Changes of MicroRNA Expression and Apoptosis in Endometrial Glandular Epithelial Cells under Hypoxic
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摘要:目的 探究缺氧环境下子宫内膜腺上皮细胞(endometrial glandular epithelial cell, EEC)中微RNA(micro-RNA,miRNA)表达谱变化及其对凋亡的影响。方法 取对数生长期EEC,接种至六孔板(1×105个细胞/孔)并随机分为缺氧组和对照组。缺氧组、对照组分别置于缺氧环境(O2∶N2∶CO2体积比为1∶94∶5)和正常氧环境(O2∶CO2体积比为95∶5)中培养。培养4 h后收集细胞,加入Trizol并提取总RNA。采用高通量测序法测定两组EEC中miRNA表达谱变化,采用实时荧光定量PCR(realtime fluorescence quantitative polymerase chain reaction, RT-PCR)法检测miR-7704、miR-7974基因表达水平,采用流式细胞术检测EEC凋亡情况,采用蛋白印迹法(Western blot)检测p53和凋亡相关蛋白表达变化。结果 高通量测序对21种常见miRNA表达水平检测后发现,与对照组比较,缺氧组EEC中16种miRNA表达上调,5种miRNA表达下调;其中对照组表达丰度较高的miR-7704和miR-7974在缺氧组表达下降最为显著(P均<0.05)。RT-PCR结果显示,与对照组比较,缺氧组EEC中miR-7704和miR-7974相对表达量分别降低20%、80%。流式细胞术检测结果显示,缺氧组早期凋亡率及晚期凋亡率均高于对照组(P均<0.001)。Western blot检测结果显示,与对照组比较,缺氧组EEC中p53表达升高,抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2表达降低(P均<0.05)。结论 缺氧环境可诱导EEC中miRNA表达谱改变,其中以miR-7974表达下调最为显著。p53可能是miR-7974的靶蛋白,缺氧诱发的EEC凋亡可能通过下调miR-7974水平而促进p53表达实现。Abstract:Objective To explore the changes in the transcription levels of microRNAs(miRNAs) in endometrial glandular epithelial cells (EECs) under hypoxia and their effects on apoptosis.Methods EECs were seeded into six-well plates in logarithmic growth phase(1×105 cells/well), and divided into two groups: hypoxia group and control group. The cells in both hypoxia group and the control group were placed in a hypoxic environment (the volume ratio of O2∶N2∶CO2 was 1∶94∶5) and cultured in normoxic environment (O2∶CO2 volume ratio of 95∶5). All cells were collected after they were cultured 4 h, and Trizol was added into the cells and total RNAs were extracted. High-throughput sequencing was used to detect the changes of miRNAs expression profiles in the two groups of EECs. Subsequently, realtime fluorescence quantitative polymerase chain reaction (RT-PCR) was used to detect the gene expression of miR-7704 and miR-7974. Flow cytometry was used to detect the apoptosis of EECs. The protein expression changes of p53 and apoptosis-related proteins were detected by Western blot.Results High-throughput sequencing detected the expression levels of 21 common miRNAs. Compared with the control group, 16 miRNAs were up-regulated and 5 miRNAs were down-regulated in the EECs of the hypoxia group; the expression of miR-7704 and miR-7974 decreased most significantly in the hypoxia group(all P < 0.05). RT-PCR results showed that compared with the control group, the relative expression levels of miR-7704 and miR-7974 in EECs of the hypoxia group decreased by 20% and 80%, respectively. The results of flow cytometry showed that the ratio of early apoptotic cells and late apoptotic cells in the hypoxia group was higher than that in the control group (all P < 0.001). The results of Western blot showed that the expression of p53 in EECs in the hypoxia group increased, and the expression of the anti-apoptotic protein B-cell lymphoma-2 decreased compared with the control group(all P < 0.05).Conclusions Hypoxic environment can induce changes in the expression profile of miRNAs in EECs, among which the down-regulation of miR-7974 is the most significant. p53 may be the target protein of miR-7974, and hypoxia-induced EEC apoptosis may be achieved by down-regulating the level of miR-7974 and promoting the expression of p53.
