缺血敏感性miRNAs调控心肌细胞凋亡信号分子网络及其干预研究

Myocardial infarction (MI) heart attack always cause severe cardiac injuries and following with contraction failure. One of the main determinants of reduced contractility and negative remodelling after MI is the increased apoptosis. A good understanding of the molecular mechanisms through which ischemia results in cardiomyocytes apoptosis will certainly improve the management of MI patients. MicroRNAs are critical regulators in the apoptotic process. We hypothesize that the ischemia-responsive miRNAs including anti-apoptotic and pro-apoptotic miRNAs nicely balance the cell fate when cardiomyocytes facing the ischemia stimuli. By analyzing and constructing the network between MI-sensitive miRNAs and their targeted apoptotic genes and encoded proteins, how anti-apoptotic and pro-apoptotic miRNAs keep a proper balance in the cell fate will be fully and clearly elucidated. Furthermore, the evaluation of MI-responsive miRNAs as potential MI therapeutic targets by reversing cardiac myocytes apoptosis is perfomed, depending that the role of MI-sensitive miRNAs in myocardial damage and myocardial remodeling is revealed. Our study will firstly identify the candidate MI-responsive miRNAs except two muscle-specific miRNAs miR-1 and miR-133, as the regulators of cardiac apoptosis. This finding will certainly expand our understanding of miRNA functions. Discovery of endogenous anti-apoptotic miRNAs will unravel a novel cardioprotective mechanism.

心肌梗死(MI)能引起严重的心脏损伤和心肌收缩功能障碍，主要原因是心肌细胞凋亡造成收缩力下降和心肌重构。明确MI时心肌细胞凋亡机制无疑将有助于改善心肌缺血病人治疗效果。非编码小分子RNA（miRNA）是调控心肌细胞凋亡信号通路的关键分子。本课题假设：MI敏感性miRNA包括抗细胞凋亡和促细胞凋亡miRNA，二者的平衡控制着MI时心肌细胞凋亡的发生。本研究拟建立和分析MI敏感性miRNA 靶向凋亡基因网络，解密抗凋亡和促凋亡miRNA的网络调控平衡关系，并进一步揭示MI敏感性miRNA在心肌细胞凋亡过程中的作用及与心肌损伤和心肌重构的关系，最终评价MI敏感性miRNA作为逆转心肌细胞凋亡及构成MI治疗靶点的潜力。研究将首次探讨除肌肉特异性miRNA（miR-1 和miR-133）以外，可调控心肌细胞凋亡的备选miRNA，扩大我们对miRNA功能的认识，并为MI的治疗揭开新的保护机制。

心肌缺血时心肌细胞凋亡与心脏功能异常及重构关系密切，近年来研究发现微小核苷酸（miRNA）是调控心肌细胞凋亡信号通路的关键分子。然而缺血敏感性miRNAs调控心肌细胞凋亡的作用、特点及规律尚不十分清楚。本项目通过基因芯片及网络生物学方法系统分析筛选心肌缺血敏感miRNAs及其相关靶基因。通过离体在体实验确定缺血敏感miRNAs中抗凋亡和促凋亡关键miRNAs，并揭示其调控心肌细胞凋亡的作用及机制。进而构建并解析miRNAs调控心肌细胞凋亡信号分子网络特点与规律。对缺血敏感miRNAs进行干预研究，寻找药物作用新靶点。成功筛选出缺血敏感性miRNAs，并应用离体在体实验对这些miRNAs进行了功能学和凋亡机制研究，确定抗凋亡、促凋亡关键miRNAs。首次发现心肌缺血时miR-17-5p，miR-155，miR-124， miR-30d，miR-16，miR-483和miR-195表达增加，发挥促心肌细胞凋亡的作用；miR-26a，miR-98和miR-9a表达降低，发挥抗心肌细胞凋亡的作用，并分别确定了它们的靶基因。首次建立了一个可定量评价miRNA-miRNA协同作用的方法，识别出强协同miRNA组合：miR-1/-21及miR-21/-146a。通过体内、外实验揭示了miR-1/-21，miR-21/-146a协同抗缺血性心肌细胞凋亡保护心肌的调控作用及分子机制。并成功构建了过表达miR-1/-21转基因模式动物，验证二者的协同保护作用。发现miRNAs可作为药物作用的新靶点及生物标志物。最终整合分析心肌缺血敏感miRNAs及其靶基因，构建并解析了miRNAs调控心肌细胞凋亡信号分子网络特点及规律。在上述研究基础上研发了芦荟大黄素及其衍生物。本项目的完成进一步揭示了miRNAs在缺血性心肌细胞凋亡及心脏功能异常中的关键调控作用，为缺血性心脏病的防治提供了新靶点及新思路。