文摘

背景。mir - 205是重要的氧化应激、线粒体功能障碍,和细胞凋亡。mir - 205的角色在心肌缺血/再灌注(I / R)损伤仍然未知。本研究的目的是揭示mir - 205是否可以调节心脏I / R损伤通过氧化应激、线粒体功能,和细胞凋亡。方法。mir - 205水平和Rnd3检查I / R损伤的心。心肌梗塞大小、心脏功能、氧化应激、线粒体功能和心肌细胞凋亡检测小鼠心肌缺血/再灌注损伤(MI / R)。主要的新生儿心肌细胞进行了缺氧/复氧(H / R)来模拟MI / R损伤。结果。mir - 205水平显著升高心脏组织从I / R相比与骗局。与控制相比,水平Rnd3明显减少小鼠的心脏MI / R损伤。此外,抑制mir - 205缓解MI / R-induced细胞凋亡,减少梗塞大小,防止氧化应激和线粒体碎片增加,改善线粒体功能容量和心脏功能。持续、过度的mir - 205梗塞大小和促进细胞凋亡增加,氧化应激和线粒体功能障碍与MI / R损伤小鼠。的差别在新生儿心肌细胞培养的小鼠,对这些mir - 205 H / R-treated心肌细胞氧化应激的降低。最后,抑制Rnd3切除mir - 205缓蚀剂的心血管效应的MI / R损伤。结论。我们得出这样的结论:抑制mir - 205减少梗塞大小,改善心脏功能,抑制氧化应激、线粒体功能障碍,通过促进细胞凋亡Rnd3 MI / R损伤。mir - 205 inhibitor-induced Rnd3激活是一个有效的目标治疗MI / R损伤。

1。介绍

尽管显著进步在疾病预防、诊断和更好地控制危险因素,心脏病的死亡率和发病率在世界范围内仍是最主要因素(1,2]。遭受的心肌急性心肌梗死(AMI)成为缺血性,因此取代了纤维化(3]。虽然可以用药物或手术治疗缺血性心肌,再灌注导致损害心脏,称为再灌注损伤(4]。虽然冠心病(CHD)死亡率每年下降约1%,-1.8%在过去的20年中,由于经皮冠状动脉介入,估计寿命损失年因为MI仍然非常高5]。这样的情况表明,仍然需要努力在研究心脏I / R损伤减轻。

小分子核糖核酸(大鹏)是小非编码rna在18 - 24的尺寸与核苷酸,可以促进mrna的翻译或降解,然后调节基因的表达(6]。基于这个角色,大鹏参与各种生物过程,如开发、癌症、代谢疾病,炎症,和心血管疾病(7- - - - - -10]。此外,大鹏也有潜力成为新颖的生物标志物和治疗制剂(11,12]。特定于心脏I / R损伤,大鹏经常通过调节基因表达发挥作用关键信号通路。例如,miR-19a抑制心肌细胞凋亡在I / R损伤(13]。此外,miR-20b-5p可能下调Smad7,激活TGF -β/ Smad通路,从而加速心室重构在I / R损伤(14]。因此,我们研究决定强调大鹏展翅。mir - 205 - 5 - p是一个高度保守的microrna,位于人类基因组的染色体1 q32.2的区域。然而,mir - 205的作用- 5 - p MI / R损伤仍然不清楚。

线粒体遭受不足与能源供给两者MI / R损伤(15]。MI / R损伤引起的线粒体功能障碍会导致心脏收缩功能障碍因为能量不足(16]。线粒体的主要功能是产生丰富的ATP,这是心的正常工作至关重要。在疾病、异常的线粒体是经常发现在形式的线粒体肿大,矩阵错乱,嵴消失,所有显示异常的线粒体质量控制(17]。此外,线粒体的氧化压力也是一个指标异常。线粒体质量控制包括线粒体生物起源、线粒体动力学,mitophagy [18]。Kubli生成parkin-deficient老鼠等人,这显示mitophagy受损和更敏感的心肌梗死19]。在心肌线粒体质量监测可能是一个治疗目标违规(20.]。综上所述,这些证据证明心脏修复后损伤大大相关线粒体功能。

氧化应激起源于不知所措活性氧和抗氧化防御系统(不足21]。ROS的生成是在I / R损伤(22]。氧化应激导致改变蛋白质的功能和线粒体DNA的氧化。与此同时,线粒体损伤诱导活性氧的生成(23]。最后,还存在氧化应激激活和促进细胞凋亡24]。

