DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25120711
中图分类号:R576
谷登凯, 覃宗帅, 张芷若, 张彩灵, 张天盈, 何淑杰, 覃月秋
| 【作者机构】 | 右江民族医学院附属医院消化内科 |
| 【分 类 号】 | R576 |
| 【基 金】 | 国家自然科学基金资助项目(82260134) 广西自然科学基金资助项目(2023GXNSFAA026118) 广西壮族自治区百色市科学研究与技术开发计划课题(20234228)。 |
急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)是临床常见的急腹症,约20%的AP患者进展为重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP),病死率可达30%[1-2]。已有研究证实,细胞凋亡与AP的发生、发展密切相关,但其具体机制仍未完全阐明[3]。高迁移率族蛋白1(high-mobility group box 1,HMGB1)是HMGB家族中表达最丰富的一种,其可以通过激活TLR4受体促进细胞凋亡[4]。临床队列研究进一步证实,AP患者入院24 h内血清HMGB1水平即显著升高,且与急性生理学与慢性健康状况评估Ⅱ评分、CT严重度指数呈正相关[5]。作为保守型微RNA(microRNA,miRNA)的一员,miR-129-5p被证实可干预细胞生长、死亡、侵袭、迁移及药物耐受等过程[6-7]。有研究发现,miR-129-5p在胰腺炎中表达缺失,并与肿瘤细胞的增殖、凋亡、迁移活性及临床结局显著相关[8];但miR-129-5p是否靶向HMGB1参与AP的发展过程尚不清楚。故本研究拟通过动物模型实验,探讨miR-129-5p靶向HMGB1调控AP细胞凋亡的作用机制,为寻找AP治疗新靶点提供依据。
健康7周龄SPF级雄性SD大鼠48只,体质量(180±20)g,购于广东维通利华实验动物技术有限公司,实验动物生产许可证:SCXK(粤)2022-0063;实验动物合格证:No.44829700041198;实验动物使用许可证:SYXK桂2022-0004。实验前,大鼠给予标准化饮食和自由饮水,适应性饲养7 d。本研究经右江民族医学院伦理委员会批准(2025101801),并严格遵循3R原则。
牛磺胆酸钠(货号:GC44993,美国GlpBio公司);大鼠miR-129-5p agomir、antagomir及其对照空载体(货号:HH20241014GXWFZ-MIRO1,上海汉恒生物科技有限公司);α-淀粉酶检测试剂盒(货号:C016-1-1,南京建成生物工程研究所);RIPA裂解液、PMSF(货号:R0020、P0100,北京索莱宝科技有限公司);反转录试剂盒、SYBR Green Master Mix、彩虹Marker(货号:11139ES40、111201ES03、20350ES72,上海翌圣生物科技股份有限公司);SDS-PAGE快速凝胶试剂盒(货号:PG113,上海雅酶生物医药科技有限公司);Trizol(货号:15596026CN,美国Thermo Fisher Scientific公司);HMGB1、Caspase-3、HRP-山羊抗兔IgG[货号:TA7020M、T40044M、M21002S,艾比玛特生物医药(上海)有限公司];GAPDH(货号:81640-5-RR,武汉三鹰生物技术有限公司);ECL发光液(货号:GK10008,苏州莫纳生物科技有限公司);TUNEL试剂盒(货号:G1502,武汉塞维尔生物科技有限公司)。
电子天平(型号:YP1002N,上海东圆实业有限公司);PCR仪(型号:LightCycler96,瑞士罗氏集团);超灵敏多功能成像仪(型号:Amersham Imager 600,美国通用电气公司);吸入式动物气体麻醉机(型号:AM-1005,上海塔望智能科技有限公司);多功能酶标仪(型号:En-Vision 2104,美国珀金埃尔默公司);石蜡切片机(型号:KD-1508A-Ⅵ,北京世纪科信科学仪器有限公司)。
48只大鼠按照随机数字表法分为假手术组、AP组、miR-129-5p低表达组、miR-129-5p低表达空载体组、miR-129-5p过表达组、miR-129-5p过表达空载体组,每组8只。
实验前禁食12 h,自由饮水。2.5%异氟烷麻醉大鼠后,假手术组仅翻动胰腺后关腹,其余各组采用胆胰管逆行注射法建立AP模型:显微动脉夹夹闭胆胰管近端,4.5 G留置针经十二指肠乳头逆行穿刺,以0.1 ml/min匀速注射3.5%牛磺胆酸钠(1 ml/kg),留针5 min后拔针关腹。通过血清淀粉酶水平及胰腺组织病理评价模型构建情况,模型成功标准:血清淀粉酶>正常参考值3倍,且胰腺病理Kusske评分 ≥1分[9]。
急性胰腺炎造模后即刻进行干预:miR-129-5p低表达组经胆胰管注入miR-129-5p antagomir;miR-129-5p低表达空载体组经胆胰管注入antagomir对照空载体;miR-129-5p过表达组经胆胰管注入miR-129-5p agomir;miR-129-5p过表达空载体组经胆胰管注入agomir对照空载体;使用剂量均为10 nmol/只,溶于100 μl生理盐水中[10]。AP组给予等量生理盐水。
