阿霉素诱导的心脏毒性厉害不?circRNA有话说
栏目:最新研究动态 发布时间:2020-08-20
阿霉素(DOX)是目前可用的最有效的抗肿瘤药物之一, 但它会导致严重的心脏毒性(DOXIC),这限制其临床使用。circRNA具有调节效力的非编码RNA....

        阿霉素(DOX)是目前可用的最有效的抗肿瘤药物之一, 但它会导致严重的心脏毒性(DOXIC),这限制其临床使用。circRNA具有调节效力的非编码RNA,在心血管系统在内的各种组织和器官中具有多种生物学功能。针对阿霉素诱导的心脏毒性,circRNA有话说。
技术路线:

结 果:
1. 人心脏组织中CircRNA表达模式
        患有阿霉素诱发心肌病的癌症患者的尸检标本和未患病的健康供体心脏RNA序列分析circRNA表达。下调circRNA中,hsa_circ_0001141的宿主基因ITCH在DOXIC16中起重要预防作用。研究集中在ITCH衍生的环状RNA上,鉴定出总共5种ITCH衍生的环状RNA亚型。hsa_circ_0001141在人类原代心肌细胞、左心室组织和人诱导的多能干细胞来源的心肌细胞(hiPSC-CM)中始终存在,将其命名为CircITCH。引物PCR扩增、Sanger测序及RNase R处理鉴定环状结构,核质RNA以及荧光原位杂交(FISH)分析表明CircITCH主要在细胞质中表达。DOX处理hiPSC-CM引起CircITCH表达明显降低,四个衰竭心脏的左心室心肌的CircITCH水平和患有DOX诱发的心肌病的癌症患者的尸检标本中CircITCH水平较低。

2. CircITCH过表达可减轻DOX诱导的细胞死亡、收缩功能障碍和钙缺陷
        接下来研究CircITCH在DOX诱导的hiPSC-CM损伤和功能障碍中的作用。CircITCH过表达可防止DOX诱导hiPSC-CM细胞活力的丧失和细胞死亡,改善细胞收缩特性,减轻钙超载,减弱DOX引起的心律不齐的发生率。综上所述,这些证明CircITCH过表达可防止DOX诱导的hiPSC-CM损伤和功能障碍。

3. CircITCH过表达减轻了DOX诱导的hiPSC-CMs细胞/线粒体的氧化应激和DNA损伤
        评估hiPSC-CM中氧化应激和DNA损伤水平。此外,CircITCH的过表达减少了线粒体DNA损伤。以上表明,DOX治疗增加线粒体和细胞氧化应激,而CircITCH则部分消除了这种增加。

4. CircITCH通过海绵miR-330-5p防止DOXIC
        CircITCH在膀胱癌细胞中起“ miRNA海绵”的作用。生物预测、CircITCH探针下拉测定、荧光素酶、RNA下拉试验、AGO2免疫沉淀、FISH鉴定出miR-330-5p可与hiPSC-CM中的CircITCH结合。CircITCH过表达的hiPSC-CM中,miR-330-5p的抑制进一步增强CircITCH的保护作用。相反,CircITCH介导的DOXIC缓解可被miR-330-5p模拟物降低。这些证明CircITCH通过海绵miR-330-5p抑制DOXIC。

5. DOX处理的hiPSC-CM中,MiR-330-5p被上调,其沉默阻止DOXIC
        DOX处理hiPSC-CM中miR-330-5p上调。miR-330-5p抑制可改善细胞活力,减少细胞死亡,抑制LDH和cTnI泄漏,改善hiPSC-CM的收缩和舒张速度,降低舒张期钙超载,钝化细胞和线粒体DNA损伤并抑制。这些表明miR-330-5p抑制可显著抑制hiPSC-CM中的DOXIC。

6. DOX处理hiPSC-CMs中,MiR-330-5p直接作用于SIRT6、BIRC5和ATP2A2
        生信分析结合PCR阵列筛选出三个潜在靶基因SIRT6,BIRC5和ATP2A2。结合位点分析、萤光素酶报告基因等表明SIRT6,BIRC5和ATP2A2 3´-UTR是miR-330-5p直接靶标。DOX处理可降低SIRT6,BIRC5和ATP2A2表达,而miR-330-5p模拟物会加剧这种减少,CircITCH沉默和CircITCH过表达可加重和减轻这种降低。SIRT6 3´-UTR的突变可防止细胞/线粒体氧化应激和DNA的增加,BIRC5 3´-UTR的突变消除了miR-330-5p过表达和CircITCH沉默引起的细胞死亡,ATP2A2 3’-UTR的突变加剧了由miR-330-5p过表达和circitch沉默引起的收缩功能障碍和钙处理缺陷。

7. CircITCH可改善小鼠的DOXIC
        急性DOX暴露小鼠模型中,CircITCH的过表达减少了DOX诱导的心室组织空泡,有效降低DOX诱导的血清天冬氨酸转氨酶(AST)、LDH和肌酸激酶-肌肉/脑(CK-MB)的水平,改善心功能,心脏重塑和体重减轻并不明显。在亚慢性小鼠模型中,CircITCH过表达减缓体重下降和左心纤维化,改善心功能。CircITCH过表达抑制了心肌中miR-330-5p的水平,增强小鼠心肌中SIRT6,Survivin和SERCA2a的表达,减少鼠心肌的超氧化物和8-OHdG生成。这些表明CircITCH引起的抗DOXIC心脏保护作用与海绵miR-330-5p上调SIRT6,Survivin和SPAR,进而减轻氧化损伤、DNA损伤、细胞死亡和改善收缩功能有关。

参考文献:
       
The Tumor-Suppressive Human Circular RNA CircITCH Sponges miR-330-5p to Ameliorate Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity Through Upregulating SIRT6, Survivin, and SERCA2a
Dong Han1, 2#, Yongjun Wang3#, Jibin Zhang1, Xinchun Dai2, Tingwen Zhou3, Jiangwei Chen2, Bo Tao1, Yabin Wang1, Feng Cao1, 2*



 


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