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Nature子刊胎盘源性miR340



饮食失调(Eatingdisorders,ED)是一种严重影响人生活质量的精神疾病,多发于青春期前后的年轻女性,其中神经性厌食(Anorexianervosa,AN)是最常见的饮食失调症之一,约占精神病死亡率的10%。目前很多研究认为饮食失调主要与产前应激或损伤相关。产前应激(Prenatallystress,PNS),特别是母体宫内不良环境或营养状况(如高脂饮食)会对胎儿发育及远期健康产生较大影响。而胎儿感知宫内环境是通过胎盘实现的。尽管长久以来,胎盘一直被认为是一个“无性”器官,但由于它主要来自胎儿,具有与胎儿相同的遗传信息,因此对宫内环境刺激和胎儿激素响应存在性别差异。

胎盘是一个微小RNA(microRNAs,miRs)丰富表达的器官。大量研究证实胎盘源miRs异常表达在妊娠相关疾病的发生发展过程中发挥重要作用。在本研究中,作者成功构建了产前应激(PNS)和基于活动的厌食症(activity-basedanorexia,ABA)子代小鼠模型,通过胎盘miRs差异表达分析发现miR-与介导子代ABA发生方面相关,过表达miR-可大大增加子代ABA发生的概率。

下面,小编就带领大家一起了解一下胎盘源miR-是如何介导ABA敏感性的吧!

1ABA和PNS小鼠模型的构建

本文的作者为了模拟厌食,对青春期的小鼠进行了很有趣的实验—称之为ABAprotocol(图1A)。首先,作者让雌性小鼠先在转轮上奔跑,随后对其进行饲喂,该过程维持7天,使小鼠产生记忆性。之后,他们开始对小鼠进行限食。第8天,饲喂量下降,同时饲喂时间缩短为4小时。第9到12天,饲喂量下降同时饲喂时间缩短至3小时。到第13天停止实验。之后他们通过与正常饲喂和限食饲喂(无转轮运动)的小鼠在一系列指标下进行比较,包括体重的改变,食物卡路里的摄入,奔跑里程等,发现其中40%的小鼠具有ABA特征。之后,作者为了探究妊娠早期压力和患ABA之间的联系,他们在小鼠交配检到阴栓到GD.16.5之间对其实施PNS(产前应激),用于模拟母亲和胎儿产生的压力响应。之后他们对PNS子代和正常的雄性子代进行ABA实验(图1B),使子代产生厌食。

图1ABA和PNS小鼠模型

2ABA影响青春期雌性并可被PNS消除

ABA实验组可引起雌性小鼠体重和食物摄入量急剧下降(图2A)。在白昼期,ABA实验组会打破昼夜节律的跑轮模式并在限食阶段达到每天12km的奔跑里程(图2B)。先前研究证实厌食症患者或动物模型中下丘脑失调可引发黑皮素、神经营养和血清素系统以及HPA轴的改变。本研究中,作者挑选了部分代表性基因,如刺豚鼠相关肽(AgRP),黑皮质素受体4(Mc4R),5-羟色胺受体(Htr)1a,Bdnf,精氨酸血管加压素(Avp)和下丘脑泌素/进食素(Hcrt),分析发现,AgRP,Htr1a,Avp和Hcrt的表达在恢复的ABA动物模型中是失调的(图2C)。

对接受PNS实验的雌雄后代进行ABA实验,发现与之前的雌性厌食症小鼠相比,正常的雄性子代和PNS子代(雄性和雌性)都没有产生厌食症的表型,这说明所有的雄性子代小鼠和PNS处理的雌性子代小鼠对ABA是不敏感的(图2D)。

图2接受ABA和PNS实验的小鼠表型分析

3PNS下调胎盘中miR-的表达并受DNA甲基化调控

通过miRs微阵列和实时定量PCR分析结果发现,PNS胎盘中miR-的表达呈现显著下调(图3A)。原位杂交结果显示miR-表达于胎盘海绵层并主要定位于临近迷路层的一侧,该位置是母胎营养物质传输和激素产生的重要部位(图3B)。

为了进一步探究miR-是如何被PNS调控的,作者做了生物信息学相关分析,研究发现miR-位于Rnf基因的2号内含子中(图3C)。在N42细胞中添加DNA甲基转移酶抑制剂5-aza,可使miR-的表达显著升高,表明其表达受DNA甲基化调控(图3D)。研究还发现,位于miR-序列的两个CpG区域高度甲基化,特别是CpG2在PNS胎盘中具有比对照组更高的甲基化程度(图3E)。此外,全局超甲基化水平在雌雄胎盘以及PNS组和对照组之间也有显著差异(图3F)。

图3PNS通过DNA甲基化方式下调胎盘中miR-的表达

4MiR-可靶向调控胎盘中Nr3c1/GR、Cry2和H3f3b的表达

为了探究miR-调控ABA敏感性的分子机制,作者通过生物信息学方法预测了很多与胎盘结构和功能相关的靶基因,然后通过Taqman基因表达阵列和RT-PCR手段进行验证,最终发现Nr3c1/GR、Cry2和H3f3b这三个基因的表达与miR-的表达呈负相关(图4A-C)。为了进一步研究miR-和这些靶基因的关联性,作者采用慢病毒感染的方式敲降人绒毛膜癌细胞系BeWo中的miR-(图4D),结果发现Nr3c1/GR、Cry2和H3f3b这三个基因的蛋白水平均显著升高(图4E-G)。

图4miR-通过靶向GR、Cry2和H3f3b发挥功能

5MiR-与胎盘氨基酸转运蛋白基因的表达呈负相关

为了深入研究miR-在胎盘功能以及胎儿所暴露的宫内环境,作者分别对内源性高表达和低表达miR-的小鼠胎盘组织进行了RNAseq分析,并着重







































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