MicroRNA-494通过PI3K/AKT/mTOR信号通路调控高糖诱导的心肌细胞凋亡和自噬

MicroRNA-494 regulates high glucose-induced cardiomyocyte apoptosis and autophagy by PI3K/AKT/mTOR signalling pathway.

作者信息Shuwei Ning, Siqi Zhang, Zhikun Guo
PMID36772911
发布时间2023-04
DOI10.1002/ehf2.14311

实验完整度

包含体内大鼠DCM模型和体外H9c2细胞HG模型,并通过miR-494 mimic/inhibitor转染进行功能验证,Western blot检测凋亡、自噬及PI3K/AKT/mTOR通路蛋白,证据层级较完整。

主要模型

糖尿病心肌病大鼠模型(STZ诱导) H9c2心肌细胞系

重点核对

大鼠DCM模型:雄性SD大鼠(180-200g),高糖高脂饮食8周后腹腔注射50mg/kg STZ,1周后FBG>16.7mM连续3天为模型成功 H9c2细胞HG处理:35mM葡萄糖处理48小时 miR-494 mimic/inhibitor转染浓度:100nM,转染试剂Lipofectamine 2000,转染后30小时收集细胞 细胞分组:对照组、HG组、HG+mimic NC、HG+mimic、HG+inhibitor NC、HG+inhibitor Western blot检测PI3K/AKT/mTOR通路磷酸化水平(p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-mTOR/mTOR)

摘要

目的:糖尿病心肌病(DCM)是糖尿病的主要心血管并发症之一。然而,DCM的机制尚未完全阐明。研究已证实某些microRNAs(miRNAs/miRs)是DCM的关键调控因子。本研究旨在探讨microRNA(miR)-494在高糖(HG)诱导的心肌细胞凋亡和自噬中的作用及机制。方法和结果:通过建立大鼠DCM模型和HG处理的H9c2细胞损伤模型,采用超声心动图检测心功能,免疫组织化学染色观察心肌组织,Cell Counting Kit-8实验和乳酸脱氢酶实验检测心肌细胞损伤。采用末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记染色检测细胞凋亡,Western blotting检测死亡和自噬相关蛋白。结果显示,miR-494在DCM大鼠心肌组织和HG处理的H9c2心肌细胞中表达水平升高。与相应的阴性对照组相比,miR-494模拟物增强HG诱导的凋亡和自噬,而miR-494抑制剂则表现出相反的作用,相应的PI3K、AKT和mTOR磷酸化水平发生变化。结论:这些发现表明miR-494可能通过PI3K/AKT/mTOR信号通路调控细胞凋亡和自噬,参与HG后心肌细胞损伤的调控。这些发现为进一步研究DCM的分子机制和治疗提供了新见解。

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
miR-494在高糖诱导的心肌细胞凋亡和自噬中的作用及其机制
核心机制
miR-494通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的磷酸化,从而促进高糖诱导的心肌细胞凋亡和自噬
主要证据
在STZ诱导的大鼠DCM模型和HG处理的H9c2细胞中,miR-494表达上调;miR-494 mimic增强HG诱导的凋亡(TUNEL阳性细胞增多,Bax/Bcl-2比值升高)和自噬(LC3B II/I比值和Beclin-1升高,p62降低),同时降低PI3K/AKT/mTOR磷酸化水平;miR-494 inhibitor则相反。
研究意义
抑制miR-494可能成为治疗DCM的潜在策略,为DCM的分子机制研究和治疗提供新见解。

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

建立大鼠DCM模型

模拟糖尿病心肌病的体内病理状态,检测miR-494表达及心功能变化

雄性SD大鼠分为对照组和DCM组,DCM组高糖高脂饮食8周后腹腔注射STZ(50mg/kg),对照组正常饮食并注射生理盐水;通过超声心动图、HE染色和Masson染色验证模型。

