miRNA-1246靶向MAPK14在長(zhǎng)波紫外線(xiàn)誘導(dǎo)人成纖維細(xì)胞光老化中機(jī)制的研究

胡翠 李巍 張婷 魯慧 吳亞芳 錢(qián)華

蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院皮膚科215025

長(zhǎng)期慢性紫外線(xiàn)照射可誘導(dǎo)皮膚成纖維細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）合成、線(xiàn)粒體損傷、蛋白質(zhì)氧化損傷和端?？s短等，使皮膚加速衰老甚至出現(xiàn)癌變［1-2］。本研究小組前期發(fā)現(xiàn)，微小RNA（miRNA）-1246是紫外線(xiàn)照射誘導(dǎo)光老化中出現(xiàn)顯著下調(diào)的miRNA之一［3］，其靶點(diǎn)基因絲裂原活化蛋白激酶14（MAPK14，又稱(chēng)p38）是MAPK 信號(hào)通路關(guān)鍵分子，與MMP 及膠原降解等細(xì)胞光老化機(jī)制具有密切關(guān)系。本研究通過(guò)建立長(zhǎng)波紫外線(xiàn)（UVA）照射誘導(dǎo)的人皮膚原代成纖維細(xì)胞（HSF）的光老化模型，檢測(cè)miR-1246和MAPK14 的表達(dá)，并用慢病毒轉(zhuǎn)染上調(diào)miR-1246 的表達(dá)，觀察其對(duì)細(xì)胞增殖和光老化的影響，探討其內(nèi)在的分子機(jī)制。

材料與方法

一、材料與儀器

DMEM 培養(yǎng)基、胎牛血清、胰蛋白酶（美國(guó)Gibco 公司）；UVA 照射儀（上海希格瑪公司）；Dispase酶、膠原酶（美國(guó)Sigma公司）；Trizol試劑盒（美國(guó)Invitrogen 公司）；MAPK14 鼠單克隆抗體（美國(guó)Sigma 公司）；MMP-1 兔單克隆抗體（美國(guó)Abcam公司）；增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光試劑（ECL）（美國(guó)Bethyl 公司）；山羊抗兔IgG抗體、山羊抗小鼠IgG抗體（上海碧云天生物技術(shù)研究所）；人源has-miR-1246 慢病毒表達(dá)載體、慢病毒轉(zhuǎn)染試劑盒（上海吉?jiǎng)P基因化學(xué)技術(shù)有限公司）；噻唑藍(lán)（MTT，美國(guó)Sigma公司），實(shí)時(shí)定量PCR 試劑盒、SYBR 熒光染料試劑（日本Takara 公司）；ABI7300 實(shí)時(shí)定量PCR 儀（美國(guó)ABI公司）。

二、HSF的分離和培養(yǎng)

HSF分離自本院泌尿外科收集的5例3 ～12歲健康兒童包皮環(huán)切術(shù)后皮膚標(biāo)本。本研究通過(guò)蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批號(hào)：2020CS003），患兒監(jiān)護(hù)人均簽署知情同意書(shū)。

包皮標(biāo)本用含1%青鏈霉素的磷酸鹽緩沖液（PBS）漂洗3次，清除皮下脂肪和血管后，將標(biāo)本剪成寬為3 mm 的皮條，使用Dispase 酶在37 ℃消化3 ～4 h，分離表皮與真皮。將真皮剪成碎沫后再使用膠原酶于37 ℃消化2 ～4 h。過(guò)200 目篩網(wǎng)收集細(xì)胞懸液，離心后將細(xì)胞重懸于含10%胎牛血清和1%青鏈霉素的DMEM 培養(yǎng)基，于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞傳代，用于進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

三、連續(xù)UVA照射誘導(dǎo)HSF老化

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期HSF，加入少量PBS覆蓋培養(yǎng)皿底面，置于冰水中，用紫外線(xiàn)治療儀（型號(hào)SS-04，UVA：320 ～400 nm）進(jìn)行照射，單次照射780 s，劑量為10 J/cm2，照射后棄PBS，重新加入培養(yǎng)基，于次日再次重復(fù)操作，連續(xù)照射14 d，于首次照射后和照射后第3、7、14天，采用RT-PCR檢測(cè)miR-1246的相對(duì)表達(dá)，以相同處理不照射UVA 的細(xì)胞為對(duì)照。

