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MicroRNA-183对急性主动脉夹层细胞外基质重塑的作用及其机制研究  PDF

  • 韦耀东
  • 袁敏
  • 魏梦瑶
  • 刘岳恒
  • 于洋
  • 蒋璇
  • 赵晔
  • 师恩祎
  • 谷天祥
中国医科大学附属第一医院 心脏外科, 辽宁 沈阳 110000

中图分类号: R654.3

最近更新:2022-11-10

DOI: 10.3969/j.issn.1005-8982.2022.08.006

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摘要

目的

探讨microRNA-183(miR-183)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)在急性主动脉夹层(AAD)中的表达水平及其参与调节平滑肌细胞细胞外基质(ECM)的机制。

方法

收集20例确诊为AAD的组织标本作为AAD组,20例无主动脉病变的冠状动脉粥样硬化性心脏病患者的组织标本作为NC组,采用实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)和Western blotting检测检测miR-183、MMP-9蛋白相对表达量。将人主动脉平滑肌细胞(HASMC)分为3组:Mimic组、Inhibitor组和对照组;Mimic组用miRNA-183 mimic转染HASMC;Inhibitor组用miRNA-183 inhibitor转染HASMC,对照组未做处理。采用qRT-PCR和Western blotting检测miR-183、MMP-9 mRNA、MMP-9蛋白及其底物弹性蛋白(Elastin)的表达。

结果

AAD组miRNA-183相对表达量低于NC组(P <0.05),而MMP-9蛋白相对表达量高于NC组(P <0.05)。与对照组比较,Mimic组miRNA-183、Elastin升高(P <0.05),MMP-9 mRNA和蛋白降低(P <0.05);Inhibitor组miRNA-183、Elastin降低(P <0.05),MMP-9 mRNA和蛋白升高(P <0.05)。

结论

miR-183可能通过调控平滑肌细胞中MMP-9的表达,参与平滑肌细胞ECM的重塑过程,促进AAD的发生、发展。

急性主动脉夹层(acute aortic dissection, AAD)是一种急性心血管疾病,发病机制与主动脉中膜细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的降解有关。有研究报道,基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMPs)通过调节ECM重塑,参与胸主动脉瘤或胸主动脉夹层的发病,其中MMP-9作为MMPs家族的一员,具有很强的降解弹性蛋白和胶原蛋白的能力,可导致主动脉中层的弹性蛋白和胶原蛋白大量崩解,诱导平滑肌细胞凋亡,从而促进主动脉夹层的形[

1-2]。MicroRNA(miRNAs)的异常表达与多种心血管疾病的发展、发展有[3],引起人们广泛关注。在肿瘤中,细胞的增殖、侵袭、转移与MMP-9在ECM重塑和蛋白水解中的作用密不可[4],而miR-183能够通过靶向调控MMP-9的表达,抑制细胞的增殖、侵袭、转[5-6]。目前miR-183在AAD中的表达及作用机制尚不清楚,本研究旨在探讨miR-183和MMP-9在AAD中的表达及其作用机制,以及其参与调节平滑肌细胞ECM的作用机制。

1 材料与方法

1.1 一般资料

选取2017年8月—2018年8月在中国医科大学附属第一医院就诊的AAD患者。纳入标准:①经影像学诊断为AAD;②签字接受主动脉手术治疗的患者;③临床资料完整。排除标准:①马方综合征;②大动脉炎;③梅毒性主动脉夹层;④主动脉粥样硬化。根据纳入和排除标准,共纳入20例AAD患者作为AAD组,其中男性14例,女性6例;年龄32~69岁,平均(52.2±10.6)岁;选取20例同期本院无主动脉病变的冠状动脉粥样硬化性心脏病患者为NC组,其中男性12例,女性8例;年龄33~65岁,平均(54.8±9.0)岁。AAD组标本取自升主动脉段破口周围的组织,NC组标本取自在升主动脉处打孔的废弃组织,组织离体后,立即置于液氮中速冻,置入-80℃冰箱冷冻保存备检。本研究经医院医学伦理委员会批准(No:AF-SOP-07-1.1-01)。