2

体外HG诱导心肌细胞损伤模型

在细胞水平模拟高糖环境,观察miR-494对心肌细胞损伤的影响

H9c2细胞用35mM葡萄糖处理48小时,检测miR-494表达、细胞活力(CCK-8)和LDH释放。

3

miR-494功能验证(mimic/inhibitor转染)

验证miR-494对HG诱导的心肌细胞凋亡和自噬的调控作用

H9c2细胞转染miR-494 mimic、inhibitor及相应NC,转染后30小时,进行HG处理(35mM,48小时),然后检测细胞活力、LDH释放、TUNEL染色、凋亡和自噬相关蛋白表达。

4

机制验证:PI3K/AKT/mTOR通路

探究miR-494调控凋亡和自噬是否通过PI3K/AKT/mTOR信号通路

Western blot检测p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-mTOR/mTOR比值,比较各组磷酸化水平变化。

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
链脲佐菌素----
Vevo1100高分辨率小动物超声成像系统VisualsonicsToronto, Canada
DMEM培养基Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd--
H9c2细胞Procell Life Science & Technology Co., Ltd.--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
RNA提取试剂盒----
逆转录试剂盒Takara Bio, Inc.--
StepOnePlus实时PCR系统Applied Biosystems; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
细胞计数试剂盒-8试剂Dojindo Laboratories--
乳酸脱氢酶试剂盒Dojindo Laboratories--
RIPA裂解缓冲液Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
抗Bax兔单克隆抗体Abcamab32503
抗Bcl-2兔多克隆抗体Abcamab196495
抗LC3B兔单克隆抗体Abcamab192890
抗p62兔单克隆抗体Abcamab109012
抗Beclin-1兔单克隆抗体Abcamab137020
抗磷酸化PI3K兔单克隆抗体Abcamab40776
抗磷酸化AKT兔单克隆抗体Abcamab81283
抗磷酸化mTOR兔单克隆抗体Abcamab137133
抗PI3K小鼠单克隆抗体Abcamab140307
抗AKT兔单克隆抗体Abcamab179463
抗mTOR兔单克隆抗体Abcamab2732
抗GAPDH兔单克隆抗体Abcamab181602
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔二抗Abcamab6721
山羊抗小鼠二抗Abcamab6728
Bio-Rad图像分析系统Bio-RadHercules, CA, USA
增强化学发光底物系统----
TUNEL染色液Roche Diagnostics--
4',6-二脒基-2-苯基吲哚----
倒置荧光显微镜Olympus Corporation--
ImageJ软件NIHVersion 4.62
SPSS 21.0软件IBM Corp.--

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
动物模型建立
大鼠品系、周龄、体重、高糖高脂饮食时间和STZ剂量(50mg/kg)及给药方式(腹腔注射)、FBG阈值(>16.7mM连续3天)
阅读提示:见Materials and methods的Animals小节及Figure 1图注
体外HG细胞模型
H9c2细胞来源、培养基组成(DMEM含1g/L葡萄糖、10%血清、1%双抗)、HG浓度(35mM葡萄糖)和处理时间(48小时)
阅读提示:见Materials and methods的Cell culture and high glucose treatment小节
细胞转染
miR-494 mimic/inhibitor及NC序列、转染浓度(100nM)、转染试剂(Lipofectamine 2000)、转染后处理时间(30小时)
阅读提示:见Materials and methods的Cell transfection小节及Figure 3图注
功能检测
CCK-8实验参数(10μL试剂、37℃孵育1.5小时、450nm)、LDH检测波长(490nm)、TUNEL染色步骤(固定、通透、避光孵育1小时)
阅读提示:见Materials and methods的Cell Counting Kit-8 assay、Lactic dehydrogenase level detection及TUNEL staining小节
Western blot检测
蛋白上样量、一抗稀释比例(如Bax 1:2000,Bcl-2 1:2000,LC3B 1:1000,p62 1:15000等)、二抗稀释比例(1:3000或1:3500)、内参GAPDH、PVDF膜封闭条件
阅读提示:见Materials and methods的Western blotting小节