تمت الموافقة على التجارب على من قبل لجنة الأخلاقيات التجريبية بجامعة آنهوي للطب الصيني (رقم الترخيص: AHUCM-rats-2024006) وتم إجراؤها وفقا للإرشادات المؤسسية ومعايير استخدام في JoVE. تم استخدام أربعين من الذكور من فئران SD من الدرجة SPF (220 جم ± 30 جم) في هذه الدراسة. يتم سرد الكواشف والمعدات المستخدمة في جدول المواد.
1. التجارب
- إيواء في مركز تجارب في ظل ظروف تجريبية قياسية. حافظ على دورة ضوئية / داكنة لمدة 12 ساعة ، وقم بتغيير الفراش يوميا ، ووفر الوصول المجاني إلى الطعام والماء.
- القتل الرحيم للحيوانات في نهاية التجربة عن طريق إعطاء 150 مجم / كجم من بنتوباربيتال الصوديوم عن طريق الحقن داخل الصفاق للحث على حالة تخدير عميق (باتباع البروتوكولات المعتمدة مؤسسيا). تأكد من التخدير العميق من خلال عدم وجود استجابة انعكاسية لقرصة المخلب ، ومراقبة التنفس لضمان الفقدان الكامل للعلامات الحيوية ، ثم المضي قدما في قطع الرأس.
2. تحريض نموذج انسداد الشريان الدماغي الأوسط (MCAO) في الفئران
- يتم تحفيز التخدير عن طريق إعطاء حقنة 1٪ بنتوباربيتال الصوديوم داخل الصفاق بجرعة 40 ملغ/كغ20 (باتباع البروتوكولات المعتمدة من المؤسسات). قم بتقييم عمق التخدير باستخدام قرصة إصبع القدم وردود الفعل القرنية.
- مراقبة معدل التنفس ومعدل ضربات القلب باستمرار طوال العملية. ضع مرهم العين المعقم القائم على الزيت المعدني مباشرة بعد تحريض التخدير لحماية العين21.
- بمجرد التخدير الكامل ، قم بعمل شق في خط الوسط في الرقبة واكشف بعناية الشريان السباتي المشترك الأيمن (CCA) والشريان السباتي الداخلي (ICA) والشريان السباتي الخارجي (ECA). تحت التصور المباشر ، استخدم أدوات الجراحة المجهرية المناسبة (مثل الملقط والمقص) لفصل النسيج الضام المحيط برفق وتعريض كل شريان بالكامل.
- بعد تعريض الشرايين ، قم بربط ECA و CCA باستخدام الغرز الجراحية. اربط عقدة جراحية آمنة لمنع تدفق الدم وتقليل النزيف أثناء الإجراءات اللاحقة. تأكد من الشد المناسب لإنشاء مجال ثابت لإدخال الخياطة.
- قم بعمل شق صغير عند تشعب ECA و ICA باستخدام مقص العيون للتحضير لإدخال الخياطة. حدد خياطة من النايلون بقطر 0.25 مم وطول 18 مم من طرف الطرف المستدير (على شكل كرة). أدخل الخيط من خلال موقع الشق عند تقاطع ECA-ICA وقم بتقدمه برفق على طول ICA إلى عمق حوالي 18.5 مم ± 0.5 مم لإغلاق الشريان الدماغي الأوسط والحث على نقص تروية الدماغ البؤري.
- قم بتثبيت خياطة النايلون المدخلة في الأنسجة المحيطة أو الأوعية الدموية باستخدام الغرز الجراحية لمنع الإزاحة. بعد الحفاظ على MCAO لمدة 2 ساعة, الحث على نقص تروية / إصابة التروية. استخدم ملقطا جراحيا ناعما للإمساك بخيط النايلون برفق واسحب ببطء حوالي 5 مم لاستعادة تدفق الدم الدماغي جزئيا والحث على إصابة إعادة التروية. في المجموعة الوهمية ، قم بربط الشريان السباتي فقط دون إدخال صمة الخيط22.
