芹菜素通过调节miR-140-5p/HDAC3介导的PTEN/PI3K/AKT通路抑制视网膜微血管内皮细胞的血管生成

Apigenin inhibits angiogenesis in retinal microvascular endothelial cells through regulating of the miR-140-5p/HDAC3-mediated PTEN/PI3K/AKT pathway.

作者信息Chaojun Fu, Jun Peng, Yanjun Ling, Hongqing Zhao, Yongwang Zhao, Xiuli Zhang, Min Ai, Qinghua Peng, Yuhui Qin
PMID37415101
发布时间2023-07-06
DOI10.1186/s12886-023-03046-5

实验完整度

包含细胞模型功能验证(MTT、迁移、管形成)和机制验证(双荧光素酶、ChIP-qPCR),但缺乏体内实验和其他独立证据层级。

主要模型

人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs)高糖模型 293T细胞(双荧光素酶报告基因检测)

重点核对

高糖处理浓度:25 mM D-葡萄糖,处理48小时 芹菜素处理浓度:25 μM,处理24小时 miR-140-5p mimic/inhibitor转染后检测时间:48小时 LY294002处理浓度:10 μM,处理24小时 使用内皮细胞管形成实验评估血管生成,重复数n=3

摘要

背景:糖尿病视网膜病变(DR)是视力损害的主要原因。芹菜素已被证明在各种疾病中具有抗血管生成作用。我们的研究旨在探讨芹菜素在DR中的作用并阐明其潜在机制。方法:将人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs)暴露于高糖(HG)以建立DR模型。用芹菜素处理HRMECs。然后我们敲低或过表达miR-140-5p和HDAC3,并加入PI3K/AKT抑制剂LY294002。使用qRT-PCR测量miR-140-5p、HDAC3和PTEN的表达水平。进行Western blot分析以评估HDAC3、PTEN和PI3K/AKT通路相关蛋白的表达。最后,使用MTT、伤口愈合实验和transwell实验评估细胞增殖和迁移,而使用管形成实验检测血管生成。结果:HG处理导致miR-140-5p表达降低,过表达miR-140-5p抑制了HG诱导的HRMECs的增殖、迁移和血管生成。芹菜素处理通过上调miR-140-5p显著恢复了HG处理引起的miR-140-5p水平降低,并抑制了HG诱导的HRMECs的增殖、迁移和血管生成。此外,miR-140-5p靶向HDAC3,过表达miR-140-5p逆转了HG诱导的HDAC3表达上调。发现HDAC3与PTEN的启动子区域结合,抑制其表达。敲低HDAC3通过升高PTEN表达抑制PI3K/AKT通路。此外,芹菜素通过调控miR-140-5p/HDAC3介导的PTEN/PI3K/AKT通路抑制DR细胞模型中的血管生成。结论:芹菜素通过调节miR-140-5p/HDAC3介导的PTEN/PI3K/AKT通路有效抑制HG诱导的HRMECs中的血管生成。我们的研究可能有助于开发新的治疗方法和确定DR治疗的潜在靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
芹菜素在糖尿病视网膜病变中是否能够抑制血管生成,其潜在机制是否涉及miR-140-5p/HDAC3介导的PTEN/PI3K/AKT通路?
核心机制
芹菜素通过上调miR-140-5p表达,miR-140-5p靶向并抑制HDAC3,HDAC3与PTEN启动子结合抑制PTEN表达,从而解除对PI3K/AKT通路的抑制,最终抑制血管生成。
主要证据
在HG诱导的HRMECs中,通过qRT-PCR、Western blot、MTT、迁移实验和管形成实验证实芹菜素抑制增殖、迁移和血管生成;双荧光素酶报告实验和ChIP-qPCR验证了miR-140-5p与HDAC3、HDAC3与PTEN启动子的结合。
研究意义
本研究首次报道芹菜素在DR中的作用及机制,为DR的治疗提供新的潜在治疗药物和靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立DR细胞模型

模拟糖尿病视网膜病变的体外环境

用人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs)经25 mM D-葡萄糖处理48小时建立DR细胞模型。

2

检测miR-140-5p过表达对细胞功能的影响

验证miR-140-5p在HG诱导的HRMECs中的作用

用过表达miR-140-5p的mimic转染细胞,然后检测细胞增殖、迁移和血管生成。

3

评估芹菜素对细胞功能的影响及miR-140-5p的介导作用

研究芹菜素是否通过上调miR-140-5p抑制细胞功能

用不同浓度芹菜素处理HG诱导的HRMECs,检测增殖、迁移和血管生成,并检测miR-140-5p水平。

4

验证miR-140-5p靶向HDAC3

确认miR-140-5p与HDAC3的直接靶向关系

利用Starbase数据库预测结合位点,通过双荧光素酶报告实验验证miR-140-5p与HDAC3 3'UTR结合,并检测过表达miR-140-5p对HDAC3表达的影响。

5

验证HDAC3调控PTEN及PI3K/AKT通路

阐明HDAC3对PTEN的调控及其对PI3K/AKT通路的影响

通过ChIP-qPCR验证HDAC3与PTEN启动子结合,敲低HDAC3后检测PTEN表达和PI3K/AKT通路蛋白磷酸化水平。

6

验证芹菜素通过miR-140-5p/HDAC3/PTEN/PI3K/AKT通路发挥作用

确认芹菜素的作用机制

在HG诱导的HRMECs中,同时敲低miR-140-5p并抑制PI3K/AKT,检测相关蛋白表达和细胞功能。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Trizol试剂Thermo15596026
cDNA逆转录试剂盒Invitrogen4368814
SYBR Green qPCR混合液MedChemExpressHY-K0501A
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BiosharpBL521A
SDS-PAGE上样缓冲液MeilunbioMB2479
抗HDAC3抗体Abcamab137704
抗PTEN抗体Abcamab267787
抗PIK3抗体Cell Signaling Technology4257
抗p-PIK3抗体Cell Signaling Technology4228
抗AKT抗体Cell Signaling Technology9272
抗p-AKT抗体Cell Signaling Technology4060
抗β-actin抗体Abcamab8227
化学发光成像系统CLiNXChemiscope6100
pmirGLO载体PromegaE1330
Lipofectamine 3000转染试剂ThermoL3000015
MTT溶液----
酶标仪HealesMB-530
Transwell小室Corning33318035
基质胶Biocoat356234
HRMECs完全培养基ProcellCM-H130
293T细胞ProcellCL-0005
人视网膜微血管内皮细胞ProcellCP-H130
芹菜素----
LY294002----
si-HDAC3GenePharma--
miR-140-5p模拟物GenePharma--
miR-140-5p抑制剂GenePharma--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与DR模型建立
HRMECs培养条件;高糖处理:25 mM D-葡萄糖、48小时;正常对照:5 mM葡萄糖;等渗对照:25 mM L-葡萄糖
阅读提示:见Methods中Cell treatment部分
芹菜素处理
芹菜素浓度(25 μM);处理顺序:先芹菜素后高糖?;处理时间:24小时
阅读提示:见Methods中Cell treatment部分及Fig.2图注
细胞转染
转染试剂:Lipofectamine 3000;siRNA/mimic/inhibitor浓度;转染时间:48小时
阅读提示:见Methods中Cell transfection部分
血管生成检测
管形成实验:Matrigel用量、细胞数、培养时间;分析指标(网格数、管长、节点数)
阅读提示:见Methods中Tube formation assay部分
Western blot
抗体稀释比例、孵育条件、内参β-actin
阅读提示:见Methods中Western blot部分