骨髓间充质干细胞源外泌体对大鼠颈动脉球囊损伤后circRNA和microRNA差异表达的影响

摘要

目的骨髓间充质干细胞(BMSCs)能够在多种心血管疾病病理过程中发挥重要作用,但其对支架内再狭窄的影响有待进一步研究。文中旨在探讨BMSCs源外泌体对大鼠颈动脉球囊损伤后新生内膜增殖的影响及circRNA和microRNA表达变化。方法采用差速超速离心法提取大鼠BMSCs源外泌体,并使用Western blot及透射电镜对其进行鉴定。采用球囊损伤大鼠颈动脉的方法建立血管内膜增生动物模型,将36只成年雄性SD大鼠随机分为:假手术组、损伤组、外泌体组(400μL);假手术组大鼠只分离颈左总动脉血管,其余各组大鼠的左颈总动脉均行球囊损伤,外泌体组行球囊损伤后立即原位注射400μL BMSCs源外泌体并用微型血管夹夹闭血管5 min。采用HE染色检测内膜增生情况,DCFH-DA染色检测血管活性氧(ROS)释放情况。采用circRNA和microRNA芯片筛查差异表达的circRNA和microRNA,并以每组3个样本对其中显著差异的8个circRNA和7个microRNA进行qRT-PCR验证,并筛选出BMSCs源外泌体处理后差异表达的circRNA和microRNA;生物信息学方法预测差异microRNA的靶基因,并进行GO分析和KEGG通路分析,构建circRNA-microRNA-mRNA共表达网络,对其潜在分子机制进行探讨。结果透射电镜及Western blot验证提取的囊泡状物质为外泌体;HE染色结果显示:损伤组较假手术组新生内膜增殖明显,其内膜/中膜面积比(1.902±0.217)较假手术组(1.000±0.000)显著增加(P<0.05);外泌体组较损伤组新生内膜增殖程度有所减低,其内膜/中膜面积比(0.982±0.067)较损伤组明显减低(P<0.05)。DCFH-DA染色结果显示:与假手术组DCFHA红色荧光强度(4.730±0.104)相比,损伤组(16.800±0.380)明显增强(P<0.05);与损伤组相比,外泌体组DCFHA红色荧光强度(12.810±0.094)明显减弱(P<0.05)。circRNA芯片显示差异性表达的circRNA共1683个(Fold change≥2,P<0.05)。与假手术组相比,损伤组中上调的有631个,下调的有1052个。microRNA芯片显示有差异microRNA共44个(Fold change≥2,P<0.05),且均在损伤组上调。GO分析和KEGG分析表明,microRNA的预测靶基因参与了细胞生物学进程正向调控、细胞间紧密连接、激酶活性等方面有关,并在MAPK信号通路、Ras信号通路、Hippo信号通路等等中富集。结合芯片和qRT-PCR结果,筛选出BMSCs源外泌体处理后损伤颈动脉组织中差异表达明显的有circRNA_004976、circRNA_008565、circRNA_017449以及miR-20a-5p、miR-146a-5p、miR-21-5p(P<0.05)。结论BMSCs源外泌体可以抑制大鼠颈动脉球囊损伤后内膜增生,其潜在机制可能与circRNA_004976、circRNA_008565以及miR-20a-5p、miR-21-5p等分子调控细胞增殖、迁移有关。