- بعد أسبوع واحد من الإنشاء الناجح لنموذج MCAO ، قم بتخدير الفئران بعمق. بمجرد عدم وجود استجابة لقرصة المخلب ، قم بقطع رأس الأدمغة وحصادها بسرعة. اشطف أنسجة المخ بالمحلول الملحي العادي ، ثم قم بتخزينها في ثلاجة -80 درجة مئوية للحفظ بالتبريد23.
- درجة الوظيفة العصبية
- تقييم الوظيفة العصبية باستخدام طريقة تسجيل Longa لتحديد نجاح نموذج MCAO24. في 24 ساعة بعد التروية ، قم بتقييم الوظيفة العصبية في كل فأر وقم بتعيين درجة بناء على المعايير التالية: النتيجة 0: لا يوجد عجز عصبي ملحوظ. النتيجة 1: ثني الطرف الأمامي الأيسر أثناء تعليق الذيل ، لم يتم تمديد الطرف الأمامي بالكامل ؛ النتيجة 2: ثني الطرف الأمامي الأيسر أثناء تعليق الذيل مع مقاومة منخفضة بشكل ملحوظ على الجانب المصاب (الأيسر) عند وضعه على سطح مستو ؛ النتيجة 3: نفس النتيجة 2 ، مع حركات دوران أو حركات دوران لا إرادية إضافية أثناء الزحف ؛ النتيجة 4: فقدان الوعي أو الموت خلال 24 ساعة.
ملاحظة: تشير الدرجة الأعلى إلى اضطراب سلوكي أكثر حدة وضعف عصبي أكبر.
- احسب حجم الاحتشاء الدماغي باستخدام تلطيخ 2،3،5-ثلاثي فينيل رباعي ترازوليوم كلوريد (TTC)
- قسم كل دماغ فأر خارج الجسم الحي على طول المستوى الإكليلي إلى خمس شرائح متساوية السماكة. تأكد من أن سمك كل شريحة بدقة 2.0 مم ± 0.1 مم. اغمر الأقسام بالكامل في محلول تلطيخ TTC طازج بنسبة 2٪ (وزن / حجم).
- لف حاوية التلوين بورق الألمنيوم لحماية المحلول من الضوء واحتضان العينات في حاضنة بدرجة حرارة ثابتة عند 37 درجة مئوية ± 0.5 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. بعد التلوين ، لاحظ تلطيخ اللون الأحمر الوردي في أنسجة المخ الطبيعية ، بينما تظل المناطق المحبطة بالإقفاري غير ملطخة (بيضاء) بسبب فقدان نشاط نازعة الهيدروجين.
- انقل شرائح الدماغ الملطخة ب TTC إلى محلول بارافورمالديهايد 4٪ (وزن / حجم) وقم بتثبيته عند 4 درجات مئوية لمدة 24 ساعة للحفاظ على مورفولوجيا الأنسجة. بعد التثبيت ، التقط صورا رقمية للشرائح باستخدام نظام تصوير عالي الدقة. سجل وأرشفة البيانات بعد 24 ساعة من التثبيت.
- استخدم برنامج ImageJ لتحديد حجم الاحتشاء والحجم الكلي لأنسجة المخ لكل مجموعة فئران بعد تلطيخ TTC. احسب النسبة المئوية لحجم الاحتراق المصحح باستخدام الصيغة25 التالية:
حجم الاحتشاء المصحح (٪) = {[إجمالي حجم الآفة − (حجم نصف الكرة الأيسر - حجم نصف الكرة الأيمن)] / حجم نصف الكرة الأيمن} × 100٪.
- استخدم برنامج GraphPad Prism لتصور وتحليل أحجام الاحتشاء المصححة إحصائيا عبر اختبار t غير المزوجاه. حدد الدلالة الإحصائية على أنها P < 0.05.
3. تسلسل الحمض النووي الريبي عالي الإنتاجية
- حدد أنسجة المخ من ثلاثة فئران في كل مجموعة. قم بإزالة الحمض النووي الريبوزي (rRNA) من إجمالي عينات الحمض النووي الريبي باستخدام مجموعة إزالة الحمض النووي الريبي Ribo-Zero وفقا لتعليمات الشركة المصنعة.
