楊 潔 張霄娜 程 濤 趙 沱 朱國(guó)興
心肌纖維化(Myocardial Fibrosis,MF)是以心臟間質(zhì)出現(xiàn)成纖維細(xì)胞過(guò)度增殖、膠原異常沉積為特征的心臟病理變化,其與多種心血管疾病及心源性猝死密切相關(guān)[1]。臨床上MF為慢性心肌梗死患者心功能惡化的重要原因。研究顯示,MF的作用機(jī)制除了與氧化應(yīng)激、炎性因子、內(nèi)皮功能障礙、細(xì)胞內(nèi)鈣離子有關(guān)外,還受腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)調(diào)控[2,3]。微小RNA(microRNA,miRNA)為一類對(duì)轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控的內(nèi)源性非編碼單鏈微小RNA,其發(fā)揮基因調(diào)控作用是通過(guò)完全或部分與靶基因mRNA結(jié)合,阻止靶基因的翻譯,從而抑制靶基因蛋白合成[4]。2003年Dostie等[5]在神經(jīng)元細(xì)胞中最早發(fā)現(xiàn)miR-29c,2013年Yu等[6]發(fā)現(xiàn)miR-29c與血液性疾病有關(guān)。目前研究發(fā)現(xiàn),miR-29c存在7 000多個(gè)靶基因,參與細(xì)胞分化、凋亡、增殖、侵襲、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、調(diào)控癌基因及轉(zhuǎn)錄等多種生物學(xué)功能[7]。miR-29c與腎臟纖維化[8]、乙型肝炎、糖尿病腎病[9]、結(jié)腸癌、慢性淋巴細(xì)胞白血病[10]的發(fā)生發(fā)展均密切相關(guān)。大量研究證實(shí),miR-29c為抗纖維化因子,但其具體作用機(jī)制尚未完全闡明。FOS(Nuclear Phosphoprotein Produced by c-fos Transcription,FOS)為c-fos轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的核磷蛋白,其在調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、凋亡中具有重要作用[11]。Pan等[12]在心肌纖維化的研究中報(bào)道,miR-101a在纖維化心臟組織中低表達(dá),過(guò)表達(dá)miR-101a可靶向下調(diào)c-fos及其下游因子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(Transforming Growth Factor-β1,TGFβ1),miR-101a治療可減弱大鼠心肌梗死邊緣區(qū)的間質(zhì)纖維化。但FOS在心肌纖維化中的作用機(jī)制尚未完全清楚。本研究用血管緊張素II(AngII)誘導(dǎo)小鼠原代心肌成纖維細(xì)胞,檢測(cè)miR-29c在其中的表達(dá),觀察過(guò)表達(dá)miR-29c、敲減FOS、過(guò)表達(dá)FOS對(duì)心肌成纖維細(xì)胞增殖及纖維化相關(guān)蛋白Col I、Col III、α-SMA蛋白表達(dá)的影響,并探討其作用機(jī)制,為心肌纖維化的治療提供新靶點(diǎn)。
小鼠心肌原代成纖維細(xì)胞(編號(hào):M074)購(gòu)自上海冠導(dǎo)生物;AngII(編號(hào):05-23-0101)購(gòu)自MERCK;兔抗人FOS多克隆抗體(編號(hào):PAB11866)購(gòu)自abnova;兔抗人Col I多克隆抗體(編號(hào):NBP1-86396)購(gòu)自novus;兔抗人β-actin多克隆抗體(編號(hào):SY0633-AYM)、兔抗人Col III多克隆抗體(編號(hào)bs-3934R)、兔抗人α-SMA多克隆抗體(編號(hào):YT680)購(gòu)自北京白奧博;辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgG抗體(編號(hào):HS-GR-HRP-500)購(gòu)自石四藥-翰林生物;二喹啉甲酸(Bicinchoninic Acid,BCA)蛋白定量試劑盒(編號(hào):M030)購(gòu)自上海美季生物;脂質(zhì)體LipofectamineTM2000(編號(hào):WK0647)購(gòu)自Invitrogen;逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(編號(hào):RRO38A)購(gòu)自Takara公司;雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)試劑盒(編號(hào):11402ES60)購(gòu)自上海前塵生物;聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)膜(羅氏roche 3010040001)購(gòu)于羅氏公司;杜氏改良培養(yǎng)基(Dulbecco's Modified Eagle Medium,DMEM)培養(yǎng)基(編號(hào):11960044)購(gòu)自GIBCO;胎牛血清(編號(hào):11011-6125)購(gòu)自杭州四季青;噻唑藍(lán)檢測(cè)試劑盒(MTT,編號(hào):B7777)購(gòu)自美國(guó)APExBIO;ZF-4型KODAK凝膠成像分析系統(tǒng)購(gòu)自上海壘固儀器有限公司;BIO-RAD半干轉(zhuǎn)膜儀(型號(hào):170-3940)購(gòu)于北京賽百奧公司。
