实验研究
LncRNA Tsix在NMDA诱导小鼠视网膜兴奋性毒性模型中的表达及其意义
中华实验眼科杂志, 2021,39(8) : 676-685. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20200119-00033
摘要
目的

研究不同剂量N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)溶液对小鼠视网膜神经节细胞(RGCs)的损伤作用,并检测新型长链非编码RNA(lncRNA)Tsix在小鼠视网膜兴奋性毒性模型中的表达水平及其对视网膜和RGCs的保护作用。

方法

选取7~8周龄C57B6/J小鼠105只,采用随机数表法将小鼠随机分为正常对照组、2 mmol/L NMDA组、10 mmol/L NMDA组、20 mmol/L NMDA组和40 mmol/L NMDA组,每组21只。正常对照组小鼠右眼玻璃体腔内注入1 μl氯化钠溶液,不同剂量NMDA组分别注射相应剂量的NMDA溶液各1 μl。1周后,分别采用光相干断层扫描(OCT)、苏木精-伊红染色、视网膜铺片和免疫荧光染色法分析不同剂量NMDA组视网膜各层厚度、神经节细胞层(GCL)细胞数量和RGCs数量。采用RNAscope原位杂交技术检测不同剂量NMDA组GCL中lncRNA Tsix的表达。采用实时荧光定量PCR技术检测不同剂量NMDA组Tsix基因的转录本水平。

结果

OCT结果显示,2、10、20和40 mmol/L NMDA组视网膜全层厚度分别为(255.00±6.63)、(252.40±6.41)、(248.67±6.20)和(229.11±10.37)μm,较正常对照组的(269.60±20.01)μm明显变薄,差异均有统计学意义(均P<0.05)。苏木精-伊红染色结果显示,正常对照组小鼠GCL细胞排列均匀、紧密,呈单层,细胞核大而圆,NMDA注射后细胞出现体积不均和空泡,有核固缩现象。各剂量NMDA组GCL细胞数量随NMDA剂量的增加而显著降低,与正常对照组相比差异均有统计学意义(均P<0.05)。当NMDA浓度增至20 mmol/L时,GCL的细胞数量减少至正常对照组的一半。视网膜铺片结果提示,β3-微管蛋白阳性RGCs细胞数量随NMDA剂量的增加显著降低,与正常对照组比较差异均有统计学意义(均P<0.05);10 mmol/L NMDA组RGCs数量减少至正常对照组的一半。RNAscope结果显示,lncRNA Tsix主要在GCL细胞的细胞质中表达,且随着NMDA剂量的增加,表达lncRNA Tsix的阳性细胞率显著降低,各组总体比较差异有统计学意义(F=13.670,P<0.01)。实时荧光定量PCR结果验证Tsix随NMDA剂量的增加表达趋势与RNAscope结果一致。

结论

NMDA对视网膜厚度和RGCs的损伤呈剂量依赖性,小鼠视网膜lncRNA Tsix的表达主要集中在GCL细胞的细胞质,且转录本水平随着NMDA剂量的增加而降低,对RGCs发挥保护作用。

引用本文: 李亚红, 耿超, 黑凯文, 等.  LncRNA Tsix在NMDA诱导小鼠视网膜兴奋性毒性模型中的表达及其意义 [J] . 中华实验眼科杂志, 2021, 39(8) : 676-685. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20200119-00033.
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谷氨酸是中枢神经系统的一种兴奋性神经递质。过多的谷氨酸可作用于离子型或代谢型谷氨酸受体而导致兴奋性毒性。兴奋性毒性是阿尔兹海默病、帕金森病以及青光眼等神经退行性病变的重要致病因素[1,2]。N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid,NMDA)受体属于离子型谷氨酸受体,在视网膜中,其与NMDA结合起到与谷氨酸类似的生物学作用,进而引起视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells,RGCs)死亡[3]。研究表明,NMDA诱导的兴奋性毒性是糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)和青光眼等致盲眼病导致视网膜损伤的重要因素之一[3,4],但其具体的分子作用机制尚未完全明确。长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是转录本长度超过200 nt且不编码蛋白质的RNA分子。根据lncRNA与邻近基因的位置关系及其在基因组中的转录来源,可将其分为5类,即反义lncRNA、内含子lncRNA、基因间lncRNA、启动子lncRNA和非翻译区lncRNA[5,6]。反义lncRNA转录自蛋白编码基因的反义链,与正义链存在序列互补配对,通常情况下其可通过抑制正义链基因的转录而调控基因表达[7]。Tsix和Xist是2个位于X染色体的lncRNAs[8]Xist的转录产物可致X染色体失活;而其反义lncRNA Tsix可抑制Xist基因表达,二者共同调节胚胎早期发育过程中X染色体失活的生理过程[9,10]。本课题组先前的研究中,利用猴视网膜血管内皮细胞建立内层血-视网膜屏障的体外模型,并用高糖、高脂模拟糖尿病条件下的细胞外病理环境;高通量RNA测序结果显示,在高糖、高脂的刺激下,视网膜血管内皮细胞中lncRNA Tsix的表达水平较正常对照组显著降低[11],这提示高糖、高脂刺激在视网膜血管内皮细胞中造成的氧化应激可调控lncRNA Tsix的表达;在后续的功能学实验中,本课题组还发现在视网膜血管内皮细胞中过表达lncRNA Tsix,还可起到拮抗氧化应激、抑制细胞凋亡的作用。另一方面,NMDA及其受体所介导的信号通路亦可使视网膜神经元处于氧化应激状态。因此,我们提出假说:在NMDA介导的视网膜兴奋性毒性模型中,lncRNA Tsix在视网膜中的表达可能会发生改变。为证明此假说,本研究拟建立NMDA诱导的小鼠视网膜兴奋性毒性模型,并在此模型中检测lncRNA Tsix的表达水平,为进一步研究其在视网膜兴奋性毒性状态下对视网膜的保护作用提供分子基础。

 
 
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