小鸟苷三磷酸酶(GTPase)酶可以水解三磷酸鸟苷(三磷酸鸟苷),和最知名GTPase家庭Ras GTPase [25]。RND3,也称为RhoE,属于Ras同源家人(ρ)31。不同于其他GTPase, RND3缺乏GTPase活性,但它是积极参与肌动蛋白细胞骨架动力学、细胞凋亡、分化、和其他生理过程(26,27]。RND3的差别的基础上发现对这些人类的心,下降越等人RND3生成+ /−haploinsufficient老鼠。相对于野生型,Rnd3+ /−显示凋亡心肌病小鼠暴露在压力超负荷。研究人员还发现,总删除RND3会导致胚胎死亡,因为胎儿心律失常的28,29日]。而老鼠RND3击倒能活到成年,击倒RND3会打扰的泛素化β2-adrenergic受体,最后导致不规则的自发的Ca2 +释放(30.]。除了上述之外,在压力下,RND3可以稳定HIF1α和促进VEGF表达(31日]。RND3的保护作用是证明RND3保留心脏功能的转基因小鼠暴露于压力过载。所有这些数据说明RND3起到多种作用在各种心血管疾病。的目标是基于TargetScan RND3 mir - 205 - 5 - p。但是,没有一直努力探索的影响mir - 205 / Rnd3 MI / R损伤。

2。研究设计和方法

2.1。道德和主题

实验进行了与美国国立卫生研究院坚持准则的使用实验动物,第四军医大学伦理委员会批准的动物保健。

2.2。试验协议

6 - 8周的雄性C57BL / 6小鼠随机分为以下组 每个:(1)虚假的;(2)MI / R +数控;(3)MI / R + mir - 205抑制剂;(4)MI / R +控制模拟;和(5)MI / R + mir - 205模拟。说明是否mir - 205通过Rnd3调节心脏I / R损伤,老鼠被随机分配接受以下治疗方法之一 每个:(1)MI / R;(2)MI / R + AAV9-sh-Rnd3;(3)MI / R + mir - 205抑制剂;和(4)MI / R + mir - 205抑制剂+ AAV9-sh-Rnd3。MI / R模型结构进行了如前所述[32]。6丝缝合活结是放置在左冠状动脉前降的近三分之一。缺血30分钟后,公布了活结,心肌reperfused 3 h。

2.3。心脏内的注入microrna的模仿和AAV9-sh-Rnd3

老鼠被随机接受心脏内的注入mir - 205模拟或抑制剂(10μg /鼠标心),分别在MI / R。mir - 205模拟或抑制剂(10μ50 g /心)的总量μl立即注入冠状动脉结扎前的小伙子。microrna的模仿,microrna的抑制剂,AAV9-sh-Rnd3 ( 每只老鼠心脏)病毒基因组粒子均匀注入梗塞的区域周围的三个站点(前壁、侧壁和顶点区域)。

2.4。主要心肌细胞培养和体外模拟缺血/再灌注模型建设

主要分离、培养心肌细胞如前所述。1 -抱老鼠的心被孤立。心室组织切成一块一块和消化5毫升胶原酶II型1毫克/毫升的浓度为7分钟。上层清液送入是15毫升离心管,和消化终止了相同数量的DMEM和10%胎牛血清的边后卫。上面的步骤被重复,直到心脏组织完全消化。孤立的细胞培养在37°C培养瓶2小时与心肌细胞丰富的文化。不依从心肌细胞收集,然后镀上gelatin-coated镀。感应的模拟I / R损伤,细胞培养在D-Hanks解决方案在一个模块化的孵化室O (Biospherix)为1%2,5%的公司2,94% N24 h(模拟缺血4小时),然后暴露于大气中21%的O2,5%的公司2,74% N2,培养4 h(模拟再灌注4 h)。原发性心肌细胞随机分为以下组:(1)反对;(2)H / R +数控;(3)H / R + mir - 205抑制剂;(4)H / R +控制模拟;和(5)H / R + mir - 205模拟。为了说明是否mir - 205通过Rnd3调节心肌细胞H / R损伤,心肌细胞被随机分配接受以下治疗方法之一:(1)H / R;(2)H / R + Ad-sh-Rnd3;(3)H / R + mir - 205抑制剂;和(4)H / R + mir - 205抑制剂+ Ad-sh-Rnd3。

2.5。心肌梗塞大小的测量

心肌梗塞大小评估了伊文思蓝/ TTC染色如前所述[32]。

2.6。测定心肌细胞凋亡

心肌细胞凋亡是由终端原位dUTP-biotin缺口末端标记(TUNEL)染色如前所述[32]。

2.7。心脏功能的确定

超声心动图进行再灌注后24 h时如前所述[32]。

2.8。钙保留能力(mCRC)

