UPF1通过靶向lncRNA NEAT1调控子宫内膜异位症发生发展的机制研究

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目的:子宫内膜异位症,是女性的常见疾病之一,其发生率约11%,常引起慢性盆腔痛、不孕及排便困难。由于其具有复发、组织侵犯、远处转移等恶性生物学行为,因此备受人们关注。目前子宫内膜异位症无特异性诊断方法,手术治疗的术后复发率极高,药物辅助治疗效果欠佳。因此,深入研究其发生发展的病理生理机制是提高子宫内膜异位症诊断及治疗的关键。关于子宫内膜异位症的发病机制存在多个假说。其中“经血逆流”是最被广泛接受的。尽管大部分女性都有经期子宫内膜脱落导致的出血逆流入盆腔的现象,但患有子宫内膜异位症的女性却仅占极少部分。由此可知“经血逆流”的学说对于解释子宫内膜异位症的发病机制尚不完全。研究人员推测,健康女性和患病女性的一些差异决定了异位内膜病灶在子宫腔外浸润、种植,这些因素包括遗传,内分泌,盆腔微环境和免疫力等。研究发现,与健康女性相比,子宫内膜异位症患者具有独特免疫因子,这些异常的免疫因子使子宫内膜碎片进入腹膜腔时可以逃避免疫监视(免疫逃逸)。此外,破坏的细胞免疫反应和相关的细胞因子会驱动与其他病理生理过程有关的炎性网络,例如与异位病变相关的黏附,侵袭,血管生成和增殖。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是长度大于200个核苷酸的非编码RNA。它们在多种层面参与蛋白编码基因调控,在人类生理过程及病理机制中发挥重要作用。差异表达的lncRNA还可作为疾病诊断标记物以及新的治疗靶点。在子宫内膜异位症中,lncRNA参与激素调节网路、信号通路调控,并可以作为子宫内膜异位症潜在诊断标志物,但它是否参与到子宫内膜异位症的免疫失调,目前为止,尚无相关研究。RNA结合蛋白,可以与RNA相结合形成核糖核蛋白颗粒,影响RNA的转录、剪接、修饰、细胞内运输、翻译、衰变等过程。UPF1是作为RNA结合蛋白,是NMD过程中的重要分子之一,在真核生物体内调控内环境的稳态。研究表明,在多种疾病中UPF1通过靶向lncRNA调控疾病的发生发展。本研究采用RNA-seq技术筛选出内异症患者异位内膜和在位内膜中差异表达的lncRNAs,结合生物信息学分析鉴定免疫相关lncRNA,构建UPF1-免疫相关lncRNA调控网络,通过WB,qRT-PCR、RIP,细胞功能实验等研究,探索UPF1-免疫相关的lncRNA在子宫内膜异位症的疾病发生发展过程中发挥的作用,以期为子宫内膜异位症的病因学和分子靶向治疗的研究提供新的切入点。研究方法:第一部分:利用RNA-seq技术筛选6组配对的子宫内膜异位症ecEM和euEM组织中差异表达的lncRNAs,随机筛选其中4个,在扩大的组织样本中,通过qRT-PCR法验证RNA-seq结果的准确性。根据RNA-seq结果,使用Immu Cell AI对ecEM和euEM组织中24种免疫细胞成分进行差异分析。通过IMMPORT获得免疫相关蛋白,进行共位置(顺式作用)及共表达(反式作用)分析,获得免疫相关lncRNA,并分析6对ecEM和euEM组织的免疫相关lncRNA主成分。最后通过生物信息学分析,构建UPF1-IML-IMP网络,并最终选用UPF1-NEAT1轴进行后续研究。第二部分:通过qRT-PCR在扩大的euEM及ecEM组织样本中,验证UPF1的表达量。提取原代euEM间质细胞,并通过免疫荧光验证euEM提取纯度。转染UPF1过表达慢病毒及si-UPF1至euEM间质细胞,改变细胞中UPF1的表达量后,进行CCK8实验、细胞划痕实验以及Transwell实验,通过ELISA实验检测不同UPF1表达水平下euEM间质细胞分泌IL-6的变化。第三部分:通过qRT-PCR在扩大的euEM及ecEM组织样本中,验证NEAT1的表达量,并与UPF1表达量进行相关性分析。分别对过表达及沉默UPF1的euEM间质细胞进行qRT-PCR检测NEAT1的表达变化。RIP实验验证UPF1与NEAT1相结合。