小鼠心肌原代成纖維細(xì)胞用含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng),置于37 ℃、5 % CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h后更換培養(yǎng)液。傳代2-3代后用于后續(xù)試驗(yàn)。AngII組:用10-6mol/L的血管緊張素II(AngII)處理小鼠心肌成纖維細(xì)胞24h[13]。空白組:常規(guī)培養(yǎng)成纖維細(xì)胞,不作任何處理。
取適量對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期AngII組細(xì)胞,調(diào)整細(xì)胞密度至105個(gè)/孔,培養(yǎng)24h,融合度約75% 時(shí),按照LipofectamineTM2000脂質(zhì)體試劑盒的使用說(shuō)明書操作將各質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至AngII組細(xì)胞,并分別命名為AngII+miR-29c組(轉(zhuǎn)染miR-29c mimics)、AngII+miR-con組(未轉(zhuǎn)染細(xì)胞)、AngII+anti-con組(轉(zhuǎn)染anti-con)、AngII+anti-miR-29c組 (轉(zhuǎn)染anti-miR-29c)、AngII+siFOS組(轉(zhuǎn)染siFOS)、AngII+si-con組(轉(zhuǎn)染si-con)、AngII+miR-29c+Ctrl組(miR-29c mimics和pcDNA 3.1共轉(zhuǎn)染)、AngII+miR-29c+FOS組(miR-29c mimics和pcDNA 3.1-FOS共轉(zhuǎn)染),添加的質(zhì)粒與脂質(zhì)體的比例為1∶3,轉(zhuǎn)染6h后,更換為新鮮培養(yǎng)基,繼續(xù)培養(yǎng)48h,再用qRT-PCR法檢測(cè)轉(zhuǎn)染效率。每組設(shè)置3個(gè)重復(fù)孔。轉(zhuǎn)染成功后,進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)、Western blot實(shí)驗(yàn)、雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。序列信息:miR-con,5’-UUC UCC GAA CGU GUC ACG UTT-3’;miR-29c mimics,5’-UAG GAC CAU UUG AAA UCG GUU A-3’;anti-con,5’-AUG AGG ACA ACA ACC UUC UTT-3’;anti-miR-29c,5’-UAA CCG AUU UCA AAU GGU GCU A-3’;si-con,5’-GCG TAG TCT TGG TGT TGA CAT-3’;siFOS,5’-CTT CAT TCC CAC GGT CAC T-3’。
1.3.1qRT-PCR檢測(cè)miR-29c水平:取適量對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞,按照RNA抽提試劑盒說(shuō)明書操作提取RNA并定量,按逆轉(zhuǎn)錄試劑盒按照說(shuō)明書操作合成cDNA,最后按qRT-PCR試劑盒說(shuō)明書操作進(jìn)行miR-29c檢測(cè)。以U6為內(nèi)參,用2-△△Ct計(jì)算miR-29c的表達(dá)。引物序列信息:miR-29c,上游引物:5’-ACA CTC CAG CTG GGT AGC ACC ATT TGA AAT-3’,下游引物:5’-TGG TGT CGT GGA GTC G-3’;U6,上游引物:5’-CTC GCT TCG GCA GCA CA-3’,下游引物:5’-AAC GCT TCA CGA ATT TGC GT-3’。
1.3.2MTT檢測(cè)細(xì)胞活性:取適量對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞,加入20μl 5g/L的MTT溶液,培養(yǎng)4h后,棄去上清,每孔加入150μl DMSO,震蕩,使結(jié)晶充分溶解,在490nm波長(zhǎng)下檢測(cè)細(xì)胞吸光度(OD490),細(xì)胞活性與吸光度成正比。細(xì)胞活性= OD490樣品/OD490空白組。
