Vai trò của miR-1 và miR-133a trong hậu điều kiện thiếu máu cơ tim
Tóm tắt
Hậu điều kiện thiếu máu (IPost) đã thu hút nhiều sự chú ý kể từ năm 2003 khi nó được báo cáo lần đầu tiên. Vai trò của các microRNA (miRNAs hoặc miRs) trong IPost chưa từng được báo cáo nhiều. Nghiên cứu hiện tại được thực hiện để điều tra xem miRNAs có liên quan đến tác dụng bảo vệ của IPost chống lại tổn thương thiếu máu - tái tưới máu (IR) hay không và các cơ chế có thể tham gia.
Ba mươi con chuột SD nặng 250-300 g đã được phân phối ngẫu nhiên thành ba nhóm: Nhóm kiểm soát, nơi các chuột chỉ được điều trị bằng phẫu thuật ngực; Nhóm IR, nơi các chuột được điều trị bằng thiếu máu trong 60 phút và tái tưới máu trong 180 phút; và Nhóm IPost, nơi các chuột được điều trị bằng 3 chu kỳ IR thoáng qua ngay trước khi tái tưới máu. Mức độ nhồi máu cơ tim, hoạt động của LDH và CK được đo ngay sau khi điều trị. Sự apoptosis của cơ tim được phát hiện bằng thử nghiệm TUNEL. Mẫu mô cơ tim được thu thập sau khi kích thích IR hoặc IPost để đánh giá mức độ biểu hiện miRNAs bằng microarray miRNA và RT-PCR định lượng thời gian thực. PCR thời gian thực được thực hiện để xác định sự thay đổi trong biểu hiện mRNA của các gen liên quan đến apoptosis như Bcl-2, Bax và Caspase-9 (CASP9), và Western blot được sử dụng để so sánh mức độ biểu hiện protein của CASP9 trong ba nhóm. Các miRNA mimics và oligonucleotides anti-miRNA (AMO) được chuyển vào các tế bào cơ tim neon đã được nuôi cấy và mô tim trước khi điều trị bằng IR. Tác động của miRNAs đối với sự apoptosis được xác định bằng phương pháp phân tích dòng chảy và thử nghiệm TUNEL. CASP9, như một trong những mục tiêu tiềm năng của miR-133a, đã được so sánh trong IR sau khi miR-133a mimic hoặc AMO-133a được chuyển vào mô tim.
IPost đã làm giảm kích thước nhồi máu thất trái do IR gây ra, và giảm mức CK và LDH. Thử nghiệm TUNEL cho thấy apoptosis ở cơ tim đã được giảm thiểu bởi IPost so với IR. Microarray miRNA và RT-PCR cho thấy miR-1 và miR-133a đặc hiệu cho cơ tim bị giảm điều hòa bởi IR, và tăng điều hòa bởi IPost so với IR. Hơn nữa, IPost đã tăng cường biểu hiện mRNA của Bcl-2, giảm điều hòa biểu hiện của Bax và CASP9. Western blot cho thấy IPost cũng làm giảm biểu hiện protein CASP9 so với IR. Kết quả của phân tích dòng chảy và thử nghiệm TUNEL cho thấy việc tăng cường miR-1 và miR-133a đã giảm apoptosis ở các tế bào cơ tim. MiR-133a mimic đã giảm điều hòa biểu hiện protein CASP9 và làm giảm apoptosis do IR gây ra.
MiRNAs có liên quan đến tác dụng bảo vệ của IPost chống lại tổn thương IR ở cơ tim. IPost có thể tăng cường miR-1 và miR-133a, và giảm apoptosis của tế bào cơ tim. MiR-1 và miR-133a đặc hiệu cho cơ tim có thể đóng vai trò quan trọng trong sự bảo vệ của IPost bằng cách điều chỉnh các gen liên quan đến apoptosis. MiR-133a có thể làm giảm apoptosis ở các tế bào cơ tim bằng cách nhắm tới CASP9.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Cokkinos DV, Pantos C: Myocardial protection in man--from research concept to clinical practice. Heart Fail Rev. 2007, 12: 345-362. 10.1007/s10741-007-9030-5.
Wu HH, Hsiao TY, Chien CT, Lai MK: Ischemic conditioning by short periods of reperfusion attenuates renal ischemia/reperfusion induced apoptosis and autophagy in the rat. J Biomed Sci. 2009, 16: 19-10.1186/1423-0127-16-19.
Murry CE, Jennings RB, Reimer KA: Preconditioning with ischemia: A delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation. 1986, 74: 1124-1136.
