miR-138通過HIF-1α在人和大鼠缺氧梗死心肌組織和細胞中的表達意義和作用機制.pdf

1、猝死是法醫(yī)司法鑒定中最常見也是最復雜的問題之一。一般地，成人猝死多是心源性猝死。心源性猝死一般是由于多種心臟疾病導致的急速發(fā)生的、出人意料的自然死亡。臨床上導致心源性猝死的原因較多，如冠狀動脈狹窄導致心臟急性的缺血、缺氧；應激情況下兒茶酚氨的釋放增加致使心室電生理紊亂，引起暫時嚴重心律失常如室顫，導致心源性猝死。另外，心肌的炎癥、纖維化以及心室結構的改變，均可以成為心源性猝死的基礎。目前臨床中心源性猝死的患者多有心臟病史，最常見的就是冠

2、心病引起的急性心肌缺血缺氧。早期心肌缺血缺氧所致猝死心肌的變化，在法醫(yī)病理鑒定中十分困難，有待探尋標記物在分子水平上進行鑒別診斷。近來的研究表明，心臟中存在著心肌干細胞，缺氧誘導因子在調(diào)節(jié)心肌干細胞增殖過程中發(fā)揮著重要作用，可使心肌再生，使受損的心肌修復，進而改善心臟的功能。microRNA是長21-26個核苷酸的內(nèi)源性單鏈非編碼RNA，結構一般高度保守。microRNA通過特異性的結合靶基因mRNA的3'-UTR相應基因序列，進而抑制

3、靶基因的翻譯過程或直接促進下游mRNA的降解，調(diào)控相關蛋白的表達，是基因表觀調(diào)控細胞生物學功能的重要途徑。現(xiàn)已證實 miRNA的調(diào)控功能復雜而且廣泛，涉及人體約60%的蛋白表達和近乎所有細胞的生物學功能，包括組織血管生成，新陳代謝，細胞生長分化、增殖、凋亡、癌變等所有生物過程。microRNAs作為多個靶點的上游調(diào)控因子，調(diào)控受損心肌修復及心肌干細胞的增殖而受到越來越多的關注。有報道，正常細胞中存在miR-138，但miR-138與缺氧

4、誘導因子在心肌組織中作用的關系尚不清楚。Sca-1認為是心肌干細胞標記物。
　　本研究通過對選取人心肌梗死尸檢案例和大鼠心肌細胞系 H9C2，并選用miR-138、缺氧誘導因子1 alpha(Hypoxia-inducible factor1 alpha，HIF-1α)及結締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)，Notch1、Sca-1觀察其在不同時期心肌梗死時間點的表達變化，通

5、過重組腺病毒上調(diào)與下調(diào)miR-138的表達對 HIF-α﹑Sca-1﹑Notch1、CTGF的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平的影響及對心肌梗死修復與心肌干細胞的增殖調(diào)控作用，探討 miR-138及 HIF-1α在缺氧梗死心肌組織細胞中的作用機制，同時尋找早期因缺血缺氧致猝死的的法醫(yī)病理鑒定的方法和標記物。
　　第一部分 miR-138與HIF-1α在人心肌梗死組織中的表達意義及相關性分析
　　目的：
　　探討不同時期的心肌梗死組織中

6、miR-138與 HIF-1α及其相關分子表達特點和心肌干細胞的增殖情況及其意義。
　　方法：
　　1.提取人心肌組織中的microRNA，利用RT-PCR檢測各組心肌梗死組織中miR-138的表達情況，同時檢測不同時段心肌梗死組織中HIF-α在基因水平的表達情況。2.采用免疫組織化學的方法，檢測各組心肌細胞中HIF-α、CTGF、Notch1以及Sca-1的表達。3.運用SPSS13.0統(tǒng)計軟件對miR-138、HIF-1

7、α、CTGF、Notch1和Sca-1表達情況進行比較和分析，探討其相關性。
　　結果：
　　1. miR-138在心肌組織中均有表達，miR-138在正常心肌組織中表達較低，在心肌梗死組中表達明顯升高，在晚期心肌梗死組中的表達高于早期心肌梗死組。HIF-1α mRNA在早期心肌梗死組中表達高于正常心肌組與晚期心肌梗死組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。2. HIF-1α、Notch1以及Sca-1蛋白在正常心肌組織及晚

8、期心肌梗死組中表達較低，呈弱陰性；HIF-1α、Notch1以及 Sca-1在早期缺氧心肌梗死組中表達明顯呈上升的趨勢，高于正常心肌及晚期缺氧心肌梗死組，組間差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。3. CTGF在晚期心肌梗死組中表達明顯高于正常心肌與早期心肌梗死組，組間差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。
　　結論：
　　miR-138與HIF-1α表達呈負相關，HIF-1α與Sca-1的表達呈正相關，提示miR-138可能抑

