microRNA-210在H2O2诱导的内皮细胞和心肌细胞凋亡中的作用及机制研究

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随着冠心病的发病率和死亡率的逐年增加,其已经成为人类致死和致残的主要疾病之一。动脉粥样硬化是冠心病发生的主要原因。氧化应激诱导的内皮细胞凋亡出现在动脉粥样硬化发生和发展的整个过程中。而冠心病致死和致残的主要原因是急性心肌梗死。目前,对于急性心肌梗死最有效的治疗方法是及时开通罪犯血管,恢复心肌的再灌注。但是,在这一过程中,会引起对心肌的另一种损害,称为缺血/再灌注损伤。氧化应激诱导的心肌细胞凋亡在心肌缺血/再灌注损伤过程中具有重要的作用。因此,减少和预防氧化应激诱导的内皮细胞凋亡和心肌细胞凋亡对于预防冠心病的发生和改善其预后、降低冠心病的致死率和致残率具有重要意义。micro RNA(mi RNA)是一类小的非编码RNA,它们通过转录后降解靶信使RNA或抑制其翻译,进而参与了细胞的多项生命进程,包括细胞周期、DNA修复、细胞凋亡、细胞增生等。最新研究发现micro RNA-210(mi R-210)对细胞具有重要的调节作用,并引起了广泛重视。mi R-210起初被看做为一个缺氧反应因子,在细胞对缺氧的反应中具有重要作用。近来实验发现,除了缺氧条件外,mi R-210也在许多其他刺激条件下发挥作用,包括氧化应激。关于mi R-210对细胞凋亡的调节已经逐渐引起重视。我们实验室之前研究发现,mi R-210可以抑制H2O2诱导的H9c2细胞凋亡,然而,其对氧化应激条件下的HUVECs细胞凋亡的作用以及其分子机制尚不清楚。细胞凋亡是细胞程序性死亡的一种主要模式,其可以在消除生物体内的个体细胞时,同时保留周围组织的整体结构。凋亡的特征主要是细胞收缩,细胞膜起泡,染色质凝聚和核碎裂,随后形成凋亡小体,并由邻近的细胞或巨噬细胞消化。细胞凋亡参与了多种心血管疾病的病理过程,包括动脉粥样硬化、心肌梗死和再灌注损伤、和心力衰竭等。因此,减少和抑制细胞凋亡对于治疗和预防心血管疾病具有重要作用。细胞凋亡的分子机制高度复杂,其发生的两条主要途径为外源性凋亡途径,又称死亡受体途径,和内源性凋亡途径,又称线粒体途径。外源性凋亡途径由死亡受体介导,活化的死亡受体募集多个凋亡蛋白,包括caspase-8和caspase-10,形成死亡诱导信号复合物,最终激活效应器caspase-3,行使凋亡。内源性凋亡途径由线粒体介导,并受Bcl-2蛋白家族调节。内源性凋亡途径过程中,Bcl-2蛋白家族中的促凋亡蛋白被激活,形成线粒体膜通透性转换孔,导致线粒体内的促凋亡蛋白,如细胞色素c等,释放到细胞质,从而激活caspase-9,后者进一步活化caspase-3而发生凋亡。CASP8AP2是外源性凋亡途径中的重要成员,其通过与caspase-8前体直接结合而活化caspase-8,继而活化caspase-3,从而导致细胞凋亡。有实验发现,在缺氧条件下,mi R-210可以通过下调CASP8AP2抑制干细胞凋亡。然而,也有实验发现,在HL-1心房肌细胞中,mi R-210与CASP8AP2没有相互作用。因此,关于mi R-210和CASP8AP2之间的关系以及其对凋亡的影响尚需进一步的研究。BNIP3作为BH3-only蛋白家族成员,通过与抗凋亡蛋白Bcl-2相互作用,从而促进促凋亡蛋白的活化,而参与调节内源性凋亡途径。有实验发现,在缺氧条件下,mi R-210可以通过BNIP3抑制神经祖细胞凋亡,然而,其在心血管系统中的关系尚未发现。本研究以HUVECs细胞和大鼠H9c2心肌细胞作为研究对象,应用H2O2刺激细胞作为氧化应激条件,研究mi R-210对氧化应激条件下的HUVECs细胞凋亡的影响,并通过检测CASP8AP2通路和BNIP3通路相关基因表达水平,研究mi R-210调控HUVECs细胞和H9c2细胞凋亡的分子机制,为减少冠心病的发生和改善冠心病预后提供新的治疗策略。方法:1.应用H2O2刺激细胞构建氧化应激模型,应用MTT法和ATP法检测HUVECs细胞生存率,应用流式细胞术检测细胞凋亡。2.应用实时定量PCR检测不同浓度和时间的H2O2刺激下细胞中mi R-210的表达水平。3.利用慢病毒感染细胞,构建mi R-210高表达、低表达细胞模型。应用MTT法、ATP检测法和流式细胞术分别检测mi R-210对H2O2刺激下HUVECs细胞生存率和细胞凋亡的影响。4.应用Western Blot检测HUVECs和H9c2细胞mi R-210高表达、低表达和对照组细胞中的CASP8AP2通路相关蛋白CASP8AP2、caspase-8和caspase-3的表达水平,研究mi R-210与CASP8AP2通路在氧化应激下HUVECs细胞和H9c2心肌细胞中的关系。5.应用Western Blot检测HUVECs和H9c2细胞mi R-210高表达、低表达和对照组细胞中的BNIP3通路相关蛋白BNIP3、Bax和Bcl-2的表达水平,研究mi R-210与BNIP3通路在氧化应激下HUVECs细胞和H9c2心肌细胞中的关系。结果:1.H2O2可以减少HUVECs细胞生存率,并诱导HUVECs细胞凋亡的发生,且其作用呈浓度依赖性。2.H2O2可以诱导HUVECs细胞中mi R-210表达水平增加。3.高表达mi R-210可以抑制H2O2诱导的HUVECs细胞凋亡,而抑制mi R-210表达水平则促进H2O2诱导的HUVECs细胞凋亡。4.在HUVECs细胞和H9c2细胞中,高表达mi R-210均可以下调CASP8AP2蛋白表达水平,并抑制H2O2刺激下的caspase-8和caspase-3蛋白裂解水平;而低表达mi R-210均上调CASP8AP2蛋白表达水平,并促进H2O2刺激下的caspase-8和caspase-3蛋白裂解。5.在HUVECs细胞和H9c2细胞中,高表达mi R-210均可以下调BNIP3蛋白表达水平,并抑制H2O2刺激下的Bax/Bcl-2比例;而低表达mi R-210均上调BNIP3蛋白表达水平,并促进H2O2刺激下的Bax/Bcl-2比例。结论:H2O2刺激HUVECs可以诱导细胞凋亡,并诱导细胞中mi R-210表达增加,过表达mi R-210抑制H2O2诱导的细胞凋亡。mi R-210发挥抗凋亡作用可能是通过靶向抑制凋亡蛋白CASP8AP2和BNIP3表达水平从而调节外源性凋亡途径和内源性凋亡途径。本实验首次探讨了mi R-210在H2O2诱导的HUVECs细胞中具有抗凋亡作用,并研究其与CASP8AP2通路和BNIP3通路在抗HUVECs和H9c2细胞凋亡中的作用,为冠心病的分子靶向治疗提供了理论依据。
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