Zhao ZQ, Corvera JS, Halkos ME, Kerendi F, Wang NP, Guyton RA, Vinten-Johansen J: Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion: Comparison with ischemic preconditioning. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2003, 285: H579-H588.
Kin H, Zhao ZQ, Sun HY, Wang NP, Corvera JS, Halkos ME, Kerendi F, Guyton RA, Vinten-Johansen J: Postconditioning attenuates myocardial ischemia-reperfusion injury by inhibiting events in the early minutes of reperfusion. Cardiovasc Res. 2004, 62: 74-85. 10.1016/j.cardiores.2004.01.006.
Argaud L, Gateau-Roesch O, Raisky O, Loufouat J, Robert D, Ovize M: Postconditioning inhibits mitochondrial permeability transition. Circulation. 2005, 111: 194-197. 10.1161/01.CIR.0000151290.04952.3B.
Thibault H, Piot C, Staat P, Bontemps L, Sportouch C, Rioufol G, Cung TT, Bonnefoy E, Angoulvant D, Aupetit JF, Finet G, Andre-Fouet X, Macia JC, Raczka F, Rossi R, Itti R, Kirkorian G, Derumeaux G, Ovize M: Long-term benefit of postconditioning. Circulation. 2008, 117: 1037-1044. 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.729780.
Vinten-Johansen J: Postconditioning: A mechanical maneuver that triggers biological and molecular cardioprotective responses to reperfusion. Heart Fail Rev. 2007, 12: 235-244. 10.1007/s10741-007-9024-3.
Lin XM, Zhang ZY, Wang LF, Zhang L, Liu Y, Liu XL, Yang XC, Cui L: Attenuation of tumor necrosis factor-alpha elevation and improved heart function by postconditioning for 60 seconds in patients with acute myocardial infarction. Chin Med J (Engl). 2010, 123: 1833-1839.
Li Y, Ge X, Liu X: The cardioprotective effect of postconditioning is mediated by ARC through inhibiting mitochondrial apoptotic pathway. Apoptosis. 2009, 14: 164-172. 10.1007/s10495-008-0296-4.
Fang J, Wu L, Chen L: Postconditioning attenuates cardiocyte ultrastructure injury and apoptosis by blocking mitochondrial permeability transition in rats. Acta Cardiol. 2008, 63: 377-387. 10.2143/AC.63.3.1020316.
Penna C, Perrelli MG, Raimondo S, Tullio F, Merlino A, Moro F, Geuna S, Mancardi D, Pagliaro P: Postconditioning induces an anti-apoptotic effect and preserves mitochondrial integrity in isolated rat hearts. Biochim Biophys Acta. 2009, 1787: 794-801. 10.1016/j.bbabio.2009.03.013.
Zhao WS, Xu L, Wang LF, Zhang L, Zhang ZY, Liu Y, Liu XL, Yang XC, Cui L: A 60-s postconditioning protocol by percutaneous coronary intervention inhibits myocardial apoptosis in patients with acute myocardial infarction. Apoptosis. 2009, 14: 1204-1211. 10.1007/s10495-009-0387-x.
Bostjancic E, Zidar N, Stajer D, Glavac D: Micrornas mir-1, mir-133a, mir-133b and mir-208 are dysregulated in human myocardial infarction. Cardiology. 2010, 115: 163-169. 10.1159/000268088.
Xu C, Lu Y, Pan Z, Chu W, Luo X, Lin H, Xiao J, Shan H, Wang Z, Yang B: The muscle-specific micrornas mir-1 and mir-133 produce opposing effects on apoptosis by targeting hsp60, hsp70 and caspase-9 in cardiomyocytes. J Cell Sci. 2007, 120: 3045-3052. 10.1242/jcs.010728.
Ren XP, Wu J, Wang X, Sartor MA, Qian J, Jones K, Nicolaou P, Pritchard TJ, Fan GC: Microrna-320 is involved in the regulation of cardiac ischemia/reperfusion injury by targeting heat-shock protein 20. Circulation. 2009, 119: 2357-2366. 10.1161/CIRCULATIONAHA.108.814145.
Rane S, He M, Sayed D, Vashistha H, Malhotra A, Sadoshima J, Vatner DE, Vatner SF, Abdellatif M: Downregulation of mir-199a derepresses hypoxia-inducible factor-1alpha and sirtuin 1 and recapitulates hypoxia preconditioning in cardiac myocytes. Circ Res. 2009, 104: 879-886. 10.1161/CIRCRESAHA.108.193102.
Zhuo Y, Chen PF, Zhang AZ, Zhong H, Chen CQ, Zhu YZ: Cardioprotective effect of hydrogen sulfide in ischemic reperfusion experimental rats and its influence on expression of survivin gene. Biol Pharm Bull. 2009, 32: 1406-1410. 10.1248/bpb.32.1406.