通过Target Scan Human数据库(http://www.targetscan.org)进行miR-129-5p与HMGB1的结合位点预测。构建包含HMGB1 3’UTR野生型(wild type,WT)及突变型(mutant type,MUT)序列的荧光素酶报告载体(HMGB1-3’UTR-WT/MUT)。将上述质粒与miR-129-5p agomir或对照空载体使用Lipofectamine 3000共转染至293T细胞(上海汉恒生物科技有限公司)。转染48 h后,按照试剂盒说明检测双荧光素酶活性。
经腹主动脉采集全血,室温静置30 min后离心(速率为3 000 r/min,离心半径为15 cm,时间为10 min),取血清。采用淀粉-碘比色法,严格按照试剂盒说明书进行操作,使用酶标仪在波长660 nm处测定光密度值。
取各组胰腺组织,于4%多聚甲醛中固定24 h,常规梯度乙醇脱水、二甲苯透明、石蜡包埋及切片(厚度4 μm),行HE染色,光学显微镜下观察胰腺组织水肿、出血、坏死及炎症细胞浸润情况。
石蜡切片脱蜡水化后,经蛋白酶K(37 ℃)消化22 min;PBS冲洗后滴加TUNEL反应液,37 ℃避光孵育2 h;DAPI复染细胞核。荧光显微镜下观察并计算TUNEL阳性细胞率。
胰腺组织研磨后采用Trizol法提取组织总RNA,茎环法反转录成cDNA,应用RT-qPCR定量测定miR-129-5p表达。RT-qPCR反应体系(20 μl):2 μl cDNA,10 μl qPCR Maeter Mix,正、反向引物各1 μl,RNase free ddH2O补足至20 μl;扩增条件:预变性(95 ℃,5 min),然后进行40个循环的变性[(95 ℃10 s),退火/延伸(60 ℃ 20 s)],以U6为内参,以公式2-ΔΔCt计算miR-129-5p相对表达量。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,引物序列见表1。
表1 引物序列(5’→3’)
基因名称引物序列引物长度(bp)U6正向引物:GCTTCGGCAGCACATATACTAAAAT25反向引物:CGCTTCACGAATTTGCGTGTCAT23 miR-129-5p正向引物:CGCTTTTTGCGGTCTGG17反向引物:AGTGCAGGGTCCGAGGTATT20茎环引物:GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACGCAAGC50
将胰腺组织裂解提取总蛋白,BCA法测定总蛋白浓度后加入上样缓冲液煮沸。通过SDS-PAGE凝胶电泳分离蛋白,常规湿法转至PVDF膜,快速封闭液封闭2 h。依次孵育特异性一抗HMGB1(1∶1 000)、Caspase-3(1∶1 000)、GAPDH(1∶1 000)与兔二抗(1∶10 000),ECL化学发光显影。Image J软件分析各条带灰度值。所有实验独立重复3次。
采用GraphPad Prism 10统计学软件进行数据分析。计量资料用均数±标准差(
)表示,两组间比较采用t检验;多组间比较采用单因素方差分析,两两比较采用LSD-t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
miR-129-5p与HMGB1的3’UTR结构域存在特异性结合位点,两者可能存在靶向调控关系。见表2。
表2 miR-129-5p与HMGB 1-3’UTR靶位点结合
位置预测的靶区域(上)和miRNA(下)的连续配对HMGB1 3’UTR的位置5’…GGAAGCCUGAUCGACAAAAA…84-91 hsa-miR-129-5p3’CGUUCGGGUUCUGGCUUUC HMGB1 3’UTR的位置5’…UACCACUCUGUAATUGCAAAAA…608-615 hsa-miR-129-5p3’CGUUCGGGUUCUGGCUUUC
双荧光素酶报告基因实验结果显示见图1。共转染WT-HMGB1质粒后,与NC mimics+HMGB1-3’UTR-WT比较,has-miR-129-5p+HMGB1-3’UTR-WT荧光素酶活性降低(P<0.05);而共转染MUT-HMGB1质粒后,has-miR-129-5p+HMGB1-3’UTR-MUT与NC mimics+HMGB1-3’UTR-MUT荧光素酶活性比较,差异无统计学意义(P>0.05)。miR-129-5p可特异性结合并负向调控HMGB1。见图1。
图1 hsa-miR-129-5p与HMGB 1-3’UTR相互作用
与假手术组比较,AP组血清淀粉酶水平升高(P<0.05),AP造模成功。见图2。
图2 各组血清淀粉酶水平比较(n=8)
假手术组胰腺组织无明显出血、水肿及坏死等病理改变。AP组胰腺组织间隙增宽、间质水肿充血AP模型构建成功;miR-129-5p低表达空载体组与过表达空载体组病理改变与AP组表现相似。与miR-129-5p低表达空载体组比较,miR-129-5p低表达组胰腺病理损伤加重,腺泡细胞坏死、炎症细胞浸润及出血和水肿明显;与miR-129-5p过表达空载体组比较,miR-129-5p过表达组胰腺组织间质水肿、出血坏死及炎症细胞浸润减轻。见图3。
