摘要目的:<br> Exosomes是直径在30-150纳米,双层膜结构,形状为杯状的小囊泡。各种细胞均可释放Exosomes,包括造血细胞、网织细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞、子宫内膜细胞、树突状细胞、肥大细胞、血小板、肠上皮细胞、星形胶质细胞、胎盘、神经元和肿瘤细胞等细胞。Exosomes主要参与细胞与细胞间的通信功能,在心血管、肿瘤和炎症性等疾病中研究较多,根据Exosomes的来源细胞,Exosome参与的功能主要有免疫调节、细胞迁移、细胞增生和对细胞和组织极性的调控。Exosome的蛋白标志物有CD63、CD9、CD81、Alix和Tsg101,Exosome中包含有蛋白质、脂质、DNA、mRNA、microRNA等与其来源细胞相似的物质。mRNA和microRNA是Exosomes中含量最丰富的的物质,Exosomes中的RNA参与各种生理和病理进程,Exosomes中的microRNA被转移到靶细胞,通过直接调控其基因参与细胞间的通信。<br> 研究表明子宫腔粘液和子宫内膜组织中均可分离提取出Exosomes,提示Exosomes可能参与胚胎种植过程中胚胎与内膜的对话交互过程。MicroRNA是长度约为18-25个核苷酸的非编码单链RNA分子,其主要功能是参与调控各种靶基因的翻译。MicroRNA参与各种生物学进程,包括细胞的变异、增生、凋亡,等参与胚胎种植进程的一系列事件。所以microRNA极有可能参与胚胎种植过程的调控,已有文献报道microRNA在胚胎种植中的作用主要是通过调控其靶基因和靶蛋白,比如LIF、STAT3、IL、IGF、TGFβ,调节胚胎在子宫内膜上的定位、粘附和侵入过程。而子宫内膜分泌至宫腔中的Exosomes携带microRNA至胚胎-内膜界面,在成功种植和妊娠的建立中发挥怎样的重要作用尚不清楚。本文主要目的是分离出非种植窗和种植窗子宫内膜分泌的Exosomes,分析其携带的microRNA在非种植窗和种植窗的差异表达及其生物学意义。<br> 方法:<br> 通过建立孕鼠和假孕鼠模型,分别在孕/假孕第2天和孕/假孕第7天取大鼠外周血和子宫内膜组织,用无Exosomes血清培养子宫内膜组织,24h后收集培养液,用差速离心方法分离提取出外周血血清和子宫内膜组织培养液中的Exosomes。用Western blot、透射电子显微镜、qNano纳米粒子分别鉴定Exosomes的蛋白标志物、形状、粒径。用miRNeasy Micro Kit提Exosomes中的总RNA,进行microRNA芯片分析,qRT-PCR对芯片结果进行验证,对差异表达在2Fold-change以上的microRNA进行靶基因预测、靶基因功能和通路及其调控网络分析,分析其可能参与的调控通路。<br> 结果:<br> 从大鼠子宫内膜组织培养液中成功分离提取出Exosomes,Western blot显示TSG101、CD63、ALIX均在Exosomes特异性表达,粒径分析显示提取的Exosomes直径主要在60-140纳米,透射电子显微镜观察到Exosomes为双层膜结构,形为杯状。MicroRNA芯片结果显示D7与D2相比较,血清Exosomes中差异在2Fold-change以上的有150个microRNA,其中上调的有26个microRNA,下调的有124个microRNA;子宫内膜组织中Exosomes的microRNA相比较,2Fold-change以上的共有150个microRNA,其中上调的有100个microRNA,下调的有50个microRNA。在血清和子宫内膜组织中差异在2Fold-change以上共有的microRNA有10个,其中上调的有rno-miR-345-3p、o-miR-10b-5p、rno-miR-18a-3p、rno-miR-32-5p、rno-miR-409a-3p、rno-miR-3541等6个microRNA,rno-miR-192-5p、rno-miR-429、rno-miR-146b-5p和rno-miR-155-5p等4个microRNA下调。挑选子宫内膜组织中Exosomes中的rno-miR-155-5p、rno-miR-146b-3p、rno-miR-30e-5p;外周血Exosomes中的rno-miR-155-5p、rno-miR-18a-3p、rno-miR-199a-3p、rno-miR-3596a进行qRT-PCR验证,结果显示rno-miR-146b-3p、rno-miR-155-5p在D7子宫内膜提取的Exosomes中表达水平显著下降(p<0.01),rno-miR-30e-5p的表达在D7子宫内膜提取的Exosomes中显著升高(p<0.01),在假孕鼠模型中也观察都同样的结果;外周血血清中rno-miR-18a-3p、rno-miR-3596a在孕/假孕D7天外周血血清的Exosomes中表达水平上调(p<0.01),rno-miR-199a-3p、rno-miR-155在孕/假孕D7天外周血血清的Exosomes中表达水平显著上调(p<0.01),与microRNA芯片结果一致。靶基因预测及功能和通路分析发现,rno-miR-135a-5p、rno-miR-93-3p的靶基因分别为HOXA10、STAT3,这两个靶基因参与胚胎种植过程;rno-miR-10b-5p、rno-miR-501-3p和rno-miR-3564的靶基因分别为TGFB2、TGFB3;rno-miR-125a-5p、rno-miR-125b-5p通过靶基因LIF调节参与胚胎种植过程的Jak/STAT。以上数据均提示子宫内膜分泌的Exosomes中携带的microRNA通过靶基因调控胚胎种植过程。<br> 结论:<br> 从大鼠子宫内膜组织中用差速离心方法可以分离提取出Exosomes。非种植窗和种植窗口期子宫内膜释放的Exosomes中的microRNA表达有差异,通过生物学信息分析发现种植窗口期子宫内膜释放的Exosomes中的microRNA通过靶基因参与细胞粘附、细胞迁移、PI3K-AKT信号通路和Jak-STAT信号通路,参与胚胎种植过程。
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