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Keywords:
- endometrial glandular epithelial cells /
- hypoxic /
- miR-7704 /
- miR-7974 /
- apoptosis
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炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一种慢性肠道炎症性疾病,近年来该病在我国的发病率呈上升趋势[1]。既往报道显示,IBD发生机制与遗传、环境、免疫等因素改变引发的消化道微生态紊乱密切相关[2-3]。幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, Hp)是慢性胃炎、消化性溃疡、胃癌的重要促进因素,其在我国人群中具有较高的感染率。2021年一项荟萃分析指出,我国一般人群中Hp感染率约为44.2%(95% CI: 43.0%~45.5%),总感染人数约为5.89亿[4]。作为消化道最常见的病原体,Hp感染与IBD的相关性逐渐受到临床关注,并进行了多方面探索。Meta分析显示,亚洲人群中IBD患者Hp感染率显著低于一般人群(RR=0.48,95% CI: 0.43~0.54)[5]。有研究认为,Hp感染可促进下消化道有益菌定植,从而对肠道炎症具有缓解作用[6-8]。目前IBD患者与Hp感染的相关性仍缺乏深入研究,且既往报道对IBD与Hp感染相关危险因素的探究,主要集中于IBD患者人口学特点(如年龄、性别、用药史)和疾病特征(如疾病活动度、病变范围)等因素的分析,极少涉及社会经济因素及生活方式对IBD患者发生Hp感染风险的影响。鉴于我国庞大的Hp感染人数及逐渐攀升的IBD患者数目,有必要进一步了解我国IBD患者Hp感染现状及其危险因素。本研究通过病例对照研究,探究IBD患者Hp感染率,并初步分析其发生Hp感染的危险因素,以期为此类人群进行抗Hp治疗提供参考。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
本研究通过问卷调查的形式展开病例对照研究。其中病例组来自北京协和医院长期随访的IBD患者,对照组来自北京市社区居民(通过医院/社区随访、健康宣教、义诊或免费体检招募)。病例组纳入标准:(1)年龄≥18岁;(2)依据《炎症性肠病诊断与治疗的共识意见》[9]确诊为IBD且规范化治疗、随访≥1年。排除标准:(1)调查问卷涉及的信息存在明显缺失;(2)合并肠道其他疾病;(3)合并其他自身免疫性疾病,如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮。对照组纳入标准:(1)年龄≥18岁;(2)在北京有固定居住地且连续生活超过6个月。排除标准:(1)有既往抗Hp治疗史;(2)合并IBD或其他自身免疫性疾病。
本研究已通过北京协和医院伦理审查委员会批准(审批号:JS-2499),研究对象均签署知情同意书。
1.2 研究方法
病例组IBD疾病信息来自北京协和医院管理信息系统。2020年1月1日—12月31日向两组人群发放电子调查问卷,并于1个月内进行电话随访(确保问卷信息无遗漏)。记录研究对象一般资料(性别、年龄、婚姻状况等)、Hp感染相关信息(治疗情况、依从性等)、环境因素(吸烟/饮酒史、饮用水来源、体力劳动强度等)、家庭人口、家庭人均月收入、长期共餐者Hp感染情况。Hp感染的诊断方式为C13/C14呼气试验或快速尿素酶试验或血清学抗体检测,任一检测出现阳性即为Hp感染[10]。体力劳动强度[11]:Ⅰ级(轻度):以静坐为主,如文员;Ⅱ级(中度):需经常站立或行走,如售货员、教师、医生;Ⅲ级(重度):需经常站立或搬运物体,如厨师、护士;Ⅳ级(极重度):经常进行负重工作,如农民、搬运工。对于IBD患者而言,调查的环境因素均为起病前,即初次消化道症状出现前。
