MicroRNA-21及其靶基因PPARA在妊娠糖尿病中的作用

发布时间：2020-04-10 22:35

【摘要】：妊娠糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)是指妊娠期首次发生或发现的任何程度的糖耐量受损,包含了部分妊娠前已患有糖尿病但孕期首次被诊断的患者。GDM是妊娠期最常见的并发症之一,患病率在1-20%之间,并在全球范围内逐渐上升。GDM不止会提高妊娠高血压、先兆子痫等的发病率,还会提高新生儿患高胆红素血症,低钙血症,红斑和呼吸窘迫综合征的发病风险。已有的研究表明,GDM是一种由遗传因素和环境因素共同导致的多因素疾病,但目前关于GDM的发病机制仍不十分明确。微小RNA(microRNA,miRNA)是一类长度为18-23个核苷酸的,进化过程中高度保守的,负向调控作用的单链小分子非编码RNA。其在糖尿病中发挥了重要作用,但其在妊娠糖尿病中的作用尚不清楚。为了研究miRNA在GDM中的作用,我们筛选了在GDM胎盘中差异表达的miRNAs,并对差异表达miR-21进行了功能和作用机制的研究。在本研究中,我们依据IADPSG2010诊断方法和标准糖耐量(OGTT)采集了 137例GDM患者和158例健康孕妇胎盘样本,选取2对年龄和孕周完全匹配的胎盘标本进行miRNA芯片筛查,两两交差比对获得四组数据,选择至少三组以上数据趋势一致的miRNAs归入差异表达miRNAs。研究发现miR-21在GDM胎盘表达下调,我们组前期的结果显示miR-21在胚胎植入中表达上调,胚胎植入时滋养层发挥了重要作用,而高糖会影响滋养层细胞的发育,那么,miR-21表达下调是否会影响胎盘的功能,进而参与GDM的发生尚不清楚。我们在大规模的GDM患者和GDM大鼠胎盘中检测了 miR-21的表达模式,qRT-PCR结果显示miR-21在不同年龄段GDM患者胎盘中均表达下调,组织芯片原位杂交检测显示,miRNA-21定位于胎盘滋养层细胞。miR-21在GDM大鼠胎盘中表达也显著下调,这些结果显示miR-21低表达可能有利于妊娠糖尿病的发生。为了研究miR-21妊娠糖尿病中的作用,我们以人绒毛滋养层细胞(HTR-8)为研究对象,利用棕榈酸和胰岛素联合处理建立胰岛素抵抗细胞模型,探讨miR-21在胰岛素抵抗过程中的作用。通过检测葡萄糖吸收量和细胞总糖量发现,正常情况下,miR-21过表达促进葡萄糖吸收,增加细胞内的总糖量;胰岛素处理可以显著抑制miR-21过表达诱导的葡萄糖吸收增加,但在胰岛素抵抗情况下,miR-21过表达对葡萄糖吸收没有显著影响。在正常和胰岛素处理情况下,miR-21敲低对葡萄糖吸收没有明显影响,但胰岛素抵抗情况下,miR-21敲低可以显著促进葡萄糖吸收。根据这些研究结果我们推测,在GDM发生时,存在两种可能情况:一是胎盘滋养层细胞未发生胰岛素抵抗,miR-21低表达对葡萄吸收没有明显影响;二是胎盘滋养层细胞发生胰岛素抵抗,miR-21低表达打破胰岛素抵抗的发生。无论哪种推测均提示miR-21可能不是通过调节葡萄糖吸收影响GDM的发生。为了进一步探索miR-21可能的作用,我们利用EdU、MTT、双染流式法和Transwell小室结合细胞成像计数等方法分析了 miR-21对细胞增殖、凋亡、迁移和浸润等的影响。结果显示miR-21过表达可以促进细胞增殖、迁移和浸润,抑制细胞凋亡;miR-21敲低可以抑制细胞增殖、迁移和浸润,促进细胞凋亡。为研究miR-21发挥作用的可能机制,我们研究了其靶基因。生物信息学分析显示PPARA为miR-21的靶基因,并利用双荧光素酶报告系统和定点突变,在细胞中验证PPARA是miR-21的靶基因之一,Western blot检测显示过表达miR-21抑制内源性PPARA的表达,敲低miR-21可以促进内源性PPARA的表达。PPARA过表达可以抑制细胞增殖、迁移和浸润,促进细胞凋亡;敲低PPARA可以促进细胞增殖、迁移和浸润,抑制细胞凋亡。为了进一步验证miR-21通过PPARA发挥功能,我们利用靶基因补偿实验分析了 miR-21异常表达所引起的功能变化是否可以通过调控其靶基因PPARA得以恢复。研究发现PPARA过表达可以抑制miR-21过表达引起的细胞增殖、迁移和浸润能力增强及细胞凋亡能力减弱,而miR-21低表达引起的细胞增殖、迁移和浸润能力减弱及细胞凋亡能力增强可以被PPARA敲低所拮抗。同时,我们利用Western blot和免疫组化检测了 PPARA在妊娠糖尿病患者胎盘中的表达,发现PPARA定位于胎盘滋养层细胞,并且在26-30岁和36岁以上孕妇胎盘组织中明显上调,其与miR-21表达下调的趋势相一致。综上所述,妊娠GDM患者胎盘miR-21表达下调,通过上调PPARA抑制细胞生长和浸润,进而影响胎盘功能。本研究不仅有助于从miRNAs角度揭示妊娠糖尿病中miR-21对胎盘细胞的作用及作用机理,此研究有助于为妊娠糖尿病的诊断或治疗提供有价值的分子标志物。
【图文】：

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本文编号：2622788