1.3.3Western blot檢測(cè)蛋白水平:取適量對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞,RIPA裂解,提取總蛋白,BCA法進(jìn)行蛋白定量后沸水浴變性。將準(zhǔn)備好的分離膠和濃縮膠小心傾倒,凝固后,進(jìn)行十二烷基硫酸鈉(SDS)蛋白電泳,結(jié)束后再進(jìn)行PVDF轉(zhuǎn)膜,2.5%的脫脂奶粉封閉2h,加入Ⅰ抗(FOS、Col I、Col III、α-SMA、β-actin的兔抗人多克隆抗體,1∶500-1 500稀釋),4 ℃孵育過(guò)夜。次日,洗膜后加入辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的Ⅱ抗(辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgG抗體,1∶1 000稀釋),37 ℃孵育2h。結(jié)束后加入顯影混合液,顯影曝光。以目的條帶灰度值與β-actin灰度值的比值表示FOS、Col I、Col III、α-SMA的相對(duì)表達(dá)量。
1.3.4生物信息學(xué)預(yù)測(cè):通過(guò)在線靶基因預(yù)測(cè)庫(kù)Target Scan(http://www.targetscan.org/)預(yù)測(cè)miR-29c和FOS的結(jié)合位點(diǎn)。
1.3.5雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)實(shí)驗(yàn):將由上海吉瑪公司合成的FOS-WT序列、FOS-MUT序列進(jìn)行克隆、膠回收和純化。再將連序列與psiCHECK-2載體,通過(guò)DH5α感受態(tài)細(xì)胞進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)化。進(jìn)行培養(yǎng)后,將其在LB固體培養(yǎng)基上涂板,次日選取優(yōu)勢(shì)菌落擴(kuò)大培養(yǎng),抽提質(zhì)粒DNA。熒光素酶報(bào)告載體(psiCHECK2-FOS-WT,psiCHECK2-FOS-MUT)分別與miR-29c mimics、miR-NC用脂質(zhì)體法轉(zhuǎn)染小鼠心肌原代成纖維細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)6h后,更換新鮮培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng),轉(zhuǎn)染48h。按照雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書操作步驟要求操作。結(jié)果以海參熒光素酶的發(fā)光強(qiáng)度與螢火蟲熒光素酶發(fā)光強(qiáng)度的比值反映miR-29c和FOS的結(jié)合力。
與空白組相比,AngII組細(xì)胞中miR-29c表達(dá)顯著降低(1.00±0.17 vs 0.48±0.14),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.090,P<0.05)。
檢測(cè)數(shù)據(jù)以空白組作為參照進(jìn)行處理,各組細(xì)胞活性和纖維化相關(guān)蛋白水平差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01)。與空白組相比,AngII組細(xì)胞活性顯著升高,Col I、Col III、α-SMA的蛋白表達(dá)量均顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t均>20.114,P<0.05);與AngII+miR-con組相比,AngII+miR-29c組細(xì)胞的活性顯著降低,Col I、Col III、α-SMA的蛋白表達(dá)量均顯著降低,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t均>14.647,P<0.05)。見(jiàn)圖1、表1。
圖1 各組小鼠心肌成纖維細(xì)胞纖維化相關(guān)蛋白表達(dá)(Western blot)
表1 過(guò)表達(dá)miR-29c抑制心肌成纖維細(xì)胞的增殖和纖維化均=3)
注:與空白組比較,1)P<0.05;與AngII+miR-con組比較,2)P<0.05