四、RT-PCR檢測(cè)目的基因的相對(duì)表達(dá)

取各實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞，按Trizol 試劑盒方法提取總RNA，反轉(zhuǎn)錄獲得cDNA。使用SYBR Green I 染料法進(jìn)行相對(duì)定量分析。采用20 μl 反應(yīng)體系，引物由上海吉?jiǎng)P基因化學(xué)技術(shù)有限公司合成，序列見(jiàn)表1。擴(kuò)增條件：95 ℃預(yù)變性5 s，95 ℃變性5 s，60 ℃延伸30 s，共40 個(gè)循環(huán)。每個(gè)樣品設(shè)3 個(gè)復(fù)孔，結(jié)果取平均值，用2-ΔΔCt法計(jì)算目的基因的相對(duì)表達(dá)值。

五、慢病毒轉(zhuǎn)染上調(diào)HSF 細(xì)胞miR-1246 的表達(dá)及驗(yàn)證

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期HSF 細(xì)胞，按照慢病毒轉(zhuǎn)染手冊(cè)，轉(zhuǎn)染以異硫氰酸熒光素（FITC）標(biāo)記的miR-1246 慢病毒表達(dá)載體至HSF 細(xì)胞，慢病毒表達(dá)載體的構(gòu)建和鑒定由上海諾百生物技術(shù)有限公司完成，將細(xì)胞分為轉(zhuǎn)染FITC-miR-1246 的miR-1246轉(zhuǎn)染組以及轉(zhuǎn)染FITC-miR無(wú)義序列的陰性對(duì)照組和不做任何處理的空白對(duì)照組，觀察轉(zhuǎn)染后第7、14 天時(shí)細(xì)胞的熒光情況以確定轉(zhuǎn)染效率，通過(guò)RT-PCR檢測(cè)miR-1246的相對(duì)表達(dá)。

六、雙熒光素酶報(bào)告基因系統(tǒng)驗(yàn)證miR-1246與靶點(diǎn)基因MAPK14結(jié)合

通過(guò)miRNA 靶基 因 預(yù) 測(cè)網(wǎng)站（http：//www.targetscan.org/vert_72/）分析miR-1246 與靶點(diǎn)基因MAPK14的互補(bǔ)序列，由上海諾百生物技術(shù)有限公司構(gòu)建合成有互補(bǔ)序列的野生型（WT）MAPK14及無(wú)互補(bǔ)序列的突變型（MUT）MAPK14 熒光素酶報(bào)告基因質(zhì)粒（圖1），分別與miR-1246及其空白質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染于24 孔人胚胎腎細(xì)胞（HEK293T）培養(yǎng)板，48 h后收取細(xì)胞，PBS洗2遍，每孔加100 μl被動(dòng)裂解緩沖液，水平搖床裂解20 min，吹打均勻，吸取20 μl細(xì)胞裂解液于酶標(biāo)板，加入50 μl熒光素酶分析緩沖液，檢測(cè)螢火蟲(chóng)熒光素酶活性，然后加入50 μl 底物緩沖液，立即檢測(cè)海腎熒光素酶活性，記錄前后兩次測(cè)得熒光數(shù)據(jù)，其比值代表各孔樣本的相對(duì)熒光強(qiáng)度，配對(duì)程度越高相對(duì)熒光強(qiáng)度越低。

七、UVA 照射及上調(diào)miR-1246 的表達(dá)對(duì)HSF細(xì)胞的影響

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞，分為4 組，分別是空白對(duì)照組、UVA 組（按照方法三的劑量連續(xù)照射）、miR-1246組（轉(zhuǎn)染has-miR-1246）、UVA+miR-1246組（轉(zhuǎn)染has-miR-1246，按照方法三的劑量連續(xù)照射），14 d 后，收集各組細(xì)胞，采用MTT 檢測(cè)細(xì)胞增殖活性，β半乳糖苷酶染色檢測(cè)細(xì)胞老化，RT-PCR及Western 印跡檢測(cè)MMP-1、MAPK14 mRNA 及蛋白的表達(dá)。

