本研究的作者为尹繁兴,学号22130013,指导教师为韩彦槊,所属学科专业为生物学。该研究由大连理工大学(Dalian University of Technology)完成,并于2024年5月30日进行答辩。
主动脉夹层(Aortic Dissection, AD)是一种致命的血管疾病,其特征是主动脉壁的内膜撕裂,血液进入中膜形成假腔。AD的发病机制复杂,涉及炎症反应、血管平滑肌细胞(Smooth Muscle Cell, SMC)功能异常及表观遗传调控。近年来,RNA的N6-甲基腺苷(m6A)修饰在心血管疾病中的作用逐渐受到关注,但其在AD中的具体机制尚不明确。
本研究聚焦于m6A阅读蛋白YTHDC1,探讨其在AD中的作用机制。YTHDC1能够识别m6A修饰的mRNA,调控其核输出、剪接及表达。AD的两大病理特征是:
1. 巨噬细胞极化失衡:促炎型M1巨噬细胞浸润增加,而抗炎型M2巨噬细胞减少,导致血管炎症加剧。
2. 平滑肌细胞损伤:SMC的增殖能力下降,削弱了血管壁的修复能力。
研究目标包括:
1. 通过生物信息学筛选AD中关键的m6A调控因子;
2. 验证YTHDC1在AD组织中的表达模式;
3. 探究YTHDC1对巨噬细胞极化和SMC增殖的调控机制。
数据来源:从GEO数据库获取三个数据集(GSE52093、GSE153434、GSE147027),涵盖AD和正常主动脉组织的mRNA表达谱及m6A甲基化数据。
分析方法:
- 差异表达分析:使用R包“limma”筛选差异表达的m6A调控因子,发现YTHDC1在AD组织中显著下调。
- 功能富集分析:通过DAVID数据库对YTHDC1靶基因进行GO和KEGG分析,显示其富集于翻译和细胞分裂通路。
- ceRNA网络构建:基于Starbase和miRDB数据库,预测miR-16-5p可能靶向调控YTHDC1。
- 免疫浸润分析:使用CIBERSORTx估算免疫细胞比例,发现YTHDC1与巨噬细胞浸润显著相关。
样本:AD患者和健康对照的主动脉组织。
实验方法:
- 组织染色:H&E染色、EVG(弹性纤维染色)和Masson染色显示AD组织的形态学改变(如中膜撕裂、胶原沉积)。
- 蛋白表达检测:Western blot和免疫组化(IHC)证实YTHDC1在AD组织中表达下调;免疫荧光(IF)定位显示YTHDC1主要在血管中膜浸润性表达。
巨噬细胞极化机制:
- 模型构建:用LPS/IFN-γ诱导M1型极化,IL-4诱导M2型极化。
- YTHDC1沉默:通过siRNA敲低YTHDC1后,qPCR检测M2标志物(如Arg-1、IL-10)表达下降,Transwell实验显示巨噬细胞侵袭能力减弱,ROS水平升高。
平滑肌细胞机制:
- miR-16-5p调控验证:双荧光素酶报告基因实验证实miR-16-5p直接抑制YTHDC1表达。
- 功能实验:使用antagomir-16-5p抑制miR-16-5p后,SMC迁移和增殖能力增强;而联合si-YTHDC1可逆转这一效应。
AD造模:通过Ang-II灌注构建小鼠AD模型。
干预效果:注射antagomir-16-5p显著降低AD发生率,证实miR-16-5p/YTHDC1轴的治疗潜力。
本研究首次揭示YTHDC1通过双重机制参与AD发生:
1. 免疫调控:YTHDC1下调导致巨噬细胞M2极化受阻,促炎微环境加剧血管损伤。
2. 细胞修复:miR-16-5p/YTHDC1轴抑制SMC增殖,削弱血管壁修复能力。
科学价值:为AD的病因学提供了新的表观遗传视角,提示YTHDC1可能作为诊断标志物或治疗靶点。
应用价值:antagomir-16-5p的干预效果为AD的药物开发提供了新思路。
研究还提示氧化应激(ROS)可能通过m6A修饰参与AD进程,为后续研究提供了方向。