缺氧等应激状态对心脏microRNA表达的影响及意义文献综述

 2023-02-23 10:02

课题:缺氧等应激状态对心脏microRNA表达的影响及意义

心肌梗死是冠状动脉持续性缺血缺氧所引起的心肌坏死,严重危害人类的健康。心肌梗死后发生心室重构、导致心肌肥大,心肌纤维化,最终形成心力衰竭。多年来虽有许多治疗方法,包括介入、药物治疗、外科手术等等,还包括尝试干细胞移植在内的先进技术,但无法中断心衰的进展,因此寻求更有效更先进的治疗方法已成为一项艰巨的任务。

心肌梗死后造成的缺血/缺氧是以冠状动脉粥样硬化为代表的多种心血管疾病造成心肌损害的共同病理生理过程,也是严重创伤后诱发心功能衰竭的重要原因,并可启动和诱发其它脏器损伤形成多脏器功能不全/衰竭。缺氧导致细胞死亡的主要方式是通过诱导细胞凋亡而产生[1]。心肌缺血/缺氧诱导的心肌纤维化与心肌成纤维细胞密切相关。心肌成纤维细胞(cardiacfibroblasts)是心脏中数量最多的细胞类型,生理状态下主要起心脏结构支撑的作用;以往的研究忽视了其在病理状态下的作用,事实上,在氧化应激、炎症刺激、细胞因子、机械牵拉等多种病理状态的刺激下,成纤维细胞会转化成具有更强增殖、分泌、迁移功能的肌成纤维细胞(cardiacmyofibroblasts),该细胞是纤维化病理过程的重要参与者。

微小RNA(microRNA,miRNA)是长度约22个核苷酸的非编码单链RNA分子,其序列在不同物种间高度保守,编码miRNA的基因可位于功能基因编码区或者非编码区,可能成簇表达或者单独表达。在细胞核中,基因组DNA转录生成较长的原始转录本pri-pre-microRNA,之后pri-pre-miRNA被Drosha酶切割成形成长度大约70-100碱基的、具有发夹结构的pre-microRNA。核输出蛋白exportin5将这些发夹结构的RNA转运到细胞质,在细胞质中的Dicer酶切割形成19-23nt大小的成熟的miRNAs产物。成熟的单链miRNAs与一系列蛋白形成miRNA诱导的沉默复合物(miRISC),结合于靶基因mRNA的3ˊ-UTR区,阻止其所结合的mRNA的翻译或直接降解靶mRNA[2]

随着关于miRNA研究的不断深入,miRNA不仅可以作为疾病诊断、预后的标志物,同样miRNAs也有希望成为疾病治疗的靶点。对于那些在疾病中高表达的TSmiRs,可以通过各种手段抑制该miRNA分子的活性,比如反义寡核酸技术、反义RNA技术以及核酶等。由丹麦著名生物制药公司SantarisPharma公司开发的特异性靶向抑制miR-122用于治疗丙型肝炎的药物SPC3649(LNA-antimiR,TM-122)是世界首个于人体中试验的miRNA药物,并已经进入II期临床试验。这一研究为miRNA用于临床治疗翻开了崭新的一页。对于那些在疾病中低表达的或者起抑癌基因性的miRNA可以通过miRNA的替代治疗从而达到治疗疾病的目的[3]。根据内源性miRNA和目的靶基因mRNA的特点,体外合成模拟内源性的双链miRNA(miRNAmimics),利用脂质体转染或病毒类载体转染的方法将其导入细胞,如腺病毒载体、腺病毒伴随病毒载体、慢病毒载体等,发挥内源性miRNA功能,特异性靶向抑制靶基因mRNA的翻译[4]。其中miR-34被认为有可能成为第一个用于临床治疗的microRNA[5]。

miR-135家族编码三个miRNAs,定位于染色体3p21.1、12q23.1、1q32.1。miR-135a是miR-135家族的重要成员之一,目前miR-135a在肿瘤细胞的增殖与凋亡方面研究较多,如miR-135a在多种肿瘤的发生、发展中发挥了重要的调控作用,其中有起肿瘤抑制微小RNA(TumorsuppressormiRNAs,TSmiRs)也有起癌基因微小RNA(OncogenemiRNAs,OncomiRs)的作用。体外实验研究证实miR-135a有促进细胞凋亡和抑制细胞增殖的作用,并阐明这一作用通过miR-135a对JAK2(Januskinase2)和其相关(JAK/STAT)通路的调控实现的[6]。目前对于miR-135a在缺氧诱导的心肌细胞增殖方面研究较少见,我们认为miR-135a在成纤维细胞增殖过程中也发挥一定的调节作用。

HYY-002由合肥合源医药科技股份有限公司合成的专利化合物,是以西洛他唑为先导化合物,专为治疗心动过缓进行结构修饰。西洛他唑是一种新型抗血小板聚集的药物,据文献报道,西洛他唑可用于心动过缓的治疗[7,8]。HYY-002的化学名:N-{4-[4-(5-苯基-1H-四唑-1-基)丁氧基]苯基}乙酰胺,分子式:C19H21N5O2,分子量:351.41。前期的实验结果显示在小鼠上用普萘洛尔造模,小鼠心率下降,HYY-002能有效的提高降低的小鼠心率,发挥一定的心肌保护作用。黄芪甲苷(AstragalosideIV)是具有调节免疫功能、抗细胞凋亡、抗炎、抗氧化、保护心肌细胞、抑制细胞异常增殖等多重作用的中药活性成分[9,10],在实验中将其作为阳性对照药,探究HYY002对心肌纤维化的作用。

本实验主要通过缺氧模型研究化合物HYY002对心肌纤维化的影响,以及纤维化过程中miR-135a的表达变化,以及对细胞增殖相关指标的测定,探明心肌纤维化与miR-135a之间的关系,为临床研究提供依据。

采用的研究手段:

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