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多囊卵巢综合征患者卵巢颗粒细胞miR-144-3p及其靶基因PTEN的表达及作用研究.pdf

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资源描述

1、医学分子生物学杂志,2024,21(2):154-160 J Med Mol Biol,2024,21(2):154-160DOI:10.3870/j.issn.1672-8009.2024.02.010通讯作者:薛惠英(电话:13505238015,E-mail:)Corresponding author:XUE Huiying(Tel:86-13505238015,E-mail:)多囊卵巢综合征患者卵巢颗粒细胞 miR-144-3p 及其靶基因PTEN 的表达及作用研究苏静,张荣雪,仲纪祥,邱峰龙,贾媛媛,薛惠英淮安市妇幼保健院生殖医学科 江苏省淮安市,223002【摘要】目的 探讨多囊卵

2、巢综合征患者(polycystic ovary syndrome,PCOS)卵巢颗粒细胞 miR-144-3p 及其靶基因 PTEN 的表达及作用。方法 选取 2020 年 10 月至 2022 年 3 月在淮安市妇幼保健院生殖医学科行IVF/ICSI 治疗的 20 例 PCOS 患者作为研究对象即为 PCOS 组,选取行 IVF/ICSI 治疗的输卵管因素或男方因素患者 20 例作为对照组。收集两组患者颗粒细胞,并分析颗粒细胞 miR-144-3p 的表达情况。利用 Tar-getScan 数据库预测 miR-144-3p 的靶基因,并采用双荧光素酶活性检测验证靶基因。复苏人卵巢颗粒细胞(o

3、varian granulosa cells,KGN),转染并建立 miR-144-3p 模拟物组、模拟物阴性对照组、miR-144-3p 抑制物组、抑制物阴性对照组、si-PTEN 和 siRNA-NC 组。采用流式细胞仪检测各组的细胞凋亡情况,RT-PCR 及蛋白质印迹技术检测颗粒细胞中 miR-144-3p、PTEN mRNA 及蛋白的表达情况。结果 RT-PCR 结果显示 P-COS 组 miR-144-3p 表达水平显著低于对照组(P0.05),流式细胞仪检测结果显示 miR-144-3p mimic 组的颗粒细胞凋亡百分比显著低于 mimic-NC 组(P0.05),miR-144

4、-3p inhibitor 组颗粒细胞凋亡水平显著高于inhibitor-NC 组(P0.05)。生物信息学预测 miR-144-3p 的靶基因为 PTEN,荧光素酶结合实验证实 miR-144-3p 能特异结合 PTEN-3UTR 并下调 PTEN 基因表达。RT-PCR 测定结果显示 PCOS 组 PTEN mRNA 表达显著高于对照组(P0.05),且与 miR-144-3p 表达水平呈负相关(r=-0.91,P0.001)。qRT-PCR 及蛋白质印迹检测结果显示与 mimic NC 组相比,miR-144-3p mimic 组中 PTEN mRNA 及蛋白表达量显著低于mimic N

5、C 组(P0.05)。miR-144-3p inhibitor 组 PTEN mRNA 及蛋白表达量显著高于 inhibitor NC 组(P0.05)。流式细胞仪检测结果显示 si-PTEN 组颗粒细胞凋亡水平显著低于 siRNA-NC 组(P0.05),而 miR-144-3p inhibitor+si-PTEN 组的颗粒细胞凋亡比例显著低于 miR-144-3p inhibitor 组(P0.05)。结论 PCOS患者卵巢颗粒细胞 miR-144-3p 表达水平显著降低,而 PTEN 基因表达水平显著增高,进而促进 PCOS 患者卵巢颗粒细胞凋亡。【关键词】多囊卵巢综合征;卵巢颗粒细胞;