- قم بإنشاء مكتبات الحمض النووي التكميلي (cDNA) باستخدام مجموعة TruSeq RNA Library Prep Kit باتباع البروتوكول القياسي. استخدم مكتبات (كدنا) المنقاة لإنشاء نظام المجموعة وتسلسله.
- استخدم البيانات الأساسية التي تم إنشاؤهامسبقا 26 ، والتي وفرت جميع مكتبات التسلسل ومجموعات البيانات لهذه الدراسة ، دون الاعتماد على المكتبات التي تم إنشاؤها حديثا. ركز العمل الحالي على تحليل الاندماج المتكامل لمجموعات البيانات الحالية هذه دون إنشاء مكتبات RNA-seq جديدة أو بيانات تسلسل.
- تأكيد موافقة لجان الأخلاقيات المؤسسية ذات الصلة على الدراسة السابقة. إجراء تسلسل عالي الإنتاجية لتقييم ملف تعريف تعبير miRNA بشكل منهجي في الفئران المصابة ب MCAO ، مع الالتزام بالبروتوكولات الموحدة كما هو موضح سابقا27.
ملاحظة: يتم توفير بيانات مراقبة الجودة لمكتبة تسلسل الحمض النووي الريبي في الملف التكميلي 1.
4. تحليل التعبير التفاضلي للحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر ، والحمض النووي الريبي الصغير ، والحمض النووي الريبي المرسال
- احصل على تعليقات توضيحية لجينات ترميز البروتين ، و miRNAs ، و lncRNAs من Ensembl (https://www.ensembl.org/index.html) و miRBase (https://www.mirbase.org/) و NONCODE (http://www.noncode.org/) ، حسب الاقتضاء28،29،30. تحديد كمية التعبير الجيني باستخدام StringTie31 (https://ccb.jhu.edu/software/stringtie/).
- قم بتجميع القراءات المحاذاة من كل عينة إلى نسخ باستخدام مجمع StringTie. استخدم وحدة دمج StringTie لدمج تجميعات النسخ من جميع العينات، وإنشاء مجموعة موحدة من النصوص المتسقة عبر المجموعة النموذجية. استخدم هذا النسخ المدمج لتقدير وفرة النسخ32.
- قم بإجراء التقدير الكمي لجينات ترميز البروتين و lncRNAs من خلال تطبيق تطبيع المتوسط المقتطع لقيم M (TMM) وحساب الشظايا لكل كيلو قاعدة من النص لكل مليون قراءة معينة (FPKM) لكل نسخة33،34.
- قم بإجراء تحليل التعبير التفاضلي باستخدام حزمة edgeR (https://bioconductor.org/) لتحديد lncRNAs المعبر عنها تفاضليا (DELs) و miRNAs (DEMis) و mRNAs (DEMs) بين MCAO ومجموعات التحكم. قم بتحويل مصفوفة العد الخام التي تمت تصفيتها إلى كائن edgeR DGEList. تقدير التشتت المشترك وتعيين نفس قيمة التشتت لكل جين أو miRNA.
- قم بإجراء اختبار دقيق لمقارنة التعبير الجيني بين المجموعات. استرجع تغيير log2 fold (log2FC) ، وعدد السجلات لكل مليون (logCPM) ، وقيم P ، وقيم P المعدلة بمعدل الاكتشاف الخاطئ (FDR) لكل جين35 معبر عنه تفاضلي. حدد الدلالة الإحصائية على أنها P < 0.05 مع عتبة تغيير الطي |log2 (FC) | > 1.
5. التنبؤ بأهداف الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر والحمض النووي الريبي المرسال للحمض النووي الريبي الصغير المعبر عنه تفاضليا
- استرجع تسلسلات DEMis و DELs من قواعد البيانات المناسبة. استخدم أدوات التنبؤ بتفاعل miRNA-lncRNA miRanda36 و RNAhybrid37 لتحديد التفاعلات المحتملة بين DEMis و DELs. الحصول على أزواج تفاعل miRNA-mRNA من قاعدة بيانات miRWalk 3.0 (http://mirwalk.umm.uni-heidelberg.de/)38
6. بناء الشبكة التنظيمية الطويلة غير المشفرة للحمض النووي الريبي - microRNA - الحمض النووي الريبي المرسال
- قم ببناء الشبكة التنظيمية lncRNA-miRNA-mRNA بناء على فرضية ceRNA39،40.
