מחקר זה חקר את האינטראקציה בין FGD5-AS1 ל-miR-93-5p במודלים ניסיוניים של דימום תוך-מוחי ומצא כי הפלת FGD5-AS1 הייתה קשורה להפחתת פגיעה נוירולוגית, דלקת ולחץ חמצוני.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר מחקר
* These authors contributed equally
מחקר זה חקר את האינטראקציה בין FGD5-AS1 ל-miR-93-5p במודלים ניסיוניים של דימום תוך-מוחי ומצא כי הפלת FGD5-AS1 הייתה קשורה להפחתת פגיעה נוירולוגית, דלקת ולחץ חמצוני.
דימום תוך-מוחי (ICH) הוא הפרעה נוירולוגית הקשורה לשיעורי תמותה ונכות גבוהים ועלולה להוביל לפגיעה נוירולוגית חמורה. מחקר זה חקר את תפקידו והמנגנון הבסיסי של FGD5-AS1 ב-ICH. הוקמו מודלים in vitro וin vivo של ICH. תגובת שרשרת פולימראז כמותית הפוכה (RT-qPCR) שימשה למדידת ביטוי FGD5-AS1 ו-miR-93-5p. ליקויים נוירולוגיים הוערכו באמצעות ציון החומרה הנוירולוגי המותאם (mNSS), ובצקת מוחית הוערכה בשיטת משקל יבש-רטוב. בדיקת אימונוסורבנט מקושרת באנזימים (ELISA) שימשה למדידת ציטוקינים דלקתיים וסמני לחץ חמצוני. כחיות התאים הוערכה באמצעות ערכת בדיקת כחיות והתרבות של תאים. האינטראקציה בין FGD5-AS1 ל-miR-93-5p נבדקה באמצעות בדיקות דיווח דו-לוסיפראז וניתוח קורלציה של פירסון. ICH ניסיוני לווה בביטוי מוגבר של FGD5-AS1 הן במודלים בעלי חיים והן במודלים תאיים. דיכוי FGD5-AS1 הקל על נפיחות המוח, שיפר את הביצועים הנוירולוגיים, הפחית פגיעות דלקתיות וחמצוניות, ושיפר את הישרדות תאי האנדותל. עיכוב miR-93-5p הפחית את ההשפעות המגנות הללו, ותמך באינטראקציה רגולטורית בין שתי המולקולות. FGD5-AS1 ווסת באופן שלילי ביטוי miR-93-5p, ועיכוב miR-93-5p הפחית את ההשפעות שנצפו לאחר הפלת FGD5-AS1. תוצאות אלו מצביעות על כך ש-FGD5-AS1 עשוי לתרום לפגיעת מוח הקשורה ל-ICH באמצעות ויסות miR-93-5p, וכי ציר FGD5-AS1/miR-93-5p עשוי להוות יעד פוטנציאלי למחקר נוסף ב-ICH ניסיוני.
דימום תוך-מוחי (ICH) היא הפרעה נוירולוגית עם שיעורי תמותה ונכות גבוהים, המהווה 10% עד 20% מכלל מקרי השבץ 1,2. עקב היעדר מטרות טיפוליות יעילות, הטיפול ב-ICH מוגבל כיום לניתוחים וטיפול תומך3. פיניו ועמיתיו אישרו תחזיות לתמותה מ-ICH, תוצאות תפקודיות ושבר גדילה של המטומה, וסיפקו פרספקטיבה חדשה לאנשי מקצוע בתחום הבריאות4. למרות ההתקדמות בטיפול ב-ICH, תוצאות המטופלים נותרות ירודות. לכן, זיהוי מטרות טיפוליות חדשות ל-ICH חשוב לשיפור הפרוגנוזה לטווח הארוך.