1.2 主要试剂与仪器

人主动脉平滑肌细胞(HASMC)(美国ATCC公司),引物、miRNA-183 mimic、miRNA-183 inhibitor及RNAifectin™ Transfection Reagent(加拿大ABM公司),RIPA裂解液、BCA蛋白浓度测定试剂盒、SDS-PAGE凝胶配制试剂盒(上海碧云天生物技术有限公司),兔抗人MMP-9、Elastin抗体(英国Abcom公司)。ABI 7500实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)仪(美国ABI公司)。

1.3 HASMC细胞培养与转染

将细胞快速解冻复苏,培养于含10%胎牛血清的DMEM高糖培养基中,置于37%、5%二氧化碳培养箱中。取增殖状态良好的细胞进行消化、离心、计数,按1×105个/孔的密度种植于6孔板中,待细胞融合达70%~80%,按照RNAifectin™ Transfection Reagent说明书实验步骤用miRNA-183 mimic、miRNA-183 inhibitor对HASMC进行转染,分别作为Mimic组、Inhibitor组,同时设置空白作为对照组,每组至少3孔。转染后置于培养箱内6 h,更换培养基后继续培养48 h,收集细胞用于下一步实验。

1.4 qRT-PCR检测miRNA-183、MMP-9 mRNA的表达

采用TRIzol法提取组织及细胞中总RNA,检测RNA浓度及纯度,按照说明书进行逆转录,按比例加入Master Mix、正反向引物、RNAase-free水,共20 μL,在qRT-PCR仪上反应,反应条件:95℃预变性30 s,95℃变性5 s、60℃退火34 s,共40个循环,采用2-ΔΔCt法计算组织miRNA-183相对表达量,以及细胞miRNA-183、MMP-9 mRNA相对表达量。引物序列由加拿大ABM公司提供,具体序列未告知。

1.5 Western blotting检测MMP-9、Elastin蛋白的表达

使用RIPA裂解液提取组织和细胞中总蛋白,采用BCA蛋白浓度测定试剂盒检测蛋白浓度,配制SDS-PAGE凝胶,每个孔道加入等量蛋白,电泳分离,标准湿式转膜,用PVDF膜封闭于含5%脱脂牛奶中,水平摇床上室温封闭1.5~2.0 h,一抗4℃孵育过夜(MMP-9稀释比例1∶3 000,Elastin稀释比例1∶300),二抗室温孵育2 h,使用ECL发光液在暗室中发光显色。Image J分析条带灰度值,以GAPDH为内参,以各目的蛋白与内参蛋白的比值作为组织中MMP-9蛋白,以及细胞中MMP-9、Elastin蛋白相对表达量。

1.6 统计学方法

数据分析采用 SPSS 25.0统计软件。计量资料以均数±标准差(x±s)表示,比较用t 检验或方差分析;进一步两两比较用LSD-t 检验;计数资料以构成比(%)表示,比较用χ2检验。P <0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较

AAD组与NC组年龄、性别构成比较,差异无统计学意义(P >0.05),具有可比性。见表1

表1  两组一般资料比较 (n =20)
组别年龄/(岁, x±s男/女/例
AAD组 52.2±10.6 14/6
NC组 54.8±9.0 12/8
t/χ2 0.832 0.440
P 0.411 0.507

2.2 两组miRNA-183、MMP-9蛋白相对表达量比较

两组miRNA-183、MMP-9蛋白相对表达量比较,经t 检验,差异有统计学意义(P <0.05),AAD组miRNA-183相对表达量低于NC组,而MMP-9蛋白相对表达量高于NC组。见表2图1

表2  两组miRNA-183、MMP-9蛋白相对表达量比较(n =20, x±s
组别miRNA-183MMP-9蛋白
AAD组 0.55±0.21 0.97±0.04
NC组 1.01±0.15 0.64±0.13
t -5.668 4.728
P 0.000 0.013

图1  各组MMP-9蛋白的表达

2.3 转染后各组miRNA-183、MMP-9 mRNA和蛋白、Elastin相对表达量比较

对细胞进行转染后,Mimic组、Inhibitor组、对照组miRNA-183、MMP-9 mRNA和蛋白、Elastin相对表达量比较,经方差分析,差异有统计学意义(P <0.05)。进一步两两比较结果:与对照组比较,Mimic组miRNA-183、Elastin蛋白相对表达量升高(P <0.05),MMP-9 mRNA和蛋白相对表达量降低(P <0.05);Inhibitor组miRNA-183、Elastin相对表达量降低(P <0.05),MMP-9 mRNA和蛋白相对表达量升高(P <0.05)。见表3图2