Sodha NR, Clements RT, Feng J, Liu Y, Bianchi C, Horvath EM, Szabo C, Sellke FW: The effects of therapeutic sulfide on myocardial apoptosis in response to ischemia-reperfusion injury. Eur J Cardiothorac Surg. 2008, 33: 906-913. 10.1016/j.ejcts.2008.01.047.
Lee AS, Su MJ: Comparison of the cardiac effects between quinazoline-based alpha1-adrenoceptor antagonists on occlusion-reperfusion injury. J Biomed Sci. 2008, 15: 239-249. 10.1007/s11373-007-9214-y.
Shyu KG, Liang YJ, Chang H, Wang BW, Leu JG, Kuan P: Enhanced expression of angiopoietin-2 and the Tie2 receptor but not angiopoietin-1 or the Tie1 receptor in a rat model of myocardial infarction. J Biomed Sci. 2004, 11: 163-171. 10.1007/BF02256559.
Yin C, Salloum FN, Kukreja RC: A novel role of microrna in late preconditioning: Upregulation of endothelial nitric oxide synthase and heat shock protein 70. Circ Res. 2009, 104: 572-575. 10.1161/CIRCRESAHA.108.193250.
Sadoshima J, Jahn L, Takahashi T, Kulik TJ, Izumo S: Molecular characterization of the stretch-induced adaptation of cultured cardiac cells. An in vitro model of load-induced cardiac hypertrophy. J Biol Chem. 1992, 267: 10551-10560.
Zhou X, Sheng Y, Yang R, Kong X: Nicotine promotes cardiomyocyte apoptosis via oxidative stress and altered apoptosis-related gene expression. Cardiology. 2010, 115: 243-250. 10.1159/000301278.
Lopez-Neblina F, Toledo AH, Toledo-Pereyra LH: Molecular biology of apoptosis in ischemia and reperfusion. J Invest Surg. 2005, 18: 335-350. 10.1080/08941930500328862.
Kumar P, Coltas IK, Kumar B, Chepeha DB, Bradford CR, Polverini PJ: Bcl-2 protects endothelial cells against gamma-radiation via a raf-mek-erk-survivin signaling pathway that is independent of cytochrome c release. Cancer Res. 2007, 67: 1193-1202. 10.1158/0008-5472.CAN-06-2265.
Lalier L, Cartron PF, Juin P, Nedelkina S, Manon S, Bechinger B, Vallette FM: Bax activation and mitochondrial insertion during apoptosis. Apoptosis. 2007, 12: 887-896. 10.1007/s10495-007-0749-1.
Ikeda S, Kong SW, Lu J, Bisping E, Zhang H, Allen PD, Golub TR, Pieske B, Pu WT: Altered microrna expression in human heart disease. Physiol Genomics. 2007, 31: 367-373. 10.1152/physiolgenomics.00144.2007.
Salloum FN, Yin C, Kukreja RC: Role of miRs in Cardiac Preconditioning. J Cardiovasc Pharmacol. 2010,
Yin C, Wang X, Kukreja RC: Endogenous micrornas induced by heat-shock reduce myocardial infarction following ischemia-reperfusion in mice. FEBS Lett. 2008, 582: 4137-4142. 10.1016/j.febslet.2008.11.014.
Bostjancic E, Zidar N, Glavac D: Microrna microarray expression profiling in human myocardial infarction. Dis Markers. 2009, 27: 255-268.
Liu N, Williams AH, Kim Y, McAnally J, Bezprozvannaya S, Sutherland LB, Richardson JA, Bassel-Duby R, Olson EN: An intragenic mef2-dependent enhancer directs muscle-specific expression of micrornas 1 and 133. Proc Natl Acad Sci USA. 2007, 104: 20844-20849. 10.1073/pnas.0710558105.
Horie T, Ono K, Nishi H, Iwanaga Y, Nagao K, Kinoshita M, Kuwabara Y, Takanabe R, Hasegawa K, Kita T, Kimura T: Microrna-133 regulates the expression of glut4 by targeting klf15 and is involved in metabolic control in cardiac myocytes. Biochem Biophys Res Commun. 2009, 389: 315-320. 10.1016/j.bbrc.2009.08.136.
Luo X, Lin H, Pan Z, Xiao J, Zhang Y, Lu Y, Yang B, Wang Z: Down-regulation of mir-1/mir-133 contributes to re-expression of pacemaker channel genes hcn2 and hcn4 in hypertrophic heart. J Biol Chem. 2008, 283: 20045-20052. 10.1074/jbc.M801035200.