RNA ארוכים שאינם מקודדים (lncRNAs) כוללים קבוצה של תעתיקים שאינם מקודדים לחלבון באורך העולה על 200 נוקלאוטידים, המווסתים את ביטוי הגנים באמצעות מנגנונים מגוונים,כולל תהליכים שעתוקיים, לאחר שעתוק ותהליכים אפיגנטיים. עדויות מצטברות הראו כי ביטוי חריג של lncRNA מעורב בפתוגנזה של מגוון הפרעות נוירולוגיות, כגון שבץ, פגיעת מוח טראומטית, דימום תוך-מוחי (ICH) ודימום תת-עכבישי6. מבין המולקולות הרגולטוריות הללו, FGD5-AS1 נקשר למספר תהליכים תאיים, כולל התפשטות, אפופטוזיס, איתות דלקתי ותגובות ללחץ חמצוני. באמצעות מנגנונים כמו פעילות RNA אנדוגנית מתחרה, ויסות שעתוק ושינוי אפיגנטי, FGD5-AS1 משפיע על הביטוי של מספר מטרות במורד הזרם. ביטוי לקוי של FGD5-AS1 דווח במצבים פתולוגיים שונים, כולל ממאירות, הפרעות לב וכלי דם ומחלות מטבוליות 7,8,9,10,11. עם זאת, חשיבותו הביולוגית במחלות נוירולוגיות נותרה לא מובנת במלואה. מחקרים קודמים הראו כי FGD5-AS1 משתתף בהתקדמות גליומה וגליובלסטומה12,13 ותורם לפגיעה נוירונית במצבי מחסור/ריפרפוזיה של חמצן-גלוקוז14. תצפיות אלו מצביעות על כך ש-FGD5-AS1 עשוי למלא תפקיד רגולטורי בפגיעה עצבית; עם זאת, תרומתו לנזק מוחי בעקבות ICH טרם הוברה במלואה.
מיקרו-RNA (miRNAs) הם RNA קצרים שאינם מקודדים, המווסתים את ביטוי הגנים על ידי אינטראקציה עם רצפים משלימים בתוך RNA שליח מטרה15. מחקרים הראו שגם ל-miRNA יש תפקידים חשובים ב-ICH. באופן ספציפי, miR-143-3p מקדם את נדידת הנויטרופילים הטרנסאנדותליאלית לאחר פגיעת מוח חריפה על ידי מיקוד ATP6V1A16. miR-195-5p מפעיל אפקט מגן מפני פגיעות מוח הנגרמות על ידי עיכוב הביטוי של MMP-9 ו-MMP-217. MiR-93-5p זוהה גם כמטרה טיפולית לשיפור התוצאות לאחר ICH18. למרות שמחקרים אישרו את הביטוי החריג של FGD5-AS1 ו-miR-93-5p ב-ICH ואת מעורבותם בהתקדמות תפקוד לקוי נוירולוגי לאחר ICH, מחקרים קודמים התמקדו בעיקר בהשפעותיהם הביולוגיות האישיות. הקשר הרגולטורי התחרותי בין FGD5-AS1 ל-miR-93-5p כרנ"א אנדוגני טרם הוכח בבירור.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. בעלי חיים ניסיוניים
מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה לבעלי חיים של בית החולים העממי גאנג'ואו (אישור מס' 20230789) ונערך בהתאם למדריך NIH לטיפול ושימוש בבעלי חיים במעבדה. חולדות SD בדרגת SPF (6–8 שבועות, 180–230 גרם) שימשו במחקר זה. העכברים קיבלו גישה חופשית למזון ומים בתנאים מבוקרים של 22 מעלות צלזיוס ± 3 מעלות צלזיוס ומחזור אור/חושך של 12 שעות. החיות הורשו להסתגל במשך 7 ימים לפני הניסוי. הכימיקלים, המגיבים והציוד המשמשים בפרוטוקול מופיעים בטבלת החומרים.
2. הקמת מודל ICH בחיים
כדי ליצור את מודל הדימום התוך-מוחי הניסיוני (ICH), 0.23 U של קולגנאז מסוג VII הומס ב-1 מיקרוליטר של מי מלח פיזיולוגיים סטריליים. החולדות הורדמו עם נתרן פנטוברביטל תוך-פריטוניאלי (50 מ"ג/ק"ג), ולאחר מכן תמיסת הקולגנאז הושרה סטריאוטקטית לסטריאטום בקצב של 0.5 מיקרוליטר/דקה (0.2 מ"מ מאחורי הנקודה הקדמית, 3.0 מ"מ לרוחב לקו האמצע, ו-6 מ"מ עמוק לתוך פני הגולגולת). בעלי החיים בקבוצת הביקורת עברו את אותו הליך אך קיבלו כמות שווה של מלח פיזיולוגי במקום קולגנאז. סקירה סכמטית של עיצוב הניסוי מוצגת באיור משלים 1.