9、制HIF-α的表達，通過抑制HIF-α/Notch1信號通路抑制干細胞的增殖。HIF-1α和Sca-1可作為早期缺氧致心肌梗死標記物的參考。晚期缺氧心肌梗死組織中 CTGF的表達顯著增多，提示 miRNA-138與心肌修復的纖維化有關。
　　第二部分構建攜帶大鼠 miR-138基因及慢病毒載體，穩(wěn)定轉(zhuǎn)染大鼠心肌細胞H9C2的研究
　　目的：
　　分別構建miR-138真核質(zhì)粒表達載體，通過鑒定，然后再構建miR-138

10、慢病毒載體，最后再將載體轉(zhuǎn)染至H9C2大鼠心肌細胞中，為研究缺氧引起的心肌梗死的生物學機制，提供有效的細胞模型及實驗平臺。
　　方法：
　　1.常規(guī)培養(yǎng)大鼠心肌細胞系H9C2細胞，基因檢測miR-138的基因表達，應用熒光定量PCR技術擴增miR-138，然后將PCR擴增產(chǎn)物和預先設計好的載體 pEGFP-N1連接，從而構建完整的pEGFP-miR-138載體，經(jīng)過酶切、測序證實之后采用Lipofectamine2000轉(zhuǎn)染

11、試劑盒將質(zhì)粒瞬時轉(zhuǎn)染至H9C2細胞中。
　　2.構建 Lenti-138-EX慢病毒表達載體，并包裝、純化慢病毒，經(jīng)鑒定慢病毒包裝成功后將其感染大鼠心肌細胞，提取總RNA，在基因水平檢測miR-138在大鼠心肌細胞H9C2中的表達變化。
　　結果：
　　從H9C2細胞基因組中成功擴增出含有miR-138基因的目的片段，并將其連接到載體pEGFP-N1，命名為pEGFP-miR-138，且轉(zhuǎn)染H9C2細胞效果較好。成功包

12、裝了能夠表達綠色熒光蛋白的慢病毒載體，命名為Lenti-miR-138。
　　結論：
　　成功構建了miR-138真核質(zhì)粒表達載體和慢病毒載體，并獲得穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的H9C2細胞，為深入研究miR-138在心肌缺氧及梗死調(diào)控機制提供了有效的工具和平臺。
　　第三部分miR-138與HIF-1α靶向關系的研究
　　目的：
　　驗證HIF-1α是miR-138的下游靶向調(diào)節(jié)基因。
　　方法：
　　利用生物

13、信息學軟件 Target Scan(www.targetScan.org)軟件預測miR-138的下游調(diào)節(jié)基因。進一步采用雙熒光素酶報告基因系統(tǒng)檢測miR-138與靶基因HIF-1α3'-UTR序列的相互作用關系。
　　結果：
　　通過Target Scan系統(tǒng)檢測，miR-138與靶基因HIF-1α3'-UTR序列存在靶向調(diào)節(jié)序列。進一步采用雙熒光素酶報告基因系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)，miR-138與靶基因HIF-1α3'-UTR序列

14、具有相互作用，miR-138可以在轉(zhuǎn)錄與翻譯水平上調(diào)節(jié)HIF-1α的表達。
　　結論：
　　miR-138可以靶向調(diào)節(jié)HIF-1α的表達，HIF-1α是miR-138的下游靶基因。
　　第四部分 miR-138通過調(diào)節(jié)HIF-1α表達在心肌缺氧梗死后心肌重構的分子機制研究
　　目的：
　　觀察缺氧時大鼠心肌細胞H9C2 miR-138與HIF-1α表達變化與纖維蛋白、心肌干細胞標記物表達的關系。
　　

15、方法：
　　采用體外心肌細胞培養(yǎng)的方法，通過轉(zhuǎn)染miR-138 mimics或miR-138 inhibitors或基因干擾，分別上調(diào)或下調(diào)H9C2細胞中miR-138的表達、上調(diào)H9C2細胞中HIF-1α表達。經(jīng)氯化鈷處理后，流式細胞儀檢測不同組別細胞凋亡比例，以及通過實時定量PCR與Western blot方法，分別檢測心肌細胞中HIF-1α、Bcl-2、Sca-1、Notch1及CTGF的表達變化。
　　結果：

16、　　利用二氯化鈷成功構建大鼠心肌缺氧模型；上調(diào) miR-138表達，可以促進缺氧條件下心肌細胞的凋亡，下調(diào)miR-138表達或者上調(diào)HIF-1α的表達，可以抑制心肌細胞在缺氧條件下的凋亡。上調(diào)HIF-1α的表達，可以促進心肌干細胞標記物Sca-1和Notch1的表達，抑制CTGF的表達。
　　結論：
　　miR-138可以調(diào)節(jié)HIF-1α的表達，HIF-1α在低氧環(huán)境條件下可以通過Notch1信號通路促進心肌干細胞的增殖，m