microRNAs对吸入麻醉药物敏感性的影响及其机制的研究

Anesthesia has been estabilished as a medical technique to relief the perioperative pain since 19 century, but its mechanism remains as a mystery. The studies about anesthesia in Caenorhabditis.elegans(C.elegans) mainly focused on the genes that encode channels or receptors, less is involved in non-coding RNAs such as microRNAs. In our project, the C.elegans with mutant microRNAs will be screened by the behavior study during their exposure to different inhalation anesthetics in different concentrations, the targets genes of these microRNAs will be predicted by software and then further investigated about its regulatory mechanisms on their target genes. It is hopeful that the discovery of novel microRNAs or mechanism will shed a light on new anesthetic mechanism and development.

全麻药物特别是吸入麻醉药作用机制仍然不十分清楚。选择秀丽线虫作为模式生物来研究吸入麻醉药作用机制是因为其具有基因组测序已经完成、神经元解剖清楚和一些基因与哺乳动物相似等优点。既往吸入麻醉药作用机制的相关研究主要集中于离子通道或受体以及编码它们的基因，而对转录和翻译的主要调控者非编码RNA（如microRNAs）的研究报道较少。本研究拟以秀丽线虫为模型筛选与吸入麻醉药敏感性相关的microRNAs，研究突变这些microRNAs后秀丽线虫在吸入麻醉药作用下发生的行为学改变；然后在筛选结果的基础上，观察和预测这些筛选出的microRNAs对其可能调控的靶基因表达水平和功能活动的影响。通过本项目的开展希望发现与吸入麻醉药敏感相关秀丽线虫microRNAs及其调控的靶基因，预测在哺乳动物中与秀丽线虫靶基因具有同源性的基因的功能。为吸入麻醉药作用机制提供新实验依据，为新型麻醉药物开发提供理论基础。

第一部分：筛选秀丽线虫与吸入麻醉药敏感性相关的microRNAs，通过Radial Dispersion Assay筛选发现dcr-1，eri-3和 microRNAs突变线虫表现出对异氟烷敏感性增强，产生显著的协调性运动失调的表型；通过Egg-laying Defective筛选发现dcr-1和6种特异的microRNAs (mir-241&mir-84，mir-77，mir-247&mir-797，mir-80，mir-46，nDf63;mir-63）突变线虫表现出对异氟烷敏感性增强，产生显著的产卵缺陷的表型。.第二部分：检测秀丽线虫microRNAs的时空表达特点，发现mir-80在位于近咽部和近尾部的神经元上及体壁肌肉上表达，mir-84在位于近咽部和近尾部的神经元上表达，mir-797在近咽部、虫体中部和近尾部神经元分布。.第三部分：与吸入麻醉药敏感性相关的特定靶基因在大鼠的同源基因及时空表达特点，然后了解人类是否具有类似的同源基因：.包括实验一：大鼠吸入麻醉暴露后microRNAs表达谱分析 .这部分我们通过研究吸入麻醉药物暴露对大鼠脑组织microRNAs表达谱影响，通过对各组异氟醚敏感性相关microRNAs进行表达谱分析，发现了29种具有显著性差异的miRNAs，并结合生物信息学分析发生改变的microRNAs可能调控的靶基因，部分表达差异具有显著性miRNAs进行RT-PCR检测证明microRNA芯片结果是真实有效。这些miRNAs参与调控多种信号通路。.实验二：吸入麻醉药（异氟烷）对肿瘤细胞HepG2细胞周期的影响，我们发现异氟烷可以浓度依赖性的抑制HepG2细胞增殖、诱导细胞凋亡，并使细胞周期相阻滞于S期；P53蛋白及其下游相关指标P21、CDK1、CDK2和PCNA在异氟烷诱导的HepG2细胞周期改变中发挥重要作用。.实验三：异氟烷对神经突触功能的影响来改变改变认知功能，包括临床试验和动物实验两部分。临床试验发现发现手术麻醉后发生POCD老年患者，其血液中microRNAs表达谱发生了改变（与未发生POCD的老年患者比较），发现了具有显著性差异的miRNAs。动物实验发现吸入麻醉药物通过改变microRNAs表达谱,如miR-124,下调星形胶质细胞编码TSPs基因表达，继而抑制神经突触形成或者修复，导致突触功能障碍引起机体认知功能改变，