איור משלים 1: דיאגרמת עיצוב ניסויי בעלי חיים. העכברים חולקו באקראי לשתי קבוצות: קבוצה אחת השתמשה בקולגנאז 0.23U מסוג VII לבניית מודל ICH; קבוצה אחת השתמשה בתמי מלח פיזיולוגיים כקבוצת ביקורת. חולדות קבוצת המודל חולקו באקראי לשתי קבוצות לניתוח תפקיד FGD5-AS1 ב-ICH וההשפעה הסינרגטית של ציר FGD5-AS1/miR-93-5p. שעה לאחר השראת ה-ICH, הוזרק תגובת הטרנספקציה למוח העכברוש. הערכת התפקוד הנוירולוגי של חולדות באמצעות mNSS בימים 0, 1, 3 ו-7; איסוף רקמת מוח לאחר השראת ICH למשך 7 ימים. אנא לחצו כאן להורדת הקובץ הזה.
העכברים חולקו באקראי לשתי קבוצות. קבוצה אחת שימשה לניתוח תפקיד FGD5-AS1 ב-ICH וחולקה לארבע תת-קבוצות: ביקורת, ICH, ICH + lentivirus (LV)-shNC, ו-ICH + LV-shFGD5-AS1. הקבוצה השנייה שימשה לניתוח ההשפעות הסינרגטיות של ציר FGD5-AS1/miR-93-5p וחולקה לחמש תת-קבוצות: ICH, ICH + LV-shNC, ICH + LV-shFGD5-AS1, ICH + LV-shFGD5-AS1 + אנטגומיר NC, ו-ICH + LV-shFGD5-AS1 + miR-93-5p אנטגומיר. כל קבוצה כללה 12 חולדות. שעה לאחר השראת ICH, הוזרק המגיב לטרנספקציה למוח העכברוש במינון של 2 מ"ג/ק"ג.
3. תרבית תאים ועיבוד
תאי אנדותל מיקרווסקולריים במוח (BMECs) משמשים מודל מרכזי לחקר מחסום הדם-מוח, המנגנונים שמאחורי הפרעות נוירולוגיות ומתן תרופות20. מודל ICH במבחנה הוקם באמצעות טיפול בחוסר חמצן-גלוקוז (OGD)/המינים ב-BMECs3. BMECs גודלו ב-DMEM ללא גלוקוז וסרום בתערובת גזים של 5%CO2 ו-95%N2 למשך 10 דקות. התאים טופלו לאחר מכן במין (10 מיקרומון) והועברו לתא אנאירובי המכיל 5% CO2 ו-95%N2 למשך 2 שעות. OGD הופסק על ידי החזרת התאים לתנאי תרבית רגילים. קבוצת הביקורת טופלה ב-PBS באותם תנאים.
התאים הועברו לפי הוראות היצרן. התאים עברו טרנספקציה עם siRNA של 20 ננומטר FGD5-AS1 (si-FGD5-AS1), siRNA בקרה שלילית (si-NC), מעכב miR-93-5p, או מעכב בקרה ריק (מעכב NC).
4. מבחן דירוג חומרה נוירולוגי מותאם
לאחר הקמת מודל ה-ICH בחיים בתוך החיים , הוערך תפקוד נוירולוגי באמצעות ציון חומרה נוירולוגי מותאם (mNSS) בימים 0, 1, 3 ו-7. הציונים נמדדו על בסיס ארבעה תחומים: תפקוד מוטורי, תפקוד חושי, איזון ותפקוד רפלקסים. ציונים של 1–4 הצביעו על פגיעה קלה, 5–9 הצביעו על פגיעה בינונית, ו-10–14 הצביעו על פגיעה חמורה.
5. איסוף דגימות
7 ימים לאחר השראת ICH, חולדות הורדמו בהזרקה תוך-פריטונלית של 50 מ"ג/ק"ג פנטוברביטל נתרן, ולאחר מכן בוצעה המתת חסד באמצעות פריקת צוואר הרחם ואיסוף רקמת מוח.