1.MTT 檢測(cè)細(xì)胞增殖活性：取各組細(xì)胞，調(diào)整為5×104～10×104/ml 的細(xì)胞懸液，取100 μl 加入96 孔板，置37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h，每組設(shè)5 個(gè)復(fù)孔。更換培養(yǎng)基，每孔加20 μl MTT（5 g/L）溶液，于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)4 h，吸去上清液，加入150 μl二甲基亞砜，振蕩10 min，使用酶標(biāo)儀于490 nm測(cè)定各孔吸光度（A值），反映細(xì)胞增殖活性。

2.β半乳糖苷酶染色檢測(cè)細(xì)胞老化：取各組細(xì)胞，使用PBS清洗后加入適量細(xì)胞固定工作液固定細(xì)胞，采用PBS 清洗后，加入細(xì)胞染色工作液于37 ℃孵育20 min至16 h，至光鏡下觀察出現(xiàn)藍(lán)染的陽(yáng)性細(xì)胞；棄去染色工作液，用PBS清洗；隨機(jī)挑選3 處視野，采用德國(guó)ZEISS 公司VIDAS 型計(jì)算機(jī)全自動(dòng)圖像分析系統(tǒng)計(jì)算β 半乳糖苷酶表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞比率，陽(yáng)性細(xì)胞率（%）= 藍(lán)染細(xì)胞面積/細(xì)胞總面積×100%。

圖1 根據(jù)miR-1246與MAPK14基因之間的互補(bǔ)序列設(shè)計(jì)的互補(bǔ)和不互補(bǔ)序列 野生型（WT）有互補(bǔ)序列，突變型（MUT）無(wú)互補(bǔ)序列

表1 引物序列

3.Western印跡檢測(cè)蛋白表達(dá)：取各組細(xì)胞，裂解后收集上清液，進(jìn)行蛋白定量。各組取等量蛋白，經(jīng)電泳、轉(zhuǎn)膜、封閉，分別與MMP-1 抗體及MAPK14抗體（1∶1 000）孵育過(guò)夜；洗滌后與相應(yīng)的二抗結(jié)合反應(yīng)，使用ECL發(fā)光顯色，以GAPDH作為參照，目的條帶灰度值與GAPDH 條帶的比值為相對(duì)表達(dá)水平。

八、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

一、UVA照射對(duì)HSF中miR-1246表達(dá)的影響

起始時(shí)照射UVA與照射3 d時(shí)，UVA組與對(duì)照組miR-1246 的相對(duì)表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.29、2.52，均P ＞0.05）。在照射7 d、14 d 時(shí)，UVA組均低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=29.84、31.93，均P ＜0.01）。見(jiàn)圖2。

二、慢病毒載體介導(dǎo)miR-1246 過(guò)表達(dá)及實(shí)時(shí)定量PCR 驗(yàn)證

轉(zhuǎn)染后7、14 d 時(shí)的轉(zhuǎn)染效率均大于90%（圖3）。RT-PCR 顯示，轉(zhuǎn)染后7、14 d 時(shí)miR-1246表達(dá)水平（10.15 ± 0.18、9.79 ± 0.40）高于對(duì)照組（4.20 ± 0.34、3.61 ± 0.34），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t =22.72、41.92，P均＜0.01）；轉(zhuǎn)染組7、14 d 的miR-1246相對(duì)表達(dá)水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t = 1.56，P ＞0.05）。

圖2 RT-PCR 檢測(cè)UVA 照射對(duì)人皮膚原代成纖維細(xì)胞miR-1246表達(dá)的影響 a：兩組比較，P ＜0.05

三、miR-1246與靶點(diǎn)基因MAPK14結(jié)合的驗(yàn)證

與野生型MAPK14 雙熒光素酶報(bào)告載體共轉(zhuǎn)染時(shí)，miR-1246 質(zhì)粒組細(xì)胞熒光活性（0.41±0.09）低于空白質(zhì)粒組（1.22±0.218），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.69，P ＜0.05）；與突變型MAPK14雙熒光素酶報(bào)告載體共轉(zhuǎn)染時(shí)，miR-1246 質(zhì)粒組細(xì)胞熒光活性（1.16±0.16）與空白質(zhì)粒組（1.21±0.18）差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.25，P=0.82）。

