【摘 要】
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[研究目的]深低温停循环（DHCA）是心脏大血管外科或复杂先天性心脏病外科手术治疗中必不可少的干预方式。DHCA术后短暂或长期的神经功能障碍发生率较高,极大程度上威胁着心外手术患者的预后。目前人们对DHCA导致脑损伤的病因机制仍知之甚少,临床上缺乏针对DHCA相关脑损伤有效的治疗及预防策略。本研究拟通过揭示DHCA大鼠脑海马组织中环状RNA（circRNA）表达谱的变化,探索circRNA在DHC
【基金项目】
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泰达国际心血管病医院院级课题（2019-TD-001）； 北京协和医学院“中央高校基本业务费”项目,编号:3332019168,深低温停循环脑损伤大鼠海马区circRNA的差异表达及机制研究；
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[研究目的]深低温停循环（DHCA）是心脏大血管外科或复杂先天性心脏病外科手术治疗中必不可少的干预方式。DHCA术后短暂或长期的神经功能障碍发生率较高,极大程度上威胁着心外手术患者的预后。目前人们对DHCA导致脑损伤的病因机制仍知之甚少,临床上缺乏针对DHCA相关脑损伤有效的治疗及预防策略。本研究拟通过揭示DHCA大鼠脑海马组织中环状RNA（circRNA）表达谱的变化,探索circRNA在DHCA相关的脑损伤中的潜在作用。[研究方法]运用成年雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠进行DHCA动物实验。DHCA组（n=1 6）行体外循环（CPB）转机,降温至18℃停循环45分钟后复温复苏完成DHCA实验干预;Sham组（n=16）大鼠仅建立外周插管全身肝素化,不行CPB转机。术中术后监测血流动力学及血气分析指标,术后进行改良大鼠神经功能缺损评分（mNSS）,并对脑海马组织进行透射电镜检查及组织学染色评估脑损伤情况。通过微阵列技术运用Arraystar circRNA基因芯片筛选circRNA在DHCA海马组织中的表达谱,鉴定差异表达的circRNA。运用实时定量荧光PCR（RT-qPCR）法验证基因芯片筛选所得差异circRNA结果的可靠性。应用生物信息学方法预测差异circRNA靶向的微小RNA（miRNA）及靶基因,构建竞争性内源性RNA（ceRNA）互作用网络,并对预测得到的靶基因进行《基因本体论》（GO）和《京都基因与基因组百科全书》（KEGG）功能富集分析,探索circRNA在DHCA脑损伤发病机制中潜在的生物学作用。[研究结果]DHCA组及Sham组术中术后血流动力学及血气分析指标稳定。术后DHCA组大鼠mNSS评分显著高于Sham组（P<.0001）;H&E染色DHCA组大鼠脑海马CA1区病理损伤评分显著高于Sham组（P<0001）;Nissl染色示DHCA组存活神经元数量比Sham组显著减少（P<.0001）;透射电镜可见DHCA神经元线粒体及内质网等亚细胞结构明显损伤。基因芯片共检测了 14145种circRNA,在DHCA和Sham组大鼠海马中筛选得到了 56种差异表达的circRNA,包括30种上调和26种下调的circRNA。通过RT-qPCR进一步验证了 6个选定的circRNA（上调:rnocircRNA011190,rnocircRNA012988,rnocircRNA000544;下调:rnocircRNA010393,rnocircRNA012043,rnocircRNA015149）的表达变化。以差异circRNA为基础预测得到靶向miRNA及靶基因,并构建了 ceRNA互作用网络图。生物信息学分析表明,这些证实的circRNA及其潜在的靶mRNA在包括组氨酸代谢,花生四烯酸代谢,脂肪细胞因子信号通路和cAMP信号通路在内的多个KEGG途径中富集。[研究结论]本研究成功建立了 DHCA脑损伤大鼠动物实验模型,确定了 DHCA后大鼠海马circRNA表达谱的变化,提示这些差异circRNA可能参与了 DHCA脑损伤。本研究利用circRNA-miRNA-mRNA网络,为DHCA所致脑损伤的分子机制提供了新的见解并提示了靶向circRNA在预防和治疗DHCA相关神经功能障碍的潜力。
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