心脏microRNAs在丙泊酚所致心肌抑制中的作用及机制研究

Propofol-induced cardiovascular depression is a widely concerned issue in clinical anesthesia. Although studies suggest that propofol may influence L-type calcium channels and β receptor signaling pathways leading to myocardial depression, the upstream molecular mechanism, however, is still poorly understood. In our preliminary experiments, we found that propofol can cause significant changes in microRNA let-7e expression, etc.. MicroRNAs exert their repressive functions by binding to sequences in the 3' untranslational region of target mRNAs, thereby regulating gene expression. Therefore, we hypothesized that the altered microRNA expression might cause L-type calcium channels and β receptor signaling changes. This study is designed to investigate the propofol-induced cardiac microRNAs expression changes using microRNA array. In addition, we will further explore whether propofol-induced microRNAs can affect L-type calcium channels and β receptor signaling changes by using cultured neonatal rat cardiomyocytes and in vivo lentiviral vector transfection rat models, and by qRT-PCR, Westernblot. The results of the present study may provide experimental evidence and a new theoretical basis for further elucidating the upstream molecular mechanisms of propofol-induced myocardial depression.

丙泊酚对心血管系统的抑制作用是临床麻醉中普遍关注的热点问题。虽然有研究提示丙泊酚可能通过影响L-型钙通道和β受体信号通路导致心肌抑制，但其上游作用机制尚不明确。我们在前期预实验中发现，丙泊酚可引起let-7e等microRNA的表达明显改变，鉴于microRNA可与靶位点mRNA 3’非编码区结合，从而调控基因表达，故推测microRNA的这种表达改变可能会引起L-型钙通道和β受体信号通路变化。本课题通过大鼠静脉输注丙泊酚、新生大鼠心肌细胞培养和大鼠在体慢病毒载体转染模型，采用microRNA 芯片、qRT-PCR、Westernblot等方法，从分子、细胞、组织以及动物整体水平等多方面研究丙泊酚引起的心脏microRNAs的表达变化。 在此基础上，进一步探讨丙泊酚是否通过心脏microRNA介导影响L-型钙通道和β受体信号通路变化，为揭示丙泊酚心肌抑制作用的分子机制提供实验依据。

背景：丙泊酚对心血管系统的抑制作用是临床麻醉中普遍关注的热点问题。基于文献研读我们提出如下假设：丙泊酚可通过影响心脏miRNAs 的表达，由miRNA介导，调控β受体信号通路影响L-型钙通道，导致心肌抑制。本课题的学术意义在于通过研究丙泊酚麻醉对大鼠心脏miRNAs表达谱的影响，筛选出相关miRNAs，验证丙泊酚是否通过心脏miRNAs介导，进而作用于L-型钙通道和β受体信号通路产生心肌抑制作用。.主要研究内容：探讨丙泊酚麻醉导致循环抑制时心脏miRNAs表达的变化。建立静脉输注丙泊酚的大鼠动物模型，并测定血压和心率，超声测定心功能参数，检测心脏miRNAs表达谱，观察丙泊酚麻醉致循环抑制时心脏miRNAs的表达变化，筛选出变化明显的目标miRNA；探讨miRNA靶点，分析目标miRNA的靶信号通路，通过TargetScan 与Gene Ontology(GO)分析，找到其可能与β受体或L-型钙通道相关的靶点。从筛选出的miRNAs中，通过GO分析找到靶点与L-型钙通道和β受体信号通路相关的目标miRNA，进行荧光素酶报告基因验证。通过慢病毒载体转染的方法，造成目标miRNA的过表达或低表达，在细胞、组织及动物整体水平上验证miRNA靶点。.重要结果、关键数据及其科学意义：丙泊酚对大鼠心脏 miRNAs 表达谱有影响，但筛选出的总体变化倍数不大，经过靶基因预测和生物信息学分析，没有发现与β受体有关的目标miRNA；根据下一步研究兴趣选取了miR-129-3p和miR-499，目标 miRNA 可作用于钙通道的调节亚基Cacnb4,还有Kcnq1,Gabra1,Akap6；初步揭示了心脏 miRNAs 在丙泊酚循环抑制发生后的调节代偿机制。另外，以依托咪酯为对照，进一步研究了丙泊酚对心血管miRNAs 表达谱的影响，发现丙泊酚对血管miRNAs表达影响比心脏明显，筛选出5个miRNA(rno-miR-129-5p, rno-miR-133b-3p, rno-miR-376c-3p, rno-miR-103-3p, and miR-425-5p)，揭示了这些miRNA的靶基因与化学性突触的信号传递有关。这些研究结果将有助于阐明丙泊酚的分子药理机制并对其相关作用进行调控提供理论依据，对深入理解其药理学作用及临床合理使用具有重要科学价值和临床指导意义。