转染si-NEAT1至euEM间质细胞,并进行CCK8实验、细胞划痕实验以及Transwell实验;通过ELISA实验检测UPF1/NEAT1轴对euEM间质细胞分泌IL-6的影响。结果:第一部分:通过对6组子宫内膜异位症euEM和ecEM组织进行RNA-seq分析,共获得952个差异表达的lncRNAs(∣log2FC≥1∣且Padj<0.05),其中475个表达上调,477个表达下调。qRT-PCR验证了lncRNA UCA1,MIR202HG,LINC00261,GAGA2-AS1在euEM及ecEM组织中差异表达,结果具有显著的统计学意义(P均<0.05),并与RNA-seq一致。Immu Cell AI对euEM和ecEM组织中24种免疫细胞成分的分析显示,13种类型的免疫细胞的丰度存在显着差异(下调:CD8 naive,n Treg,Th17,Tcm,B细胞,Tgd和CD8 T细胞;上调:Tex,Tfh,树突状细胞,单核细胞,巨噬细胞和CD4 T细胞)(P均<0.05)。通过在IMMPORT获得的免疫相关蛋白进行筛选,鉴定出661个失调的免疫相关蛋白(475个上调,186个下调)。对差异表达的免疫相关蛋白进行共位置(顺式作用)及共表达(反式作用)分析,获得427个差异免疫相关lncRNA。主成分分析显示,euEM与ecEM的免疫相关lncRNA的表达有明显的区分,且euEM组中6个样本的免疫相关lncRNA成分较稳定,ecEM组则显示出免疫相关lncRNA成分的不一致。UPF1与3个失调的免疫相关lncRNA表达成负相关。其中NEAT1的表达丰度最高,因此选择UPF1-NEAT1轴作为后续研究通路。第二部分:qRT-PCR结果显示UPF1在ecEM组织中低表达。免疫荧光结果显示,提取的原代euEM间质细胞具有间质细胞标志物Vimentin。CCK8实验结果显示,转染UPF1过表达慢病毒后euEM细胞增殖率显著降低,而转染si-UPF1后细胞增殖率显著提高。细胞划痕实验结果显示,UPF1过表达慢病毒转染后细胞迁移能力降低,而si-UPF1转染后细胞迁移能力增强。Transwell实验结果显示,UPF1过表达慢病毒转染后细胞侵袭能力降低,而si-UPF1转染后细胞侵袭能力增强。ELISA实验结果显示,UPF1过表达慢病毒转染后细胞上清液中IL-6降低,而si-UPF1转染后细胞上清液中IL-6升高。第三部分:qRT-PCR结果显示NEAT1在ecEM组织中高表达,且其表达量与UPF1成负相关。转染UPF1过表达慢病毒后,NEAT1的表达量下降,转染si-UPF1后,NEAT1表达量上升。RIP实验证实UPF1与NEAT1相结合。CCK8实验、细胞划痕实验和Transwell实验结果表明:转染si-NEAT1可抑制euEM间质细胞增殖、迁移和侵袭能力,减少细胞上清液中IL-6的分泌;并能逆转UPF1对euEM间质细胞生物学行为及细胞上清液中IL-6的影响。结论:1.对子宫内膜异位症euEM和ecEM组织进行RNA-seq分析,获得952个差异表达的lncRNAs(∣log2FC≥1∣且Padj<0.05),其中475个上调,477个下调。通过qRT-PCR验证了其中四个lncRNA(分别为lncRNA UCA1,MIR202HG,LINC00261,GAGA2-AS1)在euEM及ecEM组织中显著差异表达,与RNA-seq结果一致。euEM和ecEM组织中13种类型的免疫细胞丰度存在差异。通过对lncRNA共位置(顺式作用)及共表达(反式作用)的分析,鉴定出427个免疫相关lncRNA。2.ecEM组织中UPF1的表达水平较低,上调UPF1抑制euEM间质细胞增殖、迁移、侵袭和分泌IL-6,而敲减UPF1则促进euEM间质细胞增殖、迁移、侵袭和分泌IL-6。3.NEAT1在ecEM组织中高表达,其表达量与UPF1负相关。UPF1负调控NEAT1的表达,并靶向结合NEAT1。下调NEAT1抑制euEM间质细胞增殖、迁移、侵袭以及分泌IL-6,并能逆转UPF1对细胞生物学行为及分泌IL6的影响。UPF1作为RNA结合蛋白靶向NEAT1调控子宫内膜异位症发生发展。
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