1.3 样本量估算
拟按照1∶15的比例进行病例对照匹配。预期IBD患者Hp感染的相对危险度为0.48,对照人群Hp阳性率为45%;检验水准α为0.05,把握度(1-β)为90%,经估算IBD患者、对照人群最低所需样本分别为125例、1875例。
1.4 统计学处理
采用SPSS 23.0软件进行统计学分析。年龄为非正态分布计量资料,以中位数(四分位数)表示,组间比较采用Mann-Whitney U检验。性别、吸烟、饮酒、体力劳动情况等计数变量以频数(百分数)表示,无序计数资料的组间比较采用卡方检验或Fisher精确概率法;有序计数资料的组间比较采用Mann-Whitney U检验。应用R 3.5.2软件中“MatchIt”R包的最近邻匹配法对IBD患者与社区居民进行1∶15匹配,设置卡钳值为0.02(病例组与对照组配对时概率上允许的误差),并采用匹配前后倾向性评分直方图评价匹配效果。倾向性评分法变量选取标准:两组间差异有统计学意义且已被证实可影响Hp感染。以P<0.05为差异具有统计学意义。
2. 结果
2.1 一般临床资料
共入选符合纳入和排除标准的IBD患者129例、社区居民2621例。IBD患者与社区居民的年龄、性别比例、体质量指数、吸烟史、体力劳动强度、家庭人均月收入等存在统计学差异。由于年龄、性别为已报道的Hp感染影响因素,本研究以此2个参数作为匹配因素与社区居民进行倾向性评分匹配。最终纳入IBD患者122例、社区居民1739例。倾向性评分匹配后两组人群基线资料比较结果见表 1,匹配后两组人群倾向性评分直方图高度一致(图 1)。
表 1 倾向性评分匹配后IBD患者与社区居民基线资料比较指标 IBD患者(n=122) 社区居民(n=1739) P值 年龄[M(P25, P75),岁] 40(31, 51) 45(34, 54) 0.055 性别[n(%)] 0.109 男 76(62.3) 949(54.6) 女 46(37.7) 790(45.4) BMI[n(%)] <0.001 <18.5 kg/m2 27(22.1)* 73(4.2) 18.5~<24.0 kg/m2 63(51.6) 659(37.9) 24.0~<28.0 kg/m2 25(20.5) 650(37.4) ≥28.0 kg/m2 7(5.7)* 357(20.5) 吸烟史[n(%)] <0.001 目前吸烟 11(9.0)* 482(27.7) 曾吸烟(已戒) 25(20.5)* 87(5.0) 无 86(70.5) 1170(67.3) 饮酒史[n(%)] >0.999 规律饮酒 14(11.5) 197(11.3) 无规律饮酒 108(88.5) 1542(88.7) 体力劳动强度[n(%)] <0.001 轻度 79(64.8)* 505(29.0) 中度 28(23.0)* 674(38.8) 重度 10(8.2)* 502(28.9) 极重度 5(4.1) 58(3.3) 家庭人均月收入[n(%)] 0.456 <1000元 2(1.6) 28(1.6) 1000~5000元 42(34.4) 694(39.9) >5000元 41(33.6) 472(27.1) 不详 37(30.3) 545(31.3) 婚姻状况[n(%)] 0.076 未婚 31(25.4) 288(16.6) 已婚 89(73.0) 1414(81.3) 丧偶 0(0) 11(0.6) 离婚 2(1.6) 26(1.5) 家庭人口[n(%)] 0.365 1人 5(4.1) 38(2.2) 2~3人 80(65.6) 1194(68.7) ≥4人 37(30.3) 507(29.2) IBD:炎症性肠病;BMI:体质量指数;*组间比较存在统计学差异 图 1 两组人群匹配前后倾向性评分直方图A. IBD患者匹配前;B.社区居民匹配前;C. IBD患者匹配后;D.社区居民匹配后