- احسب معامل ارتباط بيرسون (PCC) بين DELs و DEMs. حدد أزواج lncRNA-mRNA لمزيد من التحليل إذا > PCC 0.99 و P < 0.01.
- لكل زوج من الرموز الريفية الريبونية المعبر عنها بشكل مشترك، حدد miRNAs المشتركة التي تستهدف كلا النصين. استخدم هذه miRNAs المشتركة لإنشاء شبكة التعبير المشترك miRNA-mRNA-lncRNA.
- استخدم Cytoscape (https://cytoscape.org/) لإنشاء وتصور شبكة تفاعل lncRNA-miRNA-mRNA41،42. اتبع الخطوات التالية:
- استخدم المكون الإضافي CytoNCA لحساب مركزية المسافة البينية (BC) ومركزية التقارب (CC) ومركزية الدرجة (DC) لكل عقدة.
- حدد الجينات ذات درجات المركزية التي تتجاوز القيم المتوسطة لجميع المقاييس الثلاثة لبناء الشبكة الفرعية الرئيسية النهائية.
- استخدم المكون الإضافي CytoHubba لتحديد أفضل 10 جينات محورية في شبكة تفاعل البروتين والبروتين واستخراج العقد الرئيسية المحددة في الخطوة 2.
- احسب درجة العقدة لكل مكون من مكونات شبكة ceRNA.
7. تحليلات الإثراء الوظيفي
- قم بإجراء تحليلات تخصيب مسار GO و KEGG لمزيد من التحقيق في وظيفة الحمض النووي الريبي43. استخدم حزمة clusterProfiler (https://bioconductor.org/) لتصور نتائج الإثراء44.
8. تحليل اللطخة الغربية للكشف عن مستويات التعبير عن البروتينات الرئيسية المشاركة في lncRNA - المسارات المتعلقة ب ceRNA
- تحت التخدير العميق ، قم بإزالة الدماغ بأكمله بسرعة. بعد إزالة السحايا والأوعية الدموية بعناية ، اعزل الأنسجة القشرية في المنطقة المصابة باحتشاء الفئران45. استخدم مقصا ناعما لتقطيع الأنسجة إلى قطع صغيرة ، مع التأكد من أن كل قطعة تزن ما بين 50 مجم و 100 مجم. نقل عينات الأنسجة الموزونة إلى أنابيب تجانس مبردة مسبقا.
- قم بإعداد المخزن المؤقت لتحلل البروتين بنسبة حجم PMSF إلى مخزن تحلل RIPA 1: 100 (التركيز النهائي 1 ملي PMSF). أضف المخزن المؤقت للتحلل بنسبة 200 ميكرولتر لكل 20 مجم من الأنسجة. قم بتجانس العينات جيدا باستخدام مجانس زجاجي معقم بالحرارة حتى يتم تكسير الأنسجة جيدا.
- احتضن المتجانسات على الثلج لمدة 30 دقيقة ، مع التقليب برفق كل 10 دقائق لتسهيل التحلل الكامل. قم بالطرد المركزي للعينات عند 28،656.6 × جم لمدة 15 دقيقة عند 4 درجات مئوية. استنشق بعناية المادة الطافية التي تحتوي على البروتين الكلي دون إزعاج الحبيبات.
- أضف 5× من الرحلان الكهربائي لهلام دوديسيل الصوديوم (SDS-PAGE) إلى عينة البروتين بنسبة 1: 4 (حجم واحد من 5× مخزن مؤقت إلى 4 أحجام من عينة البروتين). بعد التخفيف ، يكون تركيز العمل النهائي لمخزن التحميل SDS-PAGE هو 1×.
- تخلط جيدا وتسخن في حمام مائي مغلي لمدة 10 دقائق لتشويه البروتينات تماما. اترك العينات تبرد إلى درجة حرارة الغرفة. قم بتحميل 30 ميكروغرام من كل عينة في آبار الهلام SDS-PAGE.
