重要作用。在RNA的修饰类型以甲基化修饰所占比例较大,而在m6A、m5C、m1C、m6Am等甲基化修饰中又以m6A甲基化修饰最常见。m6A甲基化修饰主要由甲基转移酶(例如METTL3、METTL4等),去甲基化酶(FTO、ALKBH5等)以及结合蛋白(IGF2BP1-3)参与调节。参与调控m6A甲基化修饰的基因与炎症的发生发展之间具有密切的关系。FTO是第一个被发现的具有去甲基化酶活性的蛋白,FTO在缺血再灌注损伤中也具有不可忽视的作用。研究发现肝脏、心脏等器官发生缺血再灌注损伤后,损伤组织中FTO的表达量是明显降低的,而过表达FTO可以显著改善缺血再灌注带来的组织损伤。炎症的发生在缺血再灌注损伤中是占据了重要作用的,临床研究的结果发现中性粒细胞/淋巴细胞比率是评价缺血性脑卒中预后的一个有效指标,更加提示了炎症的重要性。FTO对于炎症是具有调控作用的。在既往研究中,FTO基因的沉默会促进诱导巨噬细胞转变为促炎的M1型巨噬细胞,进而加炎症反应的发生,而过表达FTO可以抑制NF-KB/NLRP3炎症复合物及相关炎症信号通路的激活,减少相关炎症因子的产生。在以上研究的基础上,我们推测,去甲基化酶FTO可能在脑缺血再灌注损伤中具有重要的作用。因此,我们拟从以下三个方面进行探索:1)明确FTO在脑缺血再灌注损伤后表达量的改变;2)FTO的过表达对脑缺血再灌注损伤的影响;3)FTO调控脑缺血再灌注损伤的具体机制。第一部分:m6A去甲基化酶FTO在缺血再灌注损伤后脑组织中的表达情况目的:建立脑缺血再灌注损伤动物模型,检测缺血再灌注损伤后脑组织中m6A甲基化水平的改变及调控m6A甲基化修饰相关基因的变化情况,为探索m6A甲基化修饰在脑缺血再灌注损伤中的作用做好理论基础。方法:通过大脑中动脉栓塞建立小鼠缺血再灌注损伤模型,并通过脑组织切片TTC染色对梗死面积进行评估,并检测损伤后脑组织中m6A甲基化水平的改变。进一步地,从RNA及蛋白水平对调控m6A甲基化的相关基因METTL3、METTL4、WTAP、ALKBH5、FTO的表达量在缺血再灌注损伤后脑组织中的变化情况。结果:缺血再灌注损伤损伤组脑组织TTC染色可见白色部分(即梗死部分)明显增加,假手术组未见明显白色梗死区域。缺血再灌注损伤后脑皮质中m6A甲基化的水平是显著高于假手术组的。不管是在RNA水平还是蛋白水平METTL3、METTL4、WTAP、ALKBH5的表达量在假手术组及缺血再灌注损伤组之间是没有差异的,而只有FTO的表达量在缺血再灌注损伤后的脑组织中是显著降低的。第二部分:过表达FTO对脑缺血再灌注损伤后炎症反应的影响目的:脑组织中过表达FTO,观察FTO的过表达对脑缺血再灌注损伤的影响以及对炎症分子及信号通路的影响,从而明确FTO在脑缺血再灌注损伤中的重要作用。方法:通过腺病毒转染过表达FTO,观察FTO过表达对再灌注损伤后脑组织m6A甲基化水平的影响,以及对脑梗死面积的影响。构建脑缺血再灌注损伤动物模型,观察FTO过表达对损伤导致梗死面积的影响。从RNA及蛋白水平检测FTO过表达对缺血再灌注损伤后炎症因子表达水平的影响,并观察对IKB/NF-KB信号通路的影响。结果:腺病毒转染能显著增加脑组织中FTO的表达。FTO的过表达能显著降低缺血再灌注损伤后脑组织m6A甲基化的水平,并显著减少损伤后脑梗死的面积。FTO过表达能显著降低脑缺血再灌注损伤后炎症因子的表达量。缺血再灌注损伤后胞质中IKB的表达是降低的,而胞核内NF-KB是升高的,过表达FTO后胞质内IKB表达显著升高,而胞核内NF-KB的表达量明显降低。第三部分:过表达FTO通过介导pri-miR-155 m6A修饰调控miR-155对脑缺血再灌注损伤后炎症反应的影响目的:明确FTO与miR-155之间的调控关系,探索FTO减轻炎症反应改善脑缺血再灌注损伤的机制。方法:首先观察了过表达FTO对pri-miR-155、miR-155表达量的影响。其次构建FTO过表达腺病毒及miR-155 mimic腺病毒,在脑组织中同时过表达FTO及miR-155,观察miR-155的过表达对pri-miR-155 m6A甲基化水平的影响,同时观察miR-155的过表达对FTO过表达减少脑梗死面积、降低炎症因子水平等的影响。结果:FTO的过表达降低了缺血再灌注损伤后脑组织中miR-155的表达量,升高了pri-miR-155的表达量。缺血再灌注损伤后pri-miR-155的m6A水平是显著升高的,过表达FTO能显著降低pri-miR-155的m6A水平。转染FTO能显著减少缺血再灌注损伤后的脑梗死面积,而共转染miR-155 mimic和FTO能部分抵消掉FTO减少脑梗死面积以及降低炎症因子TNF-ɑ及IL-1β的作用。缺血再灌注损伤后脑组织中胞质IKB的表达是降低的,胞核NF-KB的表达量显著增加,转染FTO后胞质内IKB表达显著升高,而胞核内NF-KB的表达量明显降低。当共转染miR-155 mimic和FTO后,能显著抵消部分FTO过表达对IKB激活和NF-KB抑制的作用。结论:过表达FTO降低pri-miR-155 m6A甲基化修饰水平,抑制了miR-155的成熟,进而减轻了脑缺血再灌注损伤后的炎症反应。
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