IBD:同表 12.2 IBD患者Hp阳性率
IBD患者Hp阳性16例(13.1%,16/122),社区居民Hp阳性743例(42.7%,743/1739)。卡方检验显示,IBD患者Hp阳性率显著低于社区居民(P<0.001)。两组Hp阳性率均随年龄增高呈逐渐升高趋势,但组内比较差异均无统计学意义(P均>0.05),见图 2。在IBD患者中,男性Hp阳性7例(9.2%,7/76),女性Hp阳性9例(19.6%,9/46),二者Hp阳性率无统计学意义(P=0.101)。社区居民中,男性Hp阳性436例(45.9%,436/949),女性Hp阳性307例(38.9%,307/790),二者Hp阳性率存在显著差异(P=0.003), 见图 3。
图 2 不同年龄段IBD患者及社区居民Hp阳性率比较A.社会居民;B.IBD患者
IBD:同表 1;Hp:幽门螺杆菌16例Hp阳性IBD患者中,9例接受抗Hp治疗(其中5例治疗后复查),7例未予以抗Hp治疗(其中5例未治疗原因为“医生认为不必治疗”)。接受预防Hp感染宣教11例、接受Hp感染筛查时机及方式宣教3例。
2.3 IBD患者发生Hp感染的危险因素
IBD患者中,Hp阳性者长期共餐者Hp感染的比例显著高于Hp阴性者(43.8%比18.9%,P=0.006),两组年龄、性别比例、IBD疾病类型等均无显著差异(P均>0.05),见表 2。
表 2 Hp阳性与Hp阴性IBD患者临床资料比较指标 Hp阳性(n=16) Hp阴性(n=106) P值 年龄[M(P25, P75),岁] 43(38, 58) 40(29, 50) 0.110 性别[n(%)] 0.165 男 7(43.8) 69(65.1) 女 9(56.3) 37(34.9) BMI[n(%)] 0.878 <18.5 kg/m2 4(25.0) 23(21.7) 18.5~<24.0 kg/m2 9(56.3) 54(50.9) 24.0~<28.0 kg/m2 2(12.5) 23(21.7) ≥28.0 kg/m2 1(6.3) 6(5.7) IBD疾病类型[n(%)] 0.602 溃疡性结肠炎 10(62.5) 52(49.1) 克罗恩病 5(31.3) 44(41.5) 疾病类型待定 1(6.3) 10(9.4) 婚姻状况[n(%)] 0.423 未婚 2(12.5) 29(27.4) 已婚 14(87.5) 75(70.8) 丧偶 0(0) 0(0) 离婚 0(0) 2(1.9) 家庭人均月收入[n(%)] 0.398 <1000元 1(6.2) 1(0.9) 1000~5000元 7(43.8) 35(33.0) >5000元 5(31.2) 36(40.0) 不详 3(18.8) 34(32.1) 体力劳动强度[n(%)] 0.283 轻度 9(56.3) 70(66.0) 中度 3(18.8) 25(23.6) 重度 3(18.8) 7(6.6) 极重度 1(6.3) 4(3.8) 饮用水来源[n(%)]† 0.505 自来水 6(37.5) 24(22.9) 白开水 6(37.5) 36(34.3) 桶装水/公共饮用水 4(25.0) 38(36.2) 瓶装水 0(0) 7(6.7) 长期共餐者Hp感染[n(%)] 0.006 是 7(43.8)* 20(18.9) 否 0(0)* 32(30.2) 不详 9(56.3) 54(50.9) 家庭人口[n(%)] 0.199 1人 1(6.3) 4(3.8) 2~3人 13(81.3) 67(63.2) ≥4人 2(12.5) 35(33.0) 吸烟史[n(%)] 0.411 目前吸烟 0(0) 11(10.4) 曾吸烟(已戒) 2(12.5) 23(21.7) 无 14(87.5) 72(67.9) 饮酒史[n(%)] >0.999 规律饮酒 2(12.5) 12(11.3) 无规律饮酒 14(87.5) 94(88.7) IBD、BMI:同表 1;Hp:同图 2; *组间比较存在统计学差异;†Hp阴性患者存在1例缺失 3. 讨论