6、凋亡;miR-144-3p;PTEN【中图分类号】R711.6Expressions of miR-144-3p and Its Target Gene PTEN in OvarianGranule Cells and Their Functions in Patients with Polycystic OvarySyndromeSU Jing,ZHANG Rongxue,ZHONG Jixiang,QIU Fenglong,JIA Yuanyuan,XUE HuiyingDepartment of Reproductive Medicine,Huaian Women and Childre

7、n s Healthcare Hospital,Huaian,Jiangsu,223002,China【Abstract】Objective To investigate the expressions of miR-144-3p and its target gene PTENin ovarian granule cells and their functions in patients with polycystic ovary syndrome.MethodsTwenty patients with PCOS and 20 controls were recruited.Granulos

8、a cells were collected in bothgroups and the expression level of miR-144-3p in cells was analyzed.The target genes of miR-144-3pwere predicted by TargetScan database,and the binding relationship was verified by dual luciferasegene reporter assay.The human ovarian granulosa cells(KGN)were resuscitate

9、d and transfectedwith miR-144-3p mimic/mimic NC,or miR-144-3p inhibitor/inhibitor NC,or si-PTEN/siRNA-NC,and were then accordingly divided into 6 groups:miR-144-3p mimic group,mimic NCgroup,miR-144-3p inhibitor group,inhibitor NC group,si-PTEN and siRNA-NC group.Cell ap-optosis was detected by TUNEL

10、 assay.RT-PCR and Western blotting method were used to detect therelative expression levels of miR-144-3p and PTEN.ResultsRT-PCR results showed that the ex-pression level of miR-144-3p in the PCOS group was significantly lower than that in the control group(P0.05).Flow cytometry results showed that

11、the apoptosis rate of granulosa cells in the miR-144-3p mimic group was significantly lower than that in the mimic-NC group(P0.05),while the ap-optosis rate of granulosa cells in the miR-144-3p inhibitor group was significantly higher than that inthe inhibitor-NC group(P0.05).PTEN was predicted as t

12、he target gene of miR-144-3p by bioin-formatics analysis,and the luciferase gene reporter experiments had confirmed that miR-144-3pcould specifically bind to the PTEN-3 UTR and down-regulate the expression level of PTENgene.RT-PCR assay results showed that the expression level of PTEN mRNA in the PC

13、OS group wassignificantly higher than that in the control group(P 0.05),and was negatively correlated withthe expression level of miR-144-3p(r=-0.91,P0.001).The results of qRT-PCR and Westernblotting showed that the mRNA and protein expression levels of PTEN in the miR-144-3p mimicgroup were signifi

14、cantly lower than those in the NC mimic group(P0.05),while the mRNA andprotein expression levels of PTEN in the miR-144-3p inhibitor group were significantly higher thanthose in the inhibitor NC group(P0.05).Flow cytometry showed that the apoptosis rate of granu-losa cells in the si-PTEN group was s

15、ignificantly lower than that in the siRNA-NC group(P 0.05),while the apoptosis rate of granulosa cells in the miR-144-3p inhibitor+si-PTEN group wassignificantly lower than that in the miR-144-3p inhibitor group(P400 pg/mL,加用拮抗剂 0.25 mg/d,直至扳机日。扳机标准:当 1 个以上卵泡直径达到 18 mm 或卵泡直径17 mm 的卵泡2 个或者卵泡直径16 mm 的

16、卵泡3 个时,停用 Gn,肌肉注射重组人绒促性素250 g(艾551医学分子生物学杂志,2024,21(2):154-160 J Med Mol Biol,2024,21(2):154-160泽,默克雪兰诺)或 HCG(丽珠医药)5 000 IU。于注射后36 h 到38 h 在阴道 B 超引导下取卵。1.2.2标本采集和保存在体视镜下观察卵冠丘复合物,采用机械剥离法分离卵母细胞周围的部分颗粒细胞,用 PBS 缓冲液冲洗 1 次,3 000 r/min离心 5 min,弃上清,将卵丘颗粒细胞收集在无菌无酶的 EP 管中,置于-80 冷冻保存。1.2.3目的基因的相对表达量检测严格参照总RNA

