摘要目的:中风是全世界致残和死亡的第二大原因,而在中风急性期的治疗非常有限。本研究拟通过生物信息学方法探讨 microRNA(miRNA)在急性缺血性脑卒中(AIS)的调控作用,寻找AIS的潜在治疗靶点并探索其作用机制。<br> 方法:(1)从GEO数据库中下载GSE95204和GSE16561两个芯片数据,使用R语言软件包识别对照组与中风组、中风组与rt-PA组差异表达的miRNAs,以及对照组与中风组的差异表达基因(DEGs)。使用 Targetcsan 网站预测差异表达 miRNAs 的靶基因,与DEGs交叉后通过Cytoscape软件构建miRNA-靶基因调控网络。此外,我们利用基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析了m-miRNA靶向DEGs的潜在作用机制;(2)建立小鼠大脑中动脉栓塞模型(MCAO)模拟AIS,检测由生物信息学方法筛选出的差异miRNAs的表达,确定目的miRNA;通过荧光原位杂交技术检测目的miRNA在脑组织中的定位;(3)小鼠侧脑室注射目的micrONTM agomir(模拟物)、micrOFFTM antagomir(抑制剂)和 micrONTM NC(阴性对照)后建立MCAO模型,评估急性期神经功能缺损,检测脑梗死体积、脑组织病理损伤和神经细胞凋亡坏死情况;建立小鼠海马神经元细胞系(HT22)氧糖剥离和再复氧模型(OGD/R),检测 OGD/R 细胞中目的 miRNA 的表达水平;在细胞内转染目的miRNA mimic(模拟物)、miRNA inhibitor(抑制剂)和 miRNA nc(阴性对照),检测神经元细胞存活和死亡情况,通过 TUNEL 和流式细胞术检测细胞凋亡;(4)在MCAO模型中检测相关靶基因的表达,通过 TargetScan 网站预测目的 miRNA的下游靶基因,用双荧光素酶报告基因及转染 miRNA 进行验证,获得目的靶基因;在HT22细胞中使用siRNA敲低目的靶基因,以探讨目的靶基因是否调控OGD/R造成的神经元损伤过程;最后,使用慢病毒载体过表达目的靶基因,再转染目的miRNA mimic,检测目的靶基因的过表达是否逆转了miRNA的细胞保护作用,并验证生物信息学方法获得的通路是否为可能的作用机制。<br> 结果:(1)在GSE95204芯片数据中获得对照组与AIS组、溶栓组与未溶栓组差异表达的 miRNAs,并得到 9 个重叠的 m-miRNAs;在 GSE16561 芯片数据中鉴定出AIS后的527个差异表达基因(DEGs);通过TargetScan、miRDB和microRNA三种公开数据库预测m-miRNAs的潜在靶基因,与差异表达的mRNAs取交集,得到5个m-miRNAs靶向37个重叠靶基因,KEGG富集分析显示这些基因可能富集在mTOR信号通路上;(2)构建小鼠 MCAO 模型,造模后小鼠存在中度以上神经功能缺损,脑梗死体积在 30-40%之间,脑组织严重受损,神经细胞凋亡发生;miR-99b-5p 在MCAO后表达减少,荧光原位杂交结果显示miR-99b-5p与神经元共定位;(3)侧脑室注射miR-99b-5p agomir 上调其表达,显著改善了上述脑损伤,增加了神经元细胞存活,减少了细胞凋亡;而侧脑室注射 miR-99b-5p antagomir 下调其表达后部分加重了脑缺血再灌注损伤;在 HT22 细胞中转染 miR-99b-5p mimic 和 inhibitor 获得同样的结果;(4)FKBP5表达在MCAO模型小鼠中显著增高,双荧光素酶报告基因结果显示野生型 FKBP5 可使荧光活性降低,突变型 FKBP5 可恢复降低的荧光活性,且转染miR-99b-5p mimic也可使FKBP5蛋白表达降低,抑制miR-99b-5p后可使 FKBP5蛋白表达增加;在OGD/R模型中单独使用siRNA抑制FKBP5,检测到细胞凋亡减少,存活增多;同时给予 miR-99b-5p mimic和 FKBP5 的过表达慢病毒载体后,miR-99b-5p mimic 的细胞保护作用被取消;最后,在 OGD/R 模型中发现 AKT 和 mTOR磷酸化水平下降,miR-99b-5p mimic上调恢复 AKT 和 mTOR 磷酸化水平,FKBP5 过表达逆转了这种作用,导致AKT和mTOR磷酸化水平下降。<br> 结论:本研究发现,miR-99b-5p在MCAO小鼠和OGD/R神经元细胞中表达下调,上调miR-99b-5p可改善MCAO小鼠脑组织损伤和细胞凋亡坏死,同时减少OGD/R神经元细胞凋亡,下调miR-99b-5p可加重脑损伤和细胞凋亡。FKBP5是miR-99b-5p的下游靶基因,在MCAO小鼠和OGD/R神经元细胞中表达上调,可逆转miR-99b-5p上调后的保护作用。本实验结果提示miR-99b-5p可以作为急性缺血性脑卒中的治疗靶点,miR-99b-5p靶向FKBP5通过AKT/mTOR信号轴发挥调控作用。
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