血浆外泌体来源miRNA-193调控心肌细胞凋亡的作用及相关机制研究

Cardiomyocytes apoptosis which caused by myocardial ischemia is the primary risk factor of compromised prognosis of coronary heart disease (CHD) patients. Thus, reduction of cardiomyocytes apoptosis is crucial to be investigated to improve the prognosis of CHD patients. However, the specific mechanism of cardioprotection driven by exosome has not yet been fully elucidated. Our preliminary study revealed the anti-apoptosis function of serum-derived exosomes in CHD patients, meanwhile the markedly increased level of miRNA-193 has been observed. Therefore, we hypothesized that miRNA-193 from serum-derived exosomes functioned as regulator in cardiomyocytes apoptosis by regulating target gene expression which indcue exosomal cardioprotection. We plan to apply RNA sequencing, dual-luciferase reporter gene assay, transgene animal to perform miRNA-193 function enhancement or loss experiment and investigate the target gene of miRNA-193 in cardiomyocyte. Our work is designed to discover the mechanism of serum-derived exosomal cardioprotection which is induced by miRNA-193 from anti-apoptosis.

心肌缺血导致的心肌细胞凋亡，是冠心病患者预后不佳的主要原因。因此，如何有效减少心肌缺血期间的细胞凋亡成为亟待研究的重要课题。研究发现，干细胞来源外泌体可通过传递RNA分子进行细胞间信号传导，调控心肌细胞凋亡，发挥心肌保护作用，但其具体机制尚不完全清楚。我们的前期实验发现，冠心病患者血浆提取的外泌体可减少缺氧导致的心肌细胞凋亡，同时，这些外泌体内的miRNA-193表达水平显著增高。因此，我们推测血浆外泌体来源miRNA-193可通过作用于心肌细胞内特定靶基因调控心肌细胞凋亡。本研究拟应用高通量测序、双荧光素酶报告基因系统、转基因动物模型构建等技术在分子、细胞及动物三个不同水平分别进行miRNA-193功能增强和缺失实验，筛选并验证其调控心肌细胞凋亡的下游靶基因，阐明外泌体发挥心肌保护作用的关键分子及其相关作用机制。本课题将为外泌体治疗心肌梗死的临床应用提供新的理论依据。

冠心病发病率在社会经济飞速发展下同步飙升，成为慢性疾病中致死率最高的疾病之一。目前对于冠心病诊断仅限于影像学诊断，严重限制在急诊筛查效率。现今研究发现ceRNA调控网络下RNA可介导冠心病患者疾病发生、发展以及预后。本课题首次提出通过在不同程度冠心病患者血浆中提取外泌体内RNA，借助生物信息学算法，构建ceRNA网络和通路分析，找到影响冠心病关键分子，并做进一步验证，本研究展示了冠心病外泌体内RNA影响疾病发展及预后的前景，为冠心病可能的临床诊断和分子治疗提供可靠线索。结果发现：1.经筛选后，重症冠心病患者于正常人相比，差异基因包括394个LncRNA（其中1个上调，393个下调），27个miRNA（其中14个上调，13个下调），467个mRNA（其中424个下调，43个上调）出现差异性表达。2.通过对LncRNA、miRNA、mRNA变化情况进行拓扑分析，构建ceRNA网络，网络中有5个miRNA、5个LncRNA、50个mRNA和56条边线。3.将网络中基因进行GO和KEGG分析，我们发现代谢途径、脂肪酸代谢和生物合成、Relaxin信号通路、过氧化物合成和赖氨酸代谢可能与冠心病加重有关。4.我们研究确定了ENST00000585784、ENST00000420185、ENST00000553785、PPCS作为冠心病严重程度的生物学标志物。以上结果表明：筛选后的分子标志物可能是冠心病疾病重要调控分子，将会为冠心病超前临床诊断、分子治疗提供新的思路和途径，具有重要的科学价值和临床意义。