线粒体钙保留能力(mCRC)检测(如前所述)(29日]。

2.9。ROS生产和MnSOD活动

活性氧的产生是测量如前所述33]。MnSOD是化验如前所述[33]。

2.10。免疫印迹评价

心肌细胞的总蛋白sds - page分离,涂抹,用反探测β肌动蛋白抗体(圣克鲁斯、钙、美国),anti-Rnd3(细胞信号,丹弗斯、马、美国),anti-Cleaved Caspase-3,和anti-Cleaved Caspase-9(σ,圣路易斯,密苏里州,美国)。被测密度术量化和归一化的信号β肌动蛋白。

2.11。柠檬酸合成酶(CS)、ATP含量、线粒体分离、免疫染色试验,透射电子显微镜(TEM)

柠檬酸合成酶和心肌ATP含量的测定(如前所述)(29日]。线粒体分离、免疫染色试验和透射电子显微镜(TEM)进行如前所述[30.]。

2.12。线粒体膜电位( )检测

JC-1测定的心肌细胞评估工具包(Beyotime,中国)34]。

2.13。统计分析

连续变量表示为近似正态分布 比较组间受到了方差分析其次是事后的Bonferroni调整 - - - - - -测试。数据表示为比例用卡方检验进行评估。双面的测试过程中使用 被认为是具有统计学意义。SP4SS软件包版本17.0 (SPSS,芝加哥,IL)是用于数据分析。

3所示。结果

3.1。mir - 205缓蚀剂减轻,mir - 205模拟政府加重心脏MI / R损伤小鼠

mir - 205 MI / R组显著增加(图1(一))。与MI / R组相比,LDH以及microrna - 205抑制剂组明显减少,而增加的microrna - 205模拟组(数字1 (b)1 (c))。超声心动图显示心脏功能标记的显著增加LVEF和LVFS LVESD显著下降,LVEDD观察MI / R + mir - 205抑制剂组(数字1 (d)- - - - - -1 (g))。此外,mir - 205模拟显著降低LVEF LVFS和增加LVESD LVEDD与MI / R组(数字1 (d)- - - - - -1 (g))。代表图像的梗塞尺寸如图1 (h)。mir - 205抑制剂明显减少梗塞大小MI / R损伤后与MI / R组(图1(我))。与此同时,mir - 205模拟政府显著增加梗死大小MI / R损伤后与MI / R组(图1(我))。图1 (j)显示的比率没有显著差异区域风险(AAR)左心室(LV)区组间。

3.2。mir - 205抑制剂改善,mir - 205模拟管理使线粒体功能障碍和氧化应激小鼠接受MI / R损伤

TEM显示,microrna - 205抑制剂治疗减轻线粒体结构损伤后MI / R损伤(图2(一个))。MI / R组相比,线粒体ATP(图的内容2 (b)(图)和CS活动2 (c)显著升高MI / R + microrna - 205抑制剂组和减少MI / R + microrna - 205模拟组。MI / R组相比,mCRC MI / R + microrna - 205抑制剂组显著提高(图2 (d))。ROS水平(图2 (e)(图)和线粒体MnSOD活动2 (f))降低mir - 205 inhibitor-injected心,而增加microrna - 205 mimic-injected心。此外,microrna - 205抑制剂增加,microrna - 205超表达政府减少Rnd3(数据的表达2 (g)2 (h))。

3.3。抑制mir - 205改善,mir - 205超表达政府加重细胞凋亡在小鼠接受心脏MI / R损伤

TUNEL-positive心肌细胞在MI / R + microrna - 205抑制剂组较少观察与MI / R组(数字3(一个)3 (b))。microrna - 205模拟MI / R损伤后细胞凋亡率增加(数据3(一个)3 (b))。与此同时,microrna - 205缓蚀剂政府降低裂解caspase-3和裂解caspase-9 MI / R损伤后的数字3 (c)- - - - - -3 (e))。microrna - 205模拟政府增加裂解caspase-3和裂解caspase-9 MI / R损伤后的数字3 (c)- - - - - -3 (e))。