图3 各组胰腺病理结果(HE染色,×100)
TUNEL染色结果显示,凋亡细胞核呈红色荧光(阳性细胞),正常细胞核呈蓝色荧光。见图4。
图4 各组胰腺细胞凋亡情况(TUNEL染色,×100)
与假手术组比较,AP组阳性细胞比值升高(P<0.05);miR-129-5p低表达空载体组、miR-129-5p过表达空载体组与AP组阳性细胞比值比较,差异无统计学意义(P>0.05);与miR-129-5p低表达空载体组比较,miR-129-5p低表达组阳性细胞比值升高(P<0.05);与miR-129-5p过表达空载体组比较,miR-129-5p过表达组阳性细胞比值降低(P<0.05)。见图5。
图5 各组胰腺细胞凋亡率比较(n=8)
与假手术组比较,AP组胰腺组织miR-129-5p表达降低(P<0.05);miR-129-5p低表达空载体组、miR-129-5p过表达空载体组与AP组胰腺组织miR-129-5p表达比较,差异无统计学意义(P>0.05);与miR-129-5p低表达空载体组比较,miR-129-5p低表达组胰腺组织miR-129-5p表达降低(P<0.05);与miR-129-5p过表达空载体组比较,miR-129-5p过表达组胰腺组织miR-129-5p表达升高(P<0.05)。见图6。
图6 各组胰腺组织miR-129-5p表达比较(n=8)
与假手术组比较,AP组胰腺组织HMGB1和Caspase-3蛋白表达升高(P<0.05);miR-129-5p低表达空载体组、miR-129-5p过表达空载体组与AP组胰腺组织HMGB1和Caspase-3蛋白表达比较,差异无统计学意义(P>0.05);与miR-129-5p低表达空载体组比较,miR-129-5p低表达组胰腺组织HMGB1和Caspase-3蛋白表达升高(P<0.05);与miR-129-5p过表达空载体组比较,miR-129-5p过表达组胰腺组织HMGB1和Caspase-3蛋白表达降低(P<0.05)。见图7。
图7 各组胰腺组织HMGB 1、Caspase-3蛋白表达比较
AP是消化系统常见疾病,起病急,SAP患者临床进展快,可引发严重并发症[11]。流行病学调查显示,AP发病率逐年升高[12]。目前其发病机制尚未完全明确,但已有研究证实,miRNA的表达与AP的发生、发展密切相关,miRNA可通过靶向HMGB1调节AP细胞凋亡,进而影响疾病进程[13-14]。
HMGB1作为关键的危险信号分子,在各类应激条件下可从细胞核穿梭到细胞质并释放到细胞外空间[15-17]。胞外HMGB1主要通过晚期糖基化终产物受体、TLR4和CXCR4相互作用,参与细胞自噬及凋亡的调节[18]。有研究表明,HMGB1参与胰腺腺泡细胞凋亡的调控过程,其表达与AP严重程度具有相关性[19-20]。本研究结果显示,胰腺组织HMGB1蛋白表达升高,阳性细胞比值升高,提示HMGB1的表达水平和胰腺组织的凋亡水平密切相关,HMGB1高表达促进AP腺泡细胞凋亡。
miRNA与AP的关联是近年研究的热点,其对AP相关的自噬、凋亡等多种分子生物学过程具有调控作用[21-23]。既往研究显示,miR-129-5p的表达与细胞增殖、自噬、凋亡等多种生物学过程相关[24-26]。临床研究显示,其含量随AP病情加重而降低,推测与细胞凋亡紊乱、炎症级联放大及重症化机制相关,但其调控机制不明[27]。本研究结果显示,下调miR-129-5p后,细胞凋亡率上升,HMGB1、Caspase-3蛋白表达升高;而上调miR-129-5p则逆转上述结果,提示miR-129-5p可靶向HMGB1调控凋亡相关基因Caspase-3的表达,进而影响AP细胞的凋亡过程。
尽管miR-129-5p与HMGB1各自在AP细胞凋亡中的作用已被初步揭示,但二者是否直接相关仍未明确[28]。在胰腺癌和心肌损伤模型中,miR-129-5p可通过靶向HMGB1调控细胞凋亡[29-30]。本研究通过生物信息学预测到两者存在互补序列,双荧光素酶实验显示,miR-129-5p可直接结合HMGB1 3’UTR并调控其表达,这为二者交互作用提供了依据。
综上所述,miR-129-5p通过抑制HMGB1的表达进而抑制AP细胞凋亡。miR-129-5p可能是AP细胞凋亡的重要调控因子,这为探索miR-129-5p在AP临床治疗中提供了新思路。
本研究存在一定的局限性:本研究仅在体内细胞水平开展实验,缺乏临床数据支持,且未深入探讨miR-129-5p的上游调控机制。后续可结合多靶点调节机制与临床样本进一步验证,完善其在急性胰腺炎中的分子调控网络。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
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Study on the effect of miR-129-5p targeting HMGB1 on apoptosis of acute pancreatitis
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