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目的:脓毒症,是一种由各种病原微生物感染后出现的一组生理、病理和生化异常的综合征,目前还尚无一套专门的科学的有效的治疗方法;脓毒性心肌病(Septic cardiomyopathy,SCM)是严重脓毒症和脓毒性休克的重要病理组成部分。在哺乳动物中,先天免疫系统参与检测各式各样的外来侵入的病原微生物,在保护宿主免受感染方面发挥着首当其冲的作用。先天免疫系统的受体能够被微生物成分激活,如LPS,这是参与脓毒症启动的关键分子。RNA分子腺苷上的第6个氮原子的甲基化,称为n6-甲基腺苷(m6A)修饰,它是m RNA和非编码RNA中普遍存在的一种RNA修饰,它可以影响一些非编码RNA的剪接、翻译、稳定性以及表观遗传效应。大量新发现的证据表明,m6A修饰参与了多种生物学过程,尤其是脓毒症和免疫紊乱。m6A甲基化的调控是动态的,这主要取决于它的三个调控因子,它们分别是甲基转移酶(writer)、去甲基酶(erasers)和甲基化解读蛋白(reader)。其中,甲基转移酶样蛋白3(methyltransferase-like 3,METTL3)在其中起着核心作用。因此,本研究旨在探讨METTL3在脂多糖诱导的心肌损伤中的作用及其机制。方法:本研究首先通过GEO数据库数据集分析各个m6A相关酶(包括甲基转移酶、去甲基酶和甲基化解读蛋白)的表达变化。采用Western blotting验证METTL3在LPS处理的H9C2细胞中的表达,同时构建METTL3的小干扰RNA。在体外实验中,通过检测LPS及si METTL3处理的H9C2细胞的炎症因子变化,乳酸脱氢酶活性,肌酸激酶活性,细胞凋亡,线粒体膜电位以及细胞内活性氧等的改变,验证METTL3在LPS诱导的H9C2细胞损伤中的作用。在体内实验中,分别通过ELISA检测血清中乳酸脱氢酶/肌酸激酶同工酶/肌钙蛋白T及炎症因子的变化,心脏超声心动图用于检测脓毒症大鼠模型的心功能,H&E及TUNEL染色用于观察心肌组织损伤,以及透射电子显微镜用于观察线粒体的变化。然后,我们对LPS及LPS+si METTL3处理的大鼠乳鼠原代心肌细胞进行转录组RNA-seq测序分析以获取差异基因。并通过Database for Annotation,Visualization,and Integrated Discovery(DAVID)对差异基因进行GO(Gene Ontology)富集分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析。由于m6A能够影响m RNA的稳定性,所以放线菌素D被用于检测m RNA的半衰期,以及基于序列的m6A修饰位点预测器被用于检测Myh3基因的潜在m6A修饰位点。结果:通过分析GSE79962数据集中人类样本中各个m6A相关酶的表达变化以及显著变化m6A酶的受试者工作特征曲线,初步判断METTL3在脓毒性心肌病病人中有着较高的诊断能力,可能作为脓毒性心肌病的治疗靶点。Western blotting证实了METTL3在LPS处理的H9C2细胞中的高表达,这与上述人类样本中的结果一致。三条小干扰RNA被用于降低METTL3的表达,其中效果最佳的一条被选择用于后续的实验研究。在体外实验中,通过LPS及si METTL3处理的H9C2细胞,我们发现LPS可以显著增加细胞炎症因子的表达水平,乳酸脱氢酶活性水平,肌酸激酶活性水平,细胞凋亡,活性氧水平,以及降低线粒体膜电位水平,而降低METTL3的表达可以逆转上述效应。在体内实验中,ELISA检测试剂盒发现LPS可以明显增加血清中乳酸脱氢酶/肌酸激酶同工酶/肌钙蛋白T水平以及炎症因子的表达水平,降低METTL3表达亦可逆转上述水平变化。同时,超声心动图,H&E染色,TUNEL染色和超氧化物阴离子荧光探针活性氧检测试剂盒分别显示METTL3基因的缺乏能够帮助改善LPS诱导的脓毒症大鼠心功能,心脏组织损伤,心肌细胞凋亡以及活性氧水平。通过透射电子显微镜发现LPS能够明显破坏线粒体结构,表现为内部囊泡的形成和嵴的丧失,而si METTL3能够明显改善由LPS导致的线粒体破坏。此外,我们通过转录组RNA-seq测序分析获得了213个差异基因(包括101个上调基因和112个下调基因)。并通过DAVID对213个差异基因进行GO富集分析和KEGG通路分析,发现了相应的主要的生物过程、细胞成分、分子功能以及主要通路。同时,我们还发现Myh3 m RNA的半衰期在METTL3基因敲除后显著降低,并且发现Myh3基因携带几个潜在的m6A修饰位点。结论:综上所述,我们发现METTL3的降低可以逆转由LPS导致的心肌细胞和组织的损伤以及心功能的降低,而这些主要是通过增加Myh3的稳定性来实现的。我们的研究揭示了METTL3介导的m6A甲基化在脓毒性心肌病中的关键功能,这可能为脓毒性心肌病的治疗提供了潜在的机制。