17、提取试剂盒(北京天根公司)的说明方法提取颗粒细胞总 RNA,确定 RNA 的纯度及浓度。使用 cDNA 第一链合成试剂盒(北京天根)合成 cD-NA,Talent 荧光定量检测试剂盒进行 Real-TimePCR 扩增。反应程序:95 预变性 3 min,变性95 5 s,退火 60 10 s,延伸 72 15 s,循环40 次。miRNA-144-3p 选择 U6 为内参,PTEN 选择GAPDH 为内参,引物由上海生工生物公司合成,用 2-Ct法计算目的基因的相对表达量。1.2.4 双荧光素酶检测在 NCBI 数据库中查找磷酸酶-张力蛋白同源物(phosphatase and tensin

18、homolog,PTEN)的 3UTR 序列,设计相关引物并扩增,并合成相关质粒,将报告质粒 PTEN-WT 或PTEN-MUT 分别与 miR-144-3p 模拟物(miR-144-3p mimic)、模拟物阴性对照(mimic NC)进行混合,转染 HEK293T 细胞,4 h 后更换培养基,转染48 h 后,加入细胞裂解液,12 000 r/min 离心 3 5min,取上清,用双荧光素酶检测试剂盒检测荧光素酶活性。1.2.5 细胞转染人颗粒细胞(KGN)购买于中乔新 舟 公 司,miR-144-3p 模 拟 物(miR-144-3pmimic)、模拟物阴性对照(mimic NC)、mi

19、R-144-3p 抑制物(miR-144-3p inhibitor)、抑制物阴性对照(inhibitor NC)、慢 病 毒 si-PTEN 质 粒(si-PTEN)及慢病毒空载体质粒(siRNA-NC)购买于南京普诺恩公司。将卵巢颗粒细胞以 1 106个/孔的密度接种到 6 孔板中(每组 3 个重复),每孔中放 2 mL DMEM 完全培养基。待细胞生长到 80%90%密度时,更换培养基为 opti-MEM 优化培养基(不含血清)。将 10 L 的 Lipo 2000 和 4 L 100ng/L的miR-144-3pmimic/inhibitor、NC、si-PTEN、siRNA-NC 按照

20、实验分组分别添加到250 Lopti-MEM 培养基中,混合后,室温下孵育 20 min,进行细胞转染。4 h 后更换为完全培养基,48 h 后收集细胞。si-PTEN 组和 siRNA-NC 组加入嘌呤霉素筛选,通过持续筛选后获得稳定转染细胞株。1.2.6蛋白质印迹检测蛋白表达量各组细胞加入 SDS 裂解液,提取总蛋白并加热使蛋白变性,检测蛋白浓度后加样,蛋白电泳(电压 150 V,时间 55 min),将凝胶上的蛋白转膜至 NC 膜上,脱脂奶粉封闭 30 min,洗膜后丽春红染色并再次洗膜,分别孵育 PTEN、HSP90 一抗并在湿盒中孵育过夜;再次洗膜后孵育羊抗兔抗体(室温下孵 60mi

21、n),洗膜并用 BeyoECL Moon(极超敏 ECL 化学发光试剂盒)显影、拍照、分析各条带灰度值。1.2.7流式细胞仪检测细胞凋亡分别收集各组细胞按说明书(Annexinn V-FITC Apoptosis Detec-tion Kit,BD)进行染色,取 1 106个细胞用 1 mL1 binding buffer 重悬细胞后,取 100 L 重悬液分别加入 5 L Annexin V、5 L PI 室温孵育 15 20min,流式细胞仪进行检测。1.3 统计分析所有 实 验 数 据 采 用 SPSS 20.0 软 件 分 析,GraphPad Prism 8.0 软件作图。实验数据以