四、上調(diào)miR-1246 表達(dá)對(duì)HSF 細(xì)胞增殖的影響

MTT結(jié)果顯示，空白對(duì)照組、UVA組、miR-1246組、UVA+miR-1246組細(xì)胞增殖活性（0.82±0.03、0.23±0.02、0.81±0.02、0.61±0.02）差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F = 34.90，P ＜0.05），UVA 組低于空白對(duì)照組（t = 28.14，P ＜0.01）；UVA + miR-1246 組低于miR-1246 組（t=10.61，P ＜0.01），高于UVA 組（t=20.30，P ＜0.01）。

五、上調(diào)miR-1246 表達(dá)對(duì)HSF 細(xì)胞增殖的影響

β 半乳糖苷酶染色檢測(cè)顯示，空白對(duì)照組、UVA組、miR-1246組、UVA+miR-1246組陽(yáng)性細(xì)胞率（3.93%±1.11%、81.29%±2.53%、5.50%±1.15%、54.13% ± 2.09%）差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F = 16.14，P ＜0.05），其中UVA組高于空白對(duì)照組（t=48.46，P ＜0.01）；而UVA+miR-1246 組高于miR-1246 組（t = 35.31，P ＜0.01），低于UVA 組（t = 14.32，P ＜0.01）。見(jiàn)圖4。

六、上調(diào)miR-1246 表達(dá)對(duì)老化相關(guān)基因的影響

圖3 熒光顯微鏡觀察轉(zhuǎn)染熒光標(biāo)記的miR-1246表達(dá)載體的人皮膚原代成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)染效率 轉(zhuǎn)染后7、14 d時(shí)轉(zhuǎn)染率均大于90%

圖4 β 半乳糖苷酶染色檢測(cè)上調(diào)miR-1246 表達(dá)對(duì)人皮膚原代成纖維細(xì)胞老化的影響 UVA 組老化細(xì)胞比例高于空白對(duì)照組；而UVA+miR-1246組高于miR-1246組，低于UVA組

RT-PCR 顯示，空白對(duì)照組、UVA 組、miR-1246組、UVA + miR-1246 組MAPK14 mRNA、MMP-1 mRNA 的相對(duì)表達(dá)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F =15.24、34.56，均P ＜0.05），其中UVA組高于空白對(duì)照組（t = 10.49、7.70，P ＜0.05），UVA + miR-1246組高于miR-1246 組（t=11.58、12.60，P ＜0.01），低于UVA組（t=11.63、6.17，P ＜0.05）。見(jiàn)圖5。

七、上調(diào)miR-1246 表達(dá)對(duì)老化相關(guān)基因蛋白表達(dá)的影響

Western 印跡顯示，空白對(duì)照組、UVA 組、miR-1246 組、UVA+miR-1246 組MAPK14、MMP-1的相對(duì)表達(dá)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F = 23.56、32.74，P ＜0.05），其中UVA 組高于空白對(duì)照組（t=12.53、15.35，P ＜0.05），UVA + miR-1246 組高于miR-1246 組（t=24.78、32.15，P ＜0.01），低于UVA組（t=10.43、15.64，P ＜0.05）。見(jiàn)圖6。

討 論

圖5 RT-PCR 檢測(cè)上調(diào)miR-1246 表達(dá)對(duì)人皮膚原代成纖維細(xì)胞MAPK14、MMP-1 mRNA表達(dá)的影響 a：兩組比較，P ＜0.05

光老化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，由多種基因和生長(zhǎng)因子共同調(diào)控。UVA 照射在光老化的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。miRNA 是一類(lèi)具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能的非編碼小RNA，其在多種生理和病理過(guò)程如基因表達(dá)、細(xì)胞增殖、分化、凋亡、組織代謝和腫瘤生成中有重要作用［4］。miR-1246位于人2q31.1，通常與其靶基因mRNA以序列互補(bǔ)性的機(jī)制負(fù)調(diào)控靶基因，作用方式是miR-1246 5′端種子序列（第2-7nt）與靶基因mRNA 3′UTR區(qū)進(jìn)行堿基配對(duì)，配對(duì)的緊密程度決定miRNA對(duì)靶基因的抑制程度［5-6］。