3.4。抑制RND3熔化的microrna的心血管效应- 205缓蚀剂

机制的阐明mir - 205 MI / R损伤的老鼠,我们检查了TargetScan并找到Rnd3。AAV9-sh-Rnd3被注射到小鼠MI / R损伤。所示的数字4(一)4 (b),显著增加心肌损伤标志物LDH以及在AAV9-sh-Rnd3-injected MI / R损伤后小鼠。梗塞大小明显大AAV9-sh-Rnd3-injected老鼠与MI / R的老鼠相比(数字4 (g)- - - - - -4(我))。另外,我们观察到受伤的心脏功能,所表示的LVEF减少LVFS和增加LVESD LVEDD MI / R + AAV9-sh-Rnd3老鼠(数字4 (c)- - - - - -4 (f))。有趣的是,mir - 205抑制剂没有表现出保护作用与MI / R损伤AAV9-sh-Rnd3-injected老鼠,就是明证侵害大小和心脏功能(图4)。线粒体功能的结果、氧化应激和细胞凋亡与上述结果(数据是相一致的56)。mir - 205缓蚀剂减轻线粒体超微结构障碍在MI / R的心而不是MI / R + mir - 205抑制剂+ AAV9-sh-Rnd3心(图5(一个))。AAV9-sh-Rnd3显著进一步降低ATP含量和CS MI / R + AAV9-sh-Rnd3组的活动,而mir - 205缓蚀剂无关紧要的ATP含量和CS活动增加MI / R + mir - 205抑制剂+ AAV9-sh-Rnd3集团(数字5 (b)5 (c))。mCRC的结果,ROS水平和线粒体MnSOD活动是与上面的结果一致。一致,AAV9-sh-Rnd3治疗mCRC降低,增加活性氧的水平,和线粒体MnSOD活动经历了MI / R损伤。AAV9-sh-Rnd3治疗减少的表达Rnd3 MI / R + mir - 205抑制剂+ AAV9-sh-Rnd3心(数字5 (g)5 (h))。巧合的是,AAV9-sh-Rnd3注入TUNEL-positive心肌细胞和裂解的表达增加caspase-3和裂解caspase-9(数字6(一)- - - - - -6 (e))。然而,mir - 205抑制剂没有减少心肌细胞凋亡在AAV9-sh-Rnd3 MI / R损伤后。mir - 205抑制剂没有影响裂解caspase-3和裂解caspase-9 MI / R的老鼠受到AAV9-sh-Rnd3注入(数字6(一)- - - - - -6 (e))。这些结果表明,mir - 205缓蚀剂减轻MI / R损伤通过促进Rnd3表达式。

3.5。抑制mir - 205改善H / R-Induced氧化应激,而抑制Rnd3切除mir - 205缓蚀剂的心血管效应的主要的心肌细胞

与这些观察结果一致,mir - 205抑制剂显著减少,而mir - 205模拟增加了线粒体活性氧的水平,是衡量一个MitoSOX装备,在心肌细胞相比,H / R组(数字7(一)7 (b))。JC-1荧光图像显示,mir - 205抑制剂增加了 ,虽然mir - 205模拟减少了 在心肌细胞经历了H / R损伤的数字7 (c)7 (d))。此外,Ad-sh-Rnd3增加了心肌细胞的线粒体ROS水平,接受H / R损伤。然而,mir - 205抑制剂减少氧化应激在心肌细胞H / R,几乎消失的差别后,对这些Rnd3(数字7 (e)7 (f))。JC-1荧光图像显示,Ad-sh-Rnd3减少了 在经历了H / R损伤心肌细胞,它可以阻止mir - 205缓蚀剂的影响增加 经历了H / R损伤(数字7 (g)7 (h))。

4所示。讨论

AMI患者的发病率和死亡率是全球高(35]。在心肌梗死患者,心肌再灌注治疗打捞可行的心肌,限制心肌梗死大小,和降低死亡率是及时有效的36]。然而,再灌注本身诱发心脏损伤,命名为再灌注损伤,目前仍缺乏有效的治疗MI / R损伤。这一直是一个伟大的威胁人类的健康和生命。大量研究和临床证据支持这一概念,microrna发挥重要作用在心血管疾病,如心肌梗死、心脏肥大、心肌病、心律失常,可用于心血管疾病的诊断和预防。发现mir - 205抑制因子在乳腺癌,也可以针对E2F转录因子1,angiomotin,和其他基因,然后减少细胞增殖,抑制入侵,增加细胞凋亡。凌等人发现mir - 205在空气污染,显著抑制诱导心肌炎症,和mir - 205激活的抑制IRAK2 / TRAF6 / NF -κB信号通路(37]。除了这些,还发现mir - 205是增加与甲磺酸伊马替尼和阿霉素治疗的动物和动物慢性心力衰竭(38,39]。我们发现抑制mir - 205改善心脏功能障碍和线粒体功能障碍,减少梗塞大小、氧化应激、细胞凋亡的促进Rnd3 MI / R损伤。结果表明,mir - 205 MI / R损伤是有害的。此外,mir - 205的心脏保护作用抑制剂通过抑制Rnd3废除。