22、“平均值 标准差”表示。两组数据采用独立样本 t 检验分析,多组数据采用单因素方差分析,相关性分析采用 ANOVA 方差分析,以 P 0.05);BMI、AMH、LH 及 T 水平均有显著性差异(P0.05)(表 1)。表 1 两组患者一般情况比较组别年龄(岁)不孕(年)BMI(kg/m2)AMH(ng/mL)FSH(mIU/mL)LH(mIU/mL)E2(pmol/L)T(nmol/L)PCOS 组27.4 2.82.6 1.726.38 4.118.65 4.416.39 1.497.51 4.24130.05 64.11 2.12 0.75对照组27.3 3.43.4 2.422.72

23、3.043.67 2.376.50 1.583.28 1.49146.24 73.20 1.29 0.54t0.15-1.123.204.46-0.224.20-0.754.01P0.880.270.030.010.830.010.460.012.2 两组患者卵巢颗粒细胞 miR-144-3p 相对表达水平比较采用 RT-PCR 检测两组患者颗粒细胞中 miR-144-3p 的相对表达情况。结果显示与对照组相比,PCOS 组 miR-144-3p 呈低表达,差异有统计学意义651苏静,等.多囊卵巢综合征患者卵巢颗粒细胞 miR-144-3p 及其靶基因 PTEN 的表达及作用研究(P0.01)

24、(图 1)。2.3 miR-144-3p 对颗粒细胞凋亡的影响为了探讨 miR-144-3p 的表达水平对颗粒细胞凋亡 的 影 响,分 别 将 miR-144-3p mimic、mimicNC、miR-144-3p inhibitor 和 inhibitor-NC 对照转染人颗粒细胞,并采用流式细胞仪检测细胞的凋亡情况。结果显示 miR-144-3p mimic 组的细胞凋亡百分比显著低于 mimic-NC 组(P 0.05),miR-144-3pinhibitor 组的细胞凋亡水平显著高于 inhibitor-NC 组(P0.05)(图 2)。与 Control 组比较,P0.01。图 1

25、PCOS 组和对照组 miR-144-3p 相对表达水平比较1:miR-144-3p mimic 组;2:mimic-NC 组;3:miR-144-3p inhibitor 组;4:inhibitor-NC 组。P0.05,P0.01。图 2 miR-144-3p 表达水平对颗粒细胞凋亡的影响2.4 miR-144-3p 与 PTEN 的靶向验证利用 TargetScan 在线软件预测 miR-144-3p 的靶基因为 PTEN,并查找 miR-144-3p 在靶基因 PTEN的 3UTR 上的特异性结合位点。根据 NCBI 数据库查询 PTEN mRNA 的3UTR 序列信息,设计了包含mi

26、R-144-3p 种子序列结合位点片段的引物,构建了野生型重组质粒“PTEN-WT”和突变型重组质粒“PTEN-MT”。结果显示,与 NC mimic 组相比,PTEN 野生型 3UTR 的荧光素酶活性被 miR-144-3p显著抑制(P 0.05),故说明 miR-144-3p 能特异结合 PTEN-3UTR 并在分子水平下调PTEN 基因表达(图 3)。A:Targetscan 在线软件预测 miR-144-3p 与 PTEN 存在特异性结合位点;B:荧光素酶结合实验证实 miR-144-3p能特异结合 PTEN-3UTR 并下调 PTEN 基因表达。P0.05。图 3 miR-144-3

27、p 与 PTEN 的靶向验证2.5 PCOS 组和对照组 PTEN 相对表达水平及与 miR-144-3p 相关性分析 进一步在两组患者颗粒细胞中分析 PTEN 表达水平,RT-PCR 测定结果显示 PCOS 组 PTEN mRNA表达显著高于对照组,差异有统计学意义(P 0.05)。Sperman 相关性分析结果显示 miR-144-3p与 PTEN 表达水平呈负相关(r=-0.91,P 0.001)(图 4)。A:两组患者 PTEN 相对表达水平;B:两组患者 PTEN与 miR-144-3p 表达相关性分析。P0.001。图 4 两组患者 PTEN 相对表达水平及与 miR-144-3p