圖6 上調(diào)miR-1246 表達(dá)對(duì)對(duì)人皮膚原代成纖維細(xì)胞老化相關(guān)蛋白水平的影響 6A：Western 印跡檢測(cè)MAPK14、MMP-1蛋白的水平；6B：a，兩組比較，P ＜0.05

本研究證實(shí)，UVA 照射可以誘導(dǎo)miR-1246 表達(dá)下調(diào)。通過(guò)miR-1246慢病毒表達(dá)載體轉(zhuǎn)染成纖維細(xì)胞，上調(diào)miR-1246 的表達(dá)并維持在較高水平后發(fā)現(xiàn)，miR-1246 的表達(dá)上調(diào)能促進(jìn)UVA 誘導(dǎo)的光老化細(xì)胞的增殖活性，β半乳糖苷酶染色檢測(cè)亦顯示，上調(diào)miR-1246 的表達(dá)可降低UVA 誘導(dǎo)的光老化細(xì)胞比例。以上均提示，上調(diào)miR-1246 的表達(dá)可以抑制UVA 照射誘導(dǎo)的細(xì)胞老化，miR-1246具有抗光老化作用。

近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，p38 信號(hào)通路是MAPK 通路的一個(gè)重要分支，它在炎癥細(xì)胞、應(yīng)激、凋亡、細(xì)胞周期和生長(zhǎng)等多種生理和病理過(guò)程中起重要作用。MMP-1 是皮膚光老化的主要相關(guān)蛋白酶，也是MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的下游效應(yīng)分子，并可降解多種膠原和蛋白聚糖，對(duì)于維持皮膚的光澤和彈性具有重要作用［7］。本研究中，UVA照射成纖維細(xì)胞后MAPK14 以及MMP-1 mRNA 及蛋白表達(dá)水平均顯著增高。既往文獻(xiàn)顯示，p38激活可使轉(zhuǎn)錄激活因子AP-1 活化，與MMP-1 基因結(jié)合，促進(jìn)MMP-1 轉(zhuǎn)錄，使之水平增加［8］，本文結(jié)果與之相符，與之對(duì)應(yīng)的是UVA 照射后成纖維細(xì)胞增殖活性下降，老化細(xì)胞比例增加。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)成纖維細(xì)胞miR-1246的表達(dá)，可下調(diào)MAPK14、MMP-1 mRNA 及蛋白的表達(dá)，同時(shí)MTT 結(jié)果顯示，上調(diào)miR-1246 表達(dá)后照射UVA 較單純照射UVA 組細(xì)胞活性增加，老化細(xì)胞比例降低。通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告基因系統(tǒng)也驗(yàn)證了miR-1246 有MAPK14 mRNA 靶向結(jié)合的能力。因此，我們推測(cè)UVA 照射可能通過(guò)降低miR-1246表達(dá)，上調(diào)基因MAPK14的表達(dá)，活化MAPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)MMP-1 增加，加速成纖維細(xì)胞光老化，增殖活性下降。

綜上，本研究證實(shí)，miR-1246在UVA誘導(dǎo)的光老化細(xì)胞顯著下調(diào)，上調(diào)其表達(dá)則能提高光老化細(xì)胞的增殖能力，降低老化相關(guān)蛋白的表達(dá)，而miR-1246 的調(diào)控作用可能是通過(guò)作用于靶基因MAPK14 實(shí)現(xiàn)，提示miR-1246 的表達(dá)下調(diào)在UVA誘導(dǎo)光老化的形成和進(jìn)展中可能發(fā)揮重要的作用。

此外，本實(shí)驗(yàn)并未進(jìn)行下調(diào)miR-1246 表達(dá)后是否會(huì)促進(jìn)UVA 誘導(dǎo)的光老化、降低細(xì)胞增殖活性的研究，有待進(jìn)一步證實(shí)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突