线粒体功能障碍导致收缩功能障碍和病理性心室重塑,这是与心力衰竭和死亡的病人。在当前的研究中,我们发现mir - 205抑制剂改善线粒体功能障碍,这是与心脏功能受损有关。与此同时,mir - 205模拟夸张的收缩功能障碍和线粒体功能障碍。线粒体功能的改变建议,mir - 205抑制剂可能发挥保护作用MI / R损伤的病理过程。此外,这些mir - 205的保护作用抑制剂被推倒Rnd3废除,这是符合我们的先前的研究。

氧化应激被认为是心血管系统的心脏损伤的主要原因。在病理条件下,活性氧的过量产生损害之间的平衡活性氧和抗氧化物质,叫做氧化应激。氧化应激导致的负面影响正常心脏结构和代谢疾病体内平衡(40]。增加氧化应激与MI / R损伤,收缩功能障碍,线粒体功能障碍,肌细胞凋亡,心脏衰竭的进步的恶性循环41- - - - - -44]。胞浆、线粒体和过氧化物酶体是活性氧的主要来源。NADPH氧化酶(NOX)家庭和线粒体复合物》是最著名的细胞质贡献者的生产活性氧和线粒体ROS,分别。总的来说,不利影响心脏的过度ROS归因于在电生理功能障碍,收缩性、能量代谢、纤维化(45]。过多的活性氧可以直接修改蛋白质参与钾离子通道,/钙交换器和其他重要的离子通道,从而影响心脏电生理学(46]。氧化应激增加心脏肥大,ROS-mediated激活MAPKs和NF -κ发现了B (47]。我们的研究表明,mir - 205模拟加剧ROS水平和随后的增加超氧化物的一代。此外,目前的研究表明大量减少MI / R-induced ROS mir - 205抑制剂治疗后。氧化应激在MI / R明显调节小鼠Rnd3击倒。总的来说,这些结果表明,mir - 205抑制剂抑制,mir - 205模拟促进氧化应激时暴露在MI / R损伤。

心肌细胞凋亡是MI / R损伤的主要球员(48]。先前的研究显示,表达下调mir - 205减少心肌细胞凋亡在大鼠慢性心脏衰竭(39]。在最近的研究中,mir - 205抑制剂抑制,mir - 205模拟促进心肌细胞凋亡。

Rnd3, Rnd家族的一员,被证明是一个关键因素在心肌病的病理生理学过程,心力衰竭和癌症(27]。Rnd3能减少受伤后的微血管渗漏(49]。最近的研究表明,冠状动脉微血管可能是一个新边疆在心脏保护MI / R损伤后50]。进一步的证据表明Rnd3不足导致凋亡心肌病心力衰竭。在心脏I / R损伤,RND3缺乏促进一些促炎基因表达式包括肿瘤坏死因子(TNF)超科和干扰素。虽然心脏RND3过度抑制炎症mi和改善心脏功能51]。增加了心肌Rnd3证据表明一个重要的作用在调节心脏功能。虽然确切的角色仍然不确定,先前的研究已经表明,Rnd3也介导肥胖和胰岛素抵抗[52]。mir - 205显著增加小鼠I / R损伤,而Rnd3的表达是降低了。同时,Rnd3击倒废除MI / R损伤的保护作用mir - 205抑制剂治疗后,这表明mir - 205缓蚀剂通过促进Rnd3 MI / R损伤减轻。此外,我们的研究表明,Rnd3击倒展出加剧心脏收缩功能障碍和线粒体功能障碍和氧化应激和细胞凋亡增加。我们发现mir - 205抑制剂减少梗塞大小,氧化应激,心肌细胞凋亡,改善线粒体功能,已经被下调Rnd3。综上所述,这些研究结果支持Rnd3 mir - 205的主要下游在MI / R维持心脏功能。

总之,我们提供的证据表明,mir - 205抑制心脏I / R损伤减轻。此外,这些mir - 205心脏保护作用的抑制剂在很大程度上归因于Rnd3激活。虽然这些数据都表明,mir - 205抑制剂作为MI / R损伤的治疗目标,还需要进一步的研究来测试mir - 205的临床意义抑制剂防止心脏I / R损伤。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Yuerong徐,郭万纲、迪曾和Yexian方贡献同样这项工作。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(81900338),陕西省自然科学基础研究计划(2020号jq455),和鹰计划从第四军医大学(排名015210)。