28、 相关性分析2.6 miR-144-3p 调控 PTEN mRNA 及蛋白的表达分别转染 miR-144-3p mimic、mimic NC、miR-144-3p inhibitor 和 inhibitor NC 转染颗粒细胞。72 h后收集细胞并做 qRT-PCR 及蛋白质印迹检测 PTENmRNA 的相对表达量及蛋白表达量。结果显示,与mimic NC 组相比,miR-144-3p mimic 组中 PTENmRNA 及蛋白表达量明显降低,差异有统计学意义751医学分子生物学杂志,2024,21(2):154-160 J Med Mol Biol,2024,21(2):154-160(P

29、0.05)。与 inhibitor NC 组相比,miR-144-3pinhibitor 组 PTEN mRNA 及蛋白表达量明显升高,差异有统计学意义(P 0.05)。以上结果表明miR-144-3p 可以抑制 PTEN 的表达(图 5)。2.7 干扰 PTEN 对卵泡颗粒细胞凋亡的影响在人颗粒细胞中分别转染 si-PTEN、siRNA-NC,并分为 si-PTEN 组和 siRNA-NC 组,流式细胞仪检测细胞凋亡情况。结果显示 si-PTEN 组颗粒细胞凋亡水平显著低于 siRNA-NC 组(P0.05)(图6)。1:miR-144-3p mimic 组;2:mimic-NC 组;3:m

30、iR-144-3pinhibitor 组;4:inhibitor-NC 组。P0.05,P0.01。图 5 miR-144-3p 调控 PTEN mRNA 及蛋白表达1:si-PTEN 组;2:siRNA-NC 组。P0.05。图 6 PTEN 对卵泡颗粒细胞凋亡的影响2.8 si-PTEN 可逆转 miR-144-3p inhibitor 对卵泡颗粒细胞凋亡的影响 为了进一步探索 miR-144-3p 是否通过 PTEN 调控颗粒细胞凋亡,将 si-PTEN 和 miR-144-3p inhibitor共转染人颗粒细胞 KGN。细胞凋亡检测结果显示miR-144-3p inhibitor+s

31、i-PTEN 组的颗粒细胞凋亡比例显著低于 miR-144-3p inhibitor 组(P 0.05)(图 7)。1:siRNA-NC+inhibitor NC 组;2:miR-144-3p inhibitor;3:miR-144-3p inhibitor+si-PTEN 组。P0.05,P0.01。图 7 si-PTEN 可逆转 miR-144-3p inhibitor 对卵泡颗粒细胞凋亡的影响3 讨论PCOS 是临床常见的内分泌及代谢紊乱性疾病,并影响了广大育龄妇女的身心健康,排卵障碍为该疾病的典型改变之一。但复杂的发病机制和高度的异质性,导致其临床治疗非常棘手8。既往研究表明,miRN

32、A 参与 PCOS 的病理、生理过程。卵泡液外泌体 miR-143-3p 和 miR-155-5p 拮抗 PCOS患者糖酵解介导的卵泡发育不良9。miRNA let-7i通过直接靶向 IMP2 抑制颗粒细胞增殖和雌二醇生成10。甚 至 部 分 miRNA(miR-27a,miR-196a,miR-423)与 PCOS 的遗传易感性密切相关11。因此,miRNA 可能是 PCOS 诊断及治疗的潜在靶点。本研究对 20 例 PCOS 患者的颗粒细胞进行研究,结果显示 miR-144-3p 在 PCOS 患者颗粒细胞中低表达,而 PTEN 在 PCOS 患者颗粒细胞中高表达。有研究在动物实验中也发现

