流体剪切力敏感的miR-29b-3p/CX3CL1轴调控动脉粥样硬化的相关机制研究
动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS），即在动脉壁中形成的纤维脂肪病变，是世界范围内发病率较高的心血管疾病之一，也是缺血性心脏病、中风和外周血管疾病等心脑血管疾病的重要诱因。动脉粥样硬化被认为是一种由脂质推动的大中型动脉的多灶性、慢性免疫炎症性疾病，炎症反应贯穿了动脉粥样硬化发生发展的全过程。因此，阐明炎症反应对动脉粥样硬化发生发展的致病作用和分子机理，寻找潜在的新靶标，对动脉粥样硬化的基础机制研究和临床防治具有重要的指导意义。 流体剪切力是由于血液流动而在血管内皮上产生的摩檫力。作用于血管内皮的流体剪切力对内皮功能和动脉粥样硬化发生发展具有重要的调节作用。暴露于单向层流剪切力（Laminarshearstress，Lss）的血管平直部位的动脉粥样硬化发病率较低，而暴露于振荡剪切力（Oscillatoryshearstress，Oss）或湍流的血管弯曲或分叉部位是动脉粥样硬化易感区域。血管内皮细胞将感知的机械力变化转化为生物信号，并通过多种途径和机制调节基因表达和细胞行为，进而影响血管内皮功能和血管生理重塑。 微小RNA（microRNA，miRNA）是大小为19~25个核苷酸的内源性小RNA分子，可通过抑制信使RNA（messengerRNA，mRNA）翻译或促进mRNA降解在转录后水平调控基因表达。MiRNA参与调节细胞生长、分化、发育及凋亡等多种生物过程，在多种疾病的发生发展中发挥关键作用。 本研究以“Lss的抗动脉粥样硬化功能”为切入点，基于Lss加载内皮细胞前后的全转录组高通量测序数据，运用生物信息学技术系统地挖掘Lss处理前后差异表达的mRNA，并鉴定Lss敏感的目标mRNA及其生物学功能。结合生物信息学网站预测的上游miRNA，明确Lss敏感的mRNA与上游miRNA的靶向调节关系。随后，在体外和体内水平探究Lss敏感的miRNA/mRNA轴对血管内皮生物学功能的调节作用及潜在的分子机制，明确该调控轴对动脉粥样硬化发生发展的影响。本研究旨在从新的角度去探究Lss对抗动脉粥样硬化形成的潜在机制，以寻找防治动脉粥样硬化的新靶点。 第一部分流体剪切力敏感mRNA的筛选及生物学功能鉴定 本研究对稳态和Lss处理的人主动脉内皮细胞（Humanaorticendothelialcells，HAECs）的全转录组测序数据进行差异表达分析，筛选出了297个上调表达的mRNA和155个下调表达的mRNA。再用同样的筛选条件分析GEO数据库收录的稳态和Lss处理的人脐静脉内皮细胞（Humanumbilicalveinendothelialcells，HUVECs）的转录组测序数据，得到496个上调表达的mRNA和853个下调表达的mRNA。将在Lss处理的HAECs和HUVECs中均下调表达的mRNA取交集得到25个关键mRNA。随后通过GO功能注释、KEGG通路富集分析及蛋白互作网络构建筛选出与动脉粥样硬化疾病发展密切相关的靶基因CX3CL1，并通过分子生物学手段验证了CX3CL1的mRNA和蛋白表达水平在Lss处理的HAECs和HUVECs中显著下调。生物学功能研究发现，在肿瘤坏死因子α（Tumornecrosisfactorα，TNFα）处理的HAECs中，Lss通过介导CX3CL1抑制了血管细胞粘附分子-1（Vascularcelladhesionmolecule-1，VCAM-1）和细胞间粘附分子-1（Intercellularcelladhesionmolecule-1，ICAM-1）的表达以及单核细胞对HAECs的粘附作用。 为了进一步完善CX3CL1调节血管炎症的机制网络，本研究通过生物信息学网站预测出与CX3CL1有保守结合位点的5个上游miRNA（miR-424-5p、miR-497-5p、miR-29c-3p、miR-29a-3p和miR-29b-3p），并通过荧光素酶报告基因实验和构建过表达或敲降miR-29b-3p的细胞模型验证了miR-29b-3p与CX3CL1的靶向调节关系。机制研究表明，Lss通过调控miR-29b-3p/CX3CL1轴来缓解TNFα诱导的HAECs的炎症反应。体内研究表明，摄入高脂饮食（Highfatdiet，HFD）的ApoE-/-小鼠经尾静脉注射agomir-miRNA-29b-3p后，主动脉内膜的炎症浸润和斑块形成显著减少。此外，尾静脉注射agomir-miRNA-29b-3p显著抑制了HFD诱导的主动脉组织中CX3CL1和VCAM-1的上调。因此，Lss通过调控miR-29b- 第二部分流体剪切力敏感的miR-29b-3p/CX3CL1轴调控动脉粥样硬化发生发展的功能研究3p/CX3CL1轴缓解血管内皮炎症和动脉粥样硬化病变发展。 第三部分流体剪切力敏感的miR-29b-3p/CX3CL1轴调控内皮细胞炎症反应的分子机制研究 为了进一步明晰Lss敏感的miR-29b-3p/CX3CL1轴调控内皮炎症和动脉粥样硬化形成的潜在分子机制，本研究分析了Lss敏感的miR-29b-3p/CX3CL1轴对TNFα刺激的HAECs中NF-κB信号通路的影响。结果表明，Lss敏感的miR-29b-3p/CX3CL1轴通过阻断NF-κB信号通路的激活缓解单核细胞对HAECs的粘附作用及内皮细胞炎症反应。
动脉粥样硬化;流体剪切力;细胞粘附;内皮细胞炎症
吉林大学
博士
病原生物学
李凡
2023
中文
R543.5
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）