通過(guò)TargetScan對(duì)miR-29c與FOS的結(jié)合進(jìn)行預(yù)測(cè),發(fā)現(xiàn)miR-29c與FOS存在結(jié)合位點(diǎn),見(jiàn)圖2。將檢測(cè)數(shù)據(jù)以AngII+miR-con組作為參照進(jìn)行處理,各組FOS的蛋白水平表達(dá)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=25.120,P<0.05);與AngII+miR-con組相比,AngII+miR-29c組FOS的蛋白表達(dá)顯著降低(1.00±0.12 vs 0.61±0.11,t=7.187,P<0.05);與AngII+anti-miR-con組相比,AngII+anti-miR-29c組FOS的蛋白表達(dá)顯著升高(0.98±0.14 vs 1.57±0.17,t=8.037,P<0.05),見(jiàn)圖3。雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞熒光活性,以AngII+miR-con組作為參照進(jìn)行處理,結(jié)果顯示,與AngII+miR-con組相比,AngII+miR-29c組WT型細(xì)胞熒光活性顯著降低(P<0.01),MUT型細(xì)胞熒光活性變化不顯著(P>0.05),見(jiàn)表2。
圖2 miR-29c靶向FOS
圖3 各組小鼠心肌成纖維細(xì)胞FOS蛋白表達(dá)(Western blot)
表2 miR-29c對(duì)成纖維細(xì)胞熒光活性的影響均=3)
注:與miR-con組比較,1)P<0.01
將檢測(cè)數(shù)據(jù)以空白組作為參照進(jìn)行處理,各組FOS蛋白、細(xì)胞活性以及纖維化相關(guān)蛋白水平差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與空白組相比,AngII組細(xì)胞中FOS蛋白、細(xì)胞活性、Col I蛋白、Col III蛋白、α-SMA蛋白均顯著升高(t均>20.034,P<0.05);與AngII+si-con組相比,AngII+si-FOS組細(xì)胞中FOS蛋白、細(xì)胞活性、Col I蛋白、Col III蛋白、α-SMA蛋白均顯著降低(t均>15.131,P<0.05)。見(jiàn)圖4、表3。
將檢測(cè)數(shù)據(jù)以AngII組作為參照進(jìn)行處理,各組FOS蛋白、細(xì)胞活性以及Col I蛋白、Col III蛋白、α-SMA蛋白水平差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。與AngII+miR-con組相比,AngII+miR-29c組、AngII+miR-29c+Ctrl組、AngII+miR-29c+FOS組細(xì)胞的FOS蛋白、細(xì)胞活性、Col I蛋白、Col III蛋白、α-SMA蛋白均顯著降低(t均>3.454,P<0.05);與AngII+miR-29c+Ctrl組相比,AngII+miR-29c+FOS組細(xì)胞的FOS蛋白、細(xì)胞活性、Col I蛋白、Col III蛋白、α-SMA蛋白均顯著升高(t均>6.708,P<0.05)。見(jiàn)圖5、表4。
圖4 敲減FOS各組小鼠心肌成纖維細(xì)胞FOS、Col I、Col III、α-SMA蛋白表達(dá)(Western blot)
表3 敲減FOS對(duì)小鼠心肌成纖維細(xì)胞增殖和纖維化的影響均=3)
注:與空白組比較,1)P<0.05;與AngII+si-con組比較,2)P<0.05
心臟應(yīng)激常引起心肌結(jié)構(gòu)的重組,其發(fā)展常導(dǎo)致心力衰竭和死亡。MF是心臟組織重組的重要部分,由心臟成纖維細(xì)胞的異常增殖引起,導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)過(guò)量細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生[14]。非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)是一組不同的內(nèi)源性RNA分子,包括短ncRNA(19-22個(gè)核苷酸)和長(zhǎng)ncRNA(>200個(gè)核苷酸)。這些ncRNA具有調(diào)節(jié)心血管細(xì)胞的多種重要功能,在MF中的作用尤為重要[15]。Lew等[16]在心臟成纖維細(xì)胞的研究中運(yùn)用脂多糖(LPS)誘導(dǎo)小鼠MF,運(yùn)用qRT-PCR檢測(cè)miR-29c的表達(dá),發(fā)現(xiàn)小鼠心肌miR-29c低表達(dá)。Qi等[17]研究發(fā)現(xiàn),激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)可下調(diào)下游轉(zhuǎn)錄因子HNF-4α表達(dá)并降低HNF-4α與TGF-β1啟動(dòng)子的結(jié)合,導(dǎo)致TGF-β1下調(diào)和miR-29家族上調(diào),且miR-29可靶向負(fù)調(diào)控CDK2抑制心臟纖維化。Liu等[18]在異丙腎上腺素(ISO)誘導(dǎo)MF的研究中,運(yùn)用免疫組織化學(xué)和分子生物學(xué)檢測(cè)三七總皂甙(PNS)對(duì)心肌損傷的治療,發(fā)現(xiàn)miR-29c在ISO誘導(dǎo)的MF中表達(dá)顯著降低,PNS處理后可上調(diào)miR-29c的表達(dá)量,并下調(diào)miR-29c的靶基因1型膠原α1(Col1a1)、1型膠原α2(Col1a2)、1型膠原α3(Col1a3)、1型膠原5α1(Col15a1)、肌原纖蛋白1(Recombinant Fibrillin 1 ,FBN1)和TGFβ1的表達(dá),提示PNS通過(guò)上調(diào)miR-29c表達(dá)發(fā)揮心臟保護(hù)作用。