33、 miR-144-3p 与 P-COS 的发生密切相关12。此外,有研究也发现miR-144 在多种肿瘤中表达下调,包括口腔鳞状细胞癌、甲状腺肿瘤、胆管癌等,进一步的研究均发851苏静,等.多囊卵巢综合征患者卵巢颗粒细胞 miR-144-3p 及其靶基因 PTEN 的表达及作用研究现 miR-144-3p 可能通过抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移来发挥抑癌作用13-15。值得的注意的是有学者发现在肥胖人群中 miR-144-3p 表达水平显著升高,证实 miR-144-3p 与肥胖密切相关16。本研究纳入的 PCOS 患者并没有进一步区分不同 BMI水平亚组间的差异,存在一定的局限性,后续将进一

34、步深入探讨。PTEN 位于染色体 10q23.31,有 9 个外显子和8 个内含子组成,编码的蛋白质含有 403 个氨基酸。PTEN 是一种具有双特异性磷酸酶活性的抑癌基因,作用广泛,参与众多生物学过程。本研究利用 TargetScan 在线软件预测 miR-144-3p 的靶基因为PTEN,在人颗粒细胞 KGN 分别转染 miR-144-3pmimic、mimic NC、miR-144-3p inhibitor、inhibitorNC 后,与对照组相比,转染了 miR-144-3p mimic的颗粒细胞中 PTEN mRNA 和蛋白表达水平明显降低,转 染 了 miR-144-3p inhi

35、bitor 的 颗 粒 细 胞 中PTEN mRNA 和蛋白表达水平明显升高,证实 miR-144-3p 可以负调控 PTEN 的表达,PTEN 为 miR-144-3p 靶点。有研究发现 PTEN 可以通过下调 FAK(focal adhesion kinase)和 P130 酪氨酸磷酸化水平,抑制 FAK 活性,降低整合素介导的细胞迁移,抑制肿瘤的侵袭和转移。此外,多项有关肿瘤的研究也证实 miR-144-3p 通过靶向 PTEN 影响包括PI3K/PKB/AKT 等在内的相关信号通路的活性,从而影响肿瘤细胞的细胞周期15,17-18,参与肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移19。有关 PCOS 的

36、研究发现 miR-144-3p 通过靶向HSP-70 调节颗粒细胞凋亡,参与 PCOS 的发生和发展20。本研究中,我们发现与 mimic NC 组相比,miR-144-3p mimic 组中颗粒细胞凋亡百分比显著下降;与 inhibitor NC 组相比,miR-144-3p inhib-itor 组颗粒细胞凋亡百分比显著升高。si-PTEN 和miR-144-3p inhibitor 共转染人颗粒细胞 KGN 后再次检测发现:与 miR-144-3p inhibitor 组相比,miR-144-3p inhibitor+si-PTEN 组颗粒细胞凋亡百分比显著下降,说明 si-PTEN 可

37、逆转 miR-144-3p inhibi-tor 对卵泡颗粒细胞凋亡的影响。以上结果表明miR-144-3p 可以通过负调控 PTEN 的表达参与 P-COS 患者的颗粒细胞的凋亡调控。综上所述,本研究中我们发现,PCOS 患者卵巢颗粒细胞中 miR-144-3p 低表达,导致其靶基因PTEN 表达上调,进而促进了 PCOS 患者颗粒细胞的凋亡,引起卵泡闭锁,导致 PCOS 患者稀发排卵、无排卵等排卵障碍。这表明 miR-144-3p 可以抑制颗粒细胞凋亡,调节卵泡发育,是 PCOS 的潜在治疗靶点。参考文献1 AZZIZ R,WOODS K S,REYNA R,et al.The preva

38、lenceand features of the polycystic ovary syndrome in an unse-lected populationJ.J Clin Endocrinol Metab,2004,89(6):2745-2749.2 GOODARZI M O,LOUWERS Y V,TAYLOR K D,et al.Replication of association of a novel insulin receptor genepolymorphism with polycystic ovary syndromeJ.FertilSteril,2011,95(5):17

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