- قم بإجراء الرحلان الكهربائي على مرحلتين: ضع 80 فولت لمدة 30 دقيقة لحل البروتينات من خلال هلام التراص ، ثم قم بزيادة إلى 120 فولت لمدة ساعة واحدة لفصل البروتينات في هلام الحل.
- قم بإعداد ورق الترشيح المقطوع مسبقا وأغشية ثنائي فلوريد البولي فينيل (PVDF) لتتناسب مع حجم الجل. انقع غشاء PVDF في الميثانول لمدة 3 دقائق لتنشيطه. اغمر كل من غشاء PVDF وورق الترشيح في المخزن المؤقت للنقل لمدة 5 دقائق.
- قم بتجميع شطيرة النقل بالترتيب التالي (من أعلى إلى أسفل): لوحة الأنود ، ثلاث طبقات من ورق الترشيح ، غشاء PVDF ، هلام ، ثلاث طبقات من ورق الترشيح ، لوحة الكاثود. تأكد من المحاذاة الصحيحة لطبقات الجل والغشاء وورق الترشيح. قم بإزالة جميع فقاعات الهواء في كل خطوة لضمان النقل المتساوي.
- مباشرة بعد نقل البروتين ، اشطف غشاء PVDF في مخزن الغسيل الغربي لمدة 5 دقائق لإزالة المخزن المؤقت للنقل المتبقي. سد الغشاء في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعتين مع الاهتزاز اللطيف في المخزن المؤقت الحجب الغربي الذي يحتوي على 5٪ مسحوق الحليب منزوع الدسم ، أو استخدم 5٪ BSA في حالة الكشف عن البروتينات الفسفرسة.
- بعد الحجب ، احتضان الغشاء بالجسم المضاد الأساسي (1: 1000) عند 4 درجات مئوية طوال الليل مع الاهتزاز اللطيف. في اليوم التالي ، احتضن الغشاء بالجسم المضاد الثانوي (1: 10،000) لمدة ساعتين في درجة حرارة الغرفة.
- قم بإجراء الكشف عن الإضاءة الكيميائية في غرفة مظلمة لمنع تداخل الضوء. ضع جانب البروتين لغشاء PVDF بشكل مسطح في وسط لوحة التعريض في نظام التصوير الأوتوماتيكي.
- امزج كميات متساوية من كاشف ECL A وكاشف ECL B في أنبوب طرد مركزي نظيف قبل الاستخدام مباشرة. ضع محلول ECL المختلط بالتساوي على سطح الغشاء لبدء تفاعل الإنارة
- بعد 1-2 دقيقة من الحضانة في درجة حرارة الغرفة ، قم بإزالة السائل الزائد برفق دون إزعاج سطح الغشاء. اضبط معلمات التعريض الضوئي على نظام التصوير وفقا لشدة التلألؤ لتحسين التقاط الإشارة.
9. التحليل الإحصائي
- تحليل نتائج البقعة الغربية باستخدام برنامج ImageJ لتحديد قيم النطاق الرمادي. استخدم GraphPad Prism للتحليل الإحصائي للبيانات التجريبية. عبر عن جميع البيانات كمتوسط ± الانحراف المعياري (x ± SD). تقييم الاختلافات الإحصائية بين المجموعات باستخدام اختبار t غير المزدوج.
- أدخل البيانات من مجموعتي العينة المستقلتين في جدول بيانات البرنامج ، حيث تتوافق كل مجموعة مع عمود منفصل والعينات مستقلة عن بعضها البعض. تحقق من الحالة الطبيعية عن طريق تحديد "اختبارات الحالة الطبيعية والتماثل" ضمن وظيفة "تحليل" وتطبيق اختبار Shapiro-Wilk على كلتا المجموعتين.
- إذا كان P > 0.05 لكلتا المجموعتين ، فضع في اعتبارك البيانات الموزعة عادة. على هذا الأساس، حدد اختبار t غير المقترن ضمن اختبارات t في الدالة تحليل لإجراء التحليل. حدد الدلالة الإحصائية على أنها P < 0.05.