6. הערכת בצקת מוחית
בצקת מוחית הוערכה באמצעות שיטת משקל יבש-רטוב19. המוח נשקל מיד לאחר ההוצאה כדי לקבל את המשקל הרטוב. הרקמה יובשה בתנור של 100 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות ונשקלה שוב כדי לקבל את המשקל היבש. תכולת המים ברקמה חושבה כך:
[(משקל רטוב - משקל יבש) / משקל רטוב] × 100%
7. PCR כמותי בזמן אמת
סך ה-RNA בודד מדגימות רקמה ותאים באמצעות תגובת חילוץ RNA בהתאם לפרוטוקול היצרן. DNA משלים סונתז לאחר מכן באמצעות ערכת שעתוק הפוך. לאחר מכן בוצע ניתוח PCR כמותי באמצעות פלטפורמת PCR בזמן אמת, כאשר GAPDH ו-U6 היו גני ייחוס אנדוגניים. פרוטוקול ההגברה כלל שלב דנאטורציה ראשוני בטמפרטורה של 95 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות, ואחריו 40 מחזורי דהנאטורציה בטמפרטורה של 95 מעלות צלזיוס למשך 15 שניות ואנילינג/הארכה בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס למשך 60 שניות. רמות ביטוי גנים יחסיות חושבו באמצעות שיטת 2−ΔΔCt . רצפי פריימרים ששימשו במחקר זה מסופקים בטבלה משלימה 1.
טבלה משלימה 1: רצפי הפריימרים ורצפי התגובה הקשורים ששימשו במחקר זה. הרצפים המעורבים בניסויי qPCR בזמן אמת והרצפים הרלוונטיים של התגובות ששימשו בניסויים במבחנה . אנא לחצו כאן להורדת הקובץ הזה.
8. בדיקת התרבות תאים
תאים שעברו טרנספקט הוזרעו ללוחות של 96 בארות. לאחר עיבוד ל-0, 24, 48 ו-72 שעות, נוספו 10 מיקרוליטר של תגובת CCK-8 לכל באר. התאים הוגדרו בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות, והצפיפות האופטית נמדדה ב-450 ננומטר באמצעות קורא מיקרופלט.
9. בדיקת דיווח דו-לוסיפראז
Wild-type (WT) ומוטנטים (MUT) 3′-UTR של FGD5-AS1 המכילים את אתר הקישור miR-93-5p שוכפלו לווקטור pGL3. הווקטור הועבר בשיתוף עם חיקוי miR-93-5p באמצעות תגובת טרנספקציה. פעילות הלוציפראז היחסית נמדדה באמצעות מערכת דיווח דו-לוסיפראז.
10. מבחן אימונוסורבנט מקושר לאנזימים
דגימות רקמת המוח (20–50 מ"ג) הומוגנו בבופר RIPA קר ביחס רקמה לבופר של 1:9. לאחר ההומוגניזציה, הדגימות צנטריפוגה ב-12,000 × גרם למשך 20 דקות בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס, והסופרנטנטים שהתקבלו נאספו לניתוח. BMECs מכל קבוצת ניסוי נאספו וצנטריפוגה ב-12,000 × גרם במשך 10 דקות בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן נשמרו הסופרנאטנטים. הריכוזים של MDA, IL-1β, IL-6 ו-TNF-α נקבעו לאחר מכן באמצעות ערכות הבדיקה המתאימות בהתאם להוראות היצרן.
11. ניתוח סטטיסטי
כל הנתונים מוצגים כממוצע ± SD. הנתונים הוצגו באמצעות תוכנה סטטיסטית. כל ניסוי חזר על עצמו לפחות שלוש פעמים. השתמשו במבחן להשוואה בין שתי קבוצות, וניתוח חד-כיווני של שונות ואחריו מבחן פוסט-הוק של טוקי שימש להשוואה בין יותר משתי קבוצות. ערך של P < 0.05 נחשב למובהק סטטיסטית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השפעת FGD5-AS1 על חולדות ICH
ביטוי FGD5-AS1 היה גבוה משמעותית בקבוצת ICH מאשר בקבוצת הביקורת (P < 0.0001; איור 1A). לאחר טרנספקציה עם LV-shFGD5-AS1, הביטוי של FGD5-AS1 ירד משמעותית בהשוואה לזה שבקבוצת LV-shNC (איור 1B). הערכת בצקת מוחית גילתה בצקת מוחית חמורה יותר בעכברי ICH מאשר בעכברי ביקורת, בעוד שהשתקת FGD5-AS1 הפחיתה משמעותית את תכולת מי המוח (איור 1C
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נזק מוחי לאחר דימום תוך-מוחי נגרם לא רק מאירוע הדימום הראשוני אלא גם מסדרת תגובות פתולוגיות משניות המתפתחותלאורך זמן. בעוד שההמטומה הראשונית גורמת להפרעה מכנית ישירה של הרקמה הסובבת, הפגיעה שלאחר מכן מתווכת על ידי תהליכים כמו הפעלה דלקתית, נזק חמצוני ומוות תאי מתוכנת. מנגנונים משניים אלו תורמים באופן משמעותי להידרדרות נוירולוגיתולתוצאות קליניות שליליות. לכן, זיהוי מסלולים מולקולריים המסוגלים להגביל פגיעה משנית נותר מטרה חשובה במחקר ICH.
...הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים פיננסיים או לא-פיננסיים רלוונטיים לחשוף.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Antagomir NC | GenePharma, סין | B04007 | Antagomir שליטה שלילי |
| BMECs | ATCC, ארה"ב | CRL-8270 | תאי אנדותל מיקרו-וסקולריים של מוח אנושי |
| Cell Counting Kit-8 (CCK-8) | Beyotime, סין | C0038 | ערכת בדיקת קיום תאים |
| DMEM medium | Gibco, ארה"ב | 12430054 | מדיום ללא גלוקוז וללא סרום |
| Dual-Glo Luciferase Assay System | Promega, ארה"ב | E2920 | גילוי פעילות לוציפראז |
| מאזני אלקטרוני | Sartorius | Secura224-1CN | מאזני דיוק לשקלול רקמות |
| GAPDH ו-U6 פריימרים | Sangon Biotech | שירות סינתזת פריימר מותאם אישית | פריימרים פנימיים לייחוס |
| Graphpad Prism 8.0 | GraphPad Software, ארה"ב | —— | תוכנת ניתוח סטטיסטי |
| המין | MCE, סין | HY-19424 | חומר המין לגירוי נזק תאי |
| ערכות ELISA לאינטרלויקין-1 בטא | Abcam, בריטניה | ab197742 | כימות ציטוקינים דלקתיים |
| ערכות ELISA לאינטרלויקין-6 | Abcam, בריטניה | ab222503 | כימות ציטוקינים דלקתיים |
| מערכת PCR LightCycler 96 | Roche, שוויץ | 5815916001 | מכשיר PCR בזמן אמת |
| Lipofectamine 3000 | Invitrogen, ארה"ב | L3000001 | חומר טרנספקציה |
| ערכת בדיקת MDA | Beyotime, סין | S0131 | בדיקת חמצון שומנים |
| קורא מיכליות | BioTek | Synergy H1 | מדידת ספיגה OD450 |
| מיר-93-5p antagomir | GenePharma, סין | B05001 | מעכב miR-93-5p לניסויים in vivo |
| PBS | Solarbio, סין | P1020 | חיץ מלח זרחתי חסר זרחן |
| פנטוברביטל נתרן | Sigma, Merck KGaA | 11715 | סוכן הרדמה |
| pGL3-Promoter | NovoPro, סין | V011541 | ווקטור דיווח לוציפראז |
| ערכת PrimeScript RT Mix | Takara, יפן | RR037A | ערכת תעתוק הפוך |
| RIPA | Beyotime, סין | P0013B | חיץ ליזה של חלבון/רקמה |
| לנטיוירוס ShFGD5-AS1 | GenePharma, סין | D02001 | ווקטור השתקה של FGD5-AS1 |
| חולדת SD נקבה בדרגת SPF | Vital River | —— | גיל 6-8 שבועות, בדרגת SPF |
| ערכת SYBR Green Realtime PCR Master Mix | Takara, יפן | RR420A | חומר ריאגנט PCR כמותי |
| ערכות ELISA לאינטרלויקין-אלפא | Abcam, בריטניה | ab208348 | כימות ציטוקינים דלקתיים |
| חומר ריאגנט TRIzol | Invitrogen, ארה"ב | 15596026 | חומר חילוץ RNA כולל |
| קולגנאז מסוג VII | Sigma, Merck KGaA | C0773 | מ-Clostridium histolyticum; אינדוקצית ICH |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.