本研究用AngII誘導(dǎo)小鼠心肌成纖維細(xì)胞,運(yùn)用qRT-PCR檢測(cè)了細(xì)胞中miR-29c的表達(dá),發(fā)現(xiàn)miR-29c在AngII誘導(dǎo)的小鼠心肌成纖維細(xì)胞中低表達(dá),這與前人的研究結(jié)果相一致;進(jìn)一步用MTT法、Western blot檢測(cè)了過(guò)表達(dá)miR-29c的成纖維細(xì)胞增殖和纖維化,發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)miR-29c可抑制成纖維細(xì)胞增殖,下調(diào)纖維化相關(guān)基因Col I、Col III、α-SMA的蛋白表達(dá),揭示過(guò)表達(dá)miR-29c可抑制小鼠心肌成纖維細(xì)胞增殖和纖維化。
圖5 過(guò)表達(dá)FOS和轉(zhuǎn)染miR-29c各組成纖維細(xì)胞中FOS、Col I、Col III、α-SMA蛋白表達(dá)(Western blot)
表4 過(guò)表達(dá)FOS和轉(zhuǎn)染miR-29c對(duì)心肌細(xì)胞增殖和纖維化的影響均=3)
注:與AngII+miR-con組比較,1)P<0.05;與AngII+miR-29c+Ctrl組比較,2)P<0.05
FOS屬于即刻早期應(yīng)答基因(IEG),其為c-fos基因轉(zhuǎn)錄后的mRNA編碼的核磷蛋白之一[19]。c-fos高度保守,可以在很多種因素誘導(dǎo)下快速表達(dá),當(dāng)c-fos蛋白合成后立即轉(zhuǎn)入細(xì)胞核并在20-90min即可檢出[20]。FOS除參與多種癌癥的發(fā)展過(guò)程外,還與關(guān)節(jié)炎、腎臟纖維化、心臟纖維化有關(guān)。早在2009年Huang等[21]在研究MF中應(yīng)用AngII誘導(dǎo)心肌成纖維細(xì)胞,通過(guò)South-western blot印跡 、電泳遷移率實(shí)驗(yàn)(EMSA)檢測(cè)分析,發(fā)現(xiàn)c-Jun和c-Fos是PARP-1的結(jié)合域(ADP-核糖基),該結(jié)合域可增強(qiáng)核轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1(AP1)與DNA的結(jié)合,AngII通過(guò)激活多聚ADP核糖聚合酶1(PARP-1)促進(jìn)c-Jun和c-Fos的結(jié)合,進(jìn)而增強(qiáng)心肌成纖維細(xì)胞中AP1的轉(zhuǎn)錄。2017年Matsumoto等[22]在研究白藜蘆醇對(duì)急性三叉神經(jīng)炎的疼痛中發(fā)現(xiàn),F(xiàn)OS蛋白與Jun形成FOS-Jun復(fù)合物,作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的媒介,調(diào)控TNF-α、IL-6、IL-1β的表達(dá),調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。張灼等[23]在研究心肌纖維化中運(yùn)用qRT- PCR和Western blot法分別檢測(cè)沉默調(diào)節(jié)蛋白1(SIRT1)和纖維化標(biāo)志物Col1a1、Col3a1、α-SMA的mRNA和蛋白表達(dá)發(fā)現(xiàn),在AngⅡ誘導(dǎo)的小鼠心肌成纖維細(xì)胞中,Col1a1、Col3a1、α-SMA的表達(dá)顯著上調(diào)。Tao等[24]發(fā)現(xiàn),F(xiàn)OS在膠質(zhì)瘤中表達(dá)顯著升高,敲減FOS可抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲,并促進(jìn)凋亡,其機(jī)制與miR-181b靶向FOS有關(guān)。本研究檢測(cè)了不同處理組細(xì)胞中FOS的蛋白含量發(fā)現(xiàn),F(xiàn)OS的表達(dá)受miR-29c負(fù)向調(diào)控,這與Pan等[12]的研究結(jié)果相吻合;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),敲減FOS可抑制小鼠心肌成纖維細(xì)胞增殖和纖維化,且過(guò)表達(dá)FOS可逆轉(zhuǎn)miR-29c對(duì)成纖維細(xì)胞增殖和纖維化的抑制作用。
綜上所述,miR-29c可抑制小鼠心肌成纖維細(xì)胞增殖及其纖維化,其機(jī)制可能與miR-29c可靶向負(fù)調(diào)控FOS有關(guān),該結(jié)果為心血管疾病的治療提供了新的理論依據(jù)。
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