《Journal of Cellular Physiology》:Sexually Dimorphic Regulation of MiR-29a/c-3p in Human Endothelial Cells: Cell Functions and Transcriptome
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子痫前期(Preeclampsia, PE)是孕产妇和胎儿发病率和死亡率的主要原因。PE以母体和胎儿普遍存在的内皮功能障碍为特征。PE的病因仍不清楚,但内皮细胞中microRNAs(miRNAs)的失调可能参与PE的发病机制。研究人员曾报道PE下调两个miRN
子痫前期(Preeclampsia, PE)是孕产妇和胎儿发病率和死亡率的主要原因。PE以母体和胎儿普遍存在的内皮功能障碍为特征。PE的病因仍不清楚,但内皮细胞中microRNAs(miRNAs)的失调可能参与PE的发病机制。研究人员曾报道PE下调两个miRNA即miR-29a-3p和miR-29c-3p(miR-29a/c-3p)的表达,敲低miR-29a/c-3p会损害人脐静脉内皮细胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cells, HUVECs)的功能。在此,研究人员验证了以下假设:敲低miR-29a/c-3p通过破坏HUVECs中的转录组,性别特异性地损害细胞对血管内皮生长因子A(Vascular Endothelial Growth Factor-A, VEGFA)和成纤维细胞生长因子2(Fibroblast Growth Factor 2, FGF2)的应答。使用miR-29c-3p抑制剂在男性和女性HUVECs中敲低miR-29a/c-3p。评估了对VEGFA和FGF2的趋化性(chemotaxis)和增殖(proliferation)反应。进行RNA测序(RNA-seq)以鉴定miR-29a/c-3p调控的基因和通路。敲低分析表明,miR-29c-3p抑制剂使男性和女性HUVECs中miR-29a/c-3p水平降低超过95%。功能上,miR-29c-3p抑制剂抑制了VEGFA刺激的趋化性(降低26%),但仅在男性HUVECs中,而非女性。RNA-seq显示,miR-29a/c-3p抑制剂在男性和女性HUVECs中分别失调了47个和118个基因。生物信息学分析表明,miR-29a/c-3p调控的基因在男性和女性HUVECs中与高血压、心脏、血管生成和免疫学存在差异关联。这些数据表明,敲低miR-29a/c-3p性别特异性地影响HUVECs对VEGFA和FGF2的细胞应答,可能通过破坏转录组和相关通路。这些miR-29a/c-3p调控的基因可能代表了有希望的性别特异性治疗靶点,用于PE相关的内皮功能障碍,有待进一步的体内和临床验证。
子痫前期(Preeclampsia, PE)是妊娠期特有的高血压疾病,以广泛的内皮功能障碍为特征,导致母体和胎儿严重的并发症。内皮功能障碍是PE相关血管异常(如高血压、蛋白尿)的核心,并增加未来心血管疾病风险。研究表明,微小RNA(microRNA, miRNA)的失调,尤其是miR-29家族成员,参与PE内皮功能障碍的发病机制。然而,miR-29a/c-3p是否以性别依赖方式调控内皮细胞对生长因子的反应及其分子机制尚不明确。为此,研究人员在《Journal of Cellular Physiology》发表研究,旨在阐明miR-29a/c-3p在男性和女性人脐静脉内皮细胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cells, HUVECs)中对血管内皮生长因子A(Vascular Endothelial Growth Factor-A, VEGFA)和成纤维细胞生长因子2(Fibroblast Growth Factor 2, FGF2)诱导细胞功能的差异性调控,并通过转录组分析探索潜在机制。
本研究使用来自正常妊娠妇女的HUVECs(排除染色体异常、胎儿生长受限、胎膜早破、吸烟、糖尿病、自身免疫病、慢性高血压等严重疾病的母胎样本),通过miR-29c-3p抑制剂(LNA修饰)敲低miR-29a/c-3p,分别检测趋化性(FluoroBlok transwell系统)和增殖(CCK-8法);利用Western blot分析ERK1/2磷酸化;进行RNA-seq(Illumina NovaSeq 6000,2×150 bp双端测序)并联合IPA(Ingenuity Pathway Analysis)和TargetScan进行生物信息学分析;通过RT-qPCR验证RNA-seq数据。