表3  转染后各组miRNA-183、MMP-9 mRNA和蛋白、Elastin相对表达量比较 (x±s
组别miRNA-183MMP-9 mRNAMMP-9蛋白Elastin蛋白
Mimic组 1.59±0.19 0.62±0.15 0.32±0.03 1.22±0.11
Inhibitor组 0.82±0.15 1.53±0.17 1.19±0.1 0.31±0.06
对照组 1.01±0.07 1.01±0.13 0.69±0.02 0.79±0.04
F 33.649 49.109 139.958 110.194
P 0.000 0.000 0.000 0.000

图2  过表达或抑制miR-183对MMP-9、Elastin蛋白表达的影响

3 讨论

AAD是一种严重威胁人类生命的心血管疾病,病情危急凶险,发病急骤、进展迅速、病死率高,每年发病率为4/10万~7/10万,且逐年上[

7-8]。据文献报道,未经治疗的Stanford A型AAD患者发病早期的病死率高达l%~2%/h,48 h内的病死率约为50%[9]。近20年来,随着影像学诊断技术、外科治疗技术和血管内治疗技术的进步,A型AAD患者的总病死率有所下降,且A型和B型AAD患者的手术病死率显著下[10]。目前对AAD的早期诊断、鉴别诊断、风险分层及预后评估都有其局限性。因此,积极探索AAD的发病机制,对预测高发人群,寻找干预治疗靶点具有重要价值。

散发性AAD的病理特征包括ECM的改变和平滑肌细胞的丢[

11-12],其中ECM的改变主要是胶原蛋白和弹性蛋白大量降解及表达下[13]。MMPs是一种锌依赖性内源性蛋白酶家族,在ECM成分蛋白的重塑和降解中发挥多种作用。大多数蛋白水解酶无法降解胶原蛋白和弹性蛋白,而MMPs对胶原蛋白和弹性蛋白具有极强的降解能[14]。MMP-9是一种Ⅳ型胶原蛋白酶,能够降解多种胶原蛋白,对弹性蛋白同样具有很强的降解能[15]。有研究表明,在胸主动脉夹层患者的主动脉壁中,MMP-9蛋白主要定位于组织病变严重的区[16],这与其降解胶原蛋白和弹性蛋白的能力有关。本研究结果表明,MMP-9蛋白明显高表达,且体外实验中,Elastin随着MMP-9表达增加或减少而呈现相反趋势,这表明在平滑肌细胞中,MMP-9能够促进弹性蛋白水解,参与ECM重塑过程。

miRNAs是由19~25个核苷酸组成的小分子单链非编码RNA,具有高度保守性,以碱基互补配对的方式与靶基因mRNAs的3´-非编码区特异性结合,转录后调控靶基因表达,参与大多数生物过[

17]。AAD的发生、发展与miRNAs的异常表达有[18]。miR-183在不同的生物中高度保守,其表达具有组织特异性。有研究报道,神经胶质瘤中miR-183通过靶向IDH2,促进低氧诱导转录因子的表达,进而促进缺氧组织的血管生[19],miR-183可通过上调IRS1的表达,增强人脐带血管内皮细胞活性,抑制炎症水平,抵抗细胞损[20]。本研究发现,miR-183在AAD患者主动脉组织中明显低表达,表明miR-183在血管的病理生理过程中发挥了作用。为进一步探讨miR-183在AAD中可能的分子机制,本研究用miR-183模拟物和抑制物对HASMC进行转染,结果发现miR-183与MMP-9存在负性关系,因此笔者推测miR-183可能是通过调控MMP-9在AAD患者体内发挥生物作用。

综上所述,miR-183在AAD患者主动脉组织中低表达,MMP-9蛋白则高表达,上调或下调miR-183的表达能够在mRNA和蛋白水平上影响MMP-9的表达,从而改变Elastin的表达水平。miRNA-183调控平滑肌细胞中MMP-9的表达,参与主动脉中膜ECM重塑过程,为AAD发病机制的研究提供新思路。

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