结果如下:
**3.1 Knockdown of miR-29a/c-3p**(miR-29a/c-3p的敲低):RT-qPCR证实,miR-29c-3p抑制剂使男性和女性HUVECs中miR-29a-3p和miR-29c-3p水平均降低超过96%,敲低效率无性别差异。
**3.2 Knockdown of miR-29a/c-3p Differentially Regulates Cell Functions in Male and Female HUVECs**(敲低miR-29a/c-3p差异调控男性和女性HUVECs的细胞功能):趋化性实验显示,VEGFA和FGF2均显著刺激细胞迁移;但miR-29c-3p抑制剂仅在男性HUVECs中抑制VEGFA诱导的趋化性(降低26%),对FGF2诱导的趋化性无影响;对VEGFA或FGF2诱导的增殖在两种性别中均无显著影响。Western blot表明,敲低未改变VEGFA诱导的ERK1/2磷酸化水平。
**3.3 Knockdown of miR-29a/c-3p Differentially Regulates Transcriptomes in Male and Female HUVECs**(敲低miR-29a/c-3p差异调控男性和女性HUVECs的转录组):RNA-seq鉴定出男性HUVECs中47个差异表达基因(28个下调,19个上调),女性中118个(15个下调,103个上调),其中12个为共有基因。仅有8个DEGs与既往预测的miR-29靶基因重叠,5.2%的重叠率强调了细胞类型特异性实验鉴定miRNA靶基因的重要性。TargetScan预测了3个高度保守的miR-29a/c-3p结合位点位于女性细胞的PALM2-AKAP2、CILP2、TMEM256-PLSCR3及男性细胞的CLDN1的3′UTR。RT-qPCR验证11个基因,与RNA-seq数据具有强相关性(r=0.928男性,0.863女性)。
**3.4 Knockdown of miR-29a/c-3p Differentially Regulates Cardiovascular Health-, Immune System Function- and Endothelial Function-Associated Genes in Male and Female HUVECs**(敲低miR-29a/c-3p差异调控男性和女性HUVECs中心血管健康、免疫系统功能和内皮功能相关基因):IPA分析显示,DEGs富集于多种疾病和生物功能。共同富集的包括严重原发性高血压、弹性板层结构。男性HUVECs特有富集的包括血管化、心脏传导、白细胞生成、血管生成、免疫细胞死亡;女性特有富集的包括免疫系统功能、动脉毛细血管增殖、水转运。毒性功能分析显示,男性HUVECs特有心脏衰竭、心房肥大、肝功能不全、肾毒性急性肾衰竭;女性特有长QT综合征、扩张型心肌病1MM型、严重实验性自身免疫性心肌炎。上游调控因子分析预测男性HUVECs中有8个富集基因网络(如TNF、IL1B、NFκB调控基因),女性无显著网络。
讨论部分总结了本研究的核心发现:miR-29a/c-3p敲低性别特异性地抑制男性HUVECs中VEGFA诱导的趋化性,而不影响FGF2反应及增殖,与既往报道的性别特异性调控一致。ERK1/2磷酸化未受显著影响,提示转录组变化是关键驱动因素。女性HUVECs中DEGs数量约为男性的2.5倍,与PE或内源性配体诱导的性别偏向一致。关键基因如男性中下调的CLDN1(影响内皮屏障)和女性中下调的AQP1(影响一氧化氮运输)可能介导性别特异性血管表型。共有12个DEGs(如MC5R、RRAD、AOC3)提示其在miR-29a/c-3p功能中的重要性。仅1个女性DEG位于X染色体,无Y染色体定位,表明性染色体并非主要贡献者。IPA预测的疾病功能(如癫痫与先兆子痫关联)及免疫相关功能(如Th2细胞滚动、T淋巴细胞迁移)支持miR-29家族参与免疫调节。研究局限性包括样本量较小、体外模型、缺乏功能验证及预测性分析需谨慎解释。
结论:本研究揭示了miR-29a/c-3p在人内皮细胞中的生长因子和性别特异性调控,可能通过破坏转录组实现。鉴定的miR-29a/c-3p靶基因和相关通路可能代表预防和治疗子痫前期相关内皮功能障碍的潜在治疗靶点。然而,鉴于这些体外发现的性质,需要进一步的体内和临床研究来验证这些靶点在血管内皮生物学中的功能相关性。