鉴于IBD在我国仍属于少见疾病,本研究基于病例对照研究和倾向性评分法,探究了IBD患者的Hp感染率,并初步分析了其发生Hp感染的危险因素。结果显示IBD患者Hp阳性率显著低于社区居民(13.1%比42.7%,P<0.001)。单因素分析显示,Hp阳性者长期共餐者Hp感染的比例显著高于Hp阴性者(43.8%比18.9%,P=0.006),提示共餐者Hp阳性可能是IBD患者发生Hp感染的危险因素。
3.1 IBD患者Hp感染率
IBD与Hp感染的相关性是临床研究的热点之一,国内外已针对IBD患者Hp感染情况展开了探索性研究,其中el-Omar等[12]是最早进行此类研究的学者。其在研究中纳入了110例IBD患者及100例年龄、性别与之相匹配的住院患者为对照,结果显示IBD患者Hp阳性率显著低于对照人群(22% 比52%,P<0.002)。Ding等[13]基于上海仁济医院260例IBD患者及年龄、性别与之匹配的520名健康人群开展了一项病例对照研究,结果显示克罗恩病、溃疡性结肠炎患者Hp感染率分别为10.6%和12.8%,均显著低于健康人群(29.8%)。本研究基于病例对照研究,采用倾向性评分法平衡基线资料,旨在大样本人群中探索IBD患者Hp感染现况,结果显示IBD患者Hp阳性率为13.1%,较社区居民显著降低(42.7%),进一步验证了上述结论。IBD患者Hp感染率较低可能与其应用抗生素相关。随IBD病情进展或出现并发症,使用抗生素治疗的比例升高,可能导致其发生Hp感染的风险降低。
本研究社区居民人群Hp阳性率为42.7%,且男性人群Hp阳性率高于女性,与2021年荟萃分析结果(44.2%)基本一致[4],提示我国一般人群尤其男性群体仍面临较高的Hp感染风险,Hp防治仍面临严峻考验。应加强我国居民Hp感染途径、转归及危害等相关知识健康宣教,倡导推行公筷或分餐制,以降低Hp感染风险以及由其导致的疾病负担。
3.2 IBD患者发生Hp感染的危险因素
既往荟萃分析提示,IBD患者Hp感染风险与年龄具有一定相关性,且此种现象在亚洲人群中更为显著[14]。针对IBD治疗药物与Hp感染风险的研究发现,使用抗生素(OR=0.22)或糖皮质激素(OR=0.30)可降低IBD患者感染Hp的风险,在使用美沙拉嗪治疗者中也可观察到类似现象(OR为0.41~0.51)[15],但此种相关性研究证据尚不充分,需进一步明确。本研究中,克罗恩病患者的Hp阳性率较溃疡性结肠炎患者降低(10.2%比16.1%),可能与克罗恩病患者易合并机会性细菌感染、使用抗生素周期更长有关。因此,IBD患者进行抗Hp治疗时,需考虑其年龄及既往用药等情况。
目前基于亚洲IBD患者Hp感染的荟萃分析多聚焦于人口学特征及IBD疾病特征与Hp感染的关系,极少涉及生活习惯或社会经济学相关因素。本研究显示,长期共餐者Hp感染是IBD患者出现Hp阳性的危险因素,提示临床在对IBD患者进行Hp感染相关知识宣教时,应针对其共餐者感染状况进行询问并予以治疗指导。目前认为IBD发生与社会经济发展及饮食西方化具有一定相关性[16]。虽然本研究未得到经济因素及饮用水来源等因素与Hp感染相关的阳性结果,可能与IBD患者病例数较少有关。
3.3 IBD患者发生Hp感染后抗Hp治疗策略
IBD患者发生Hp感染后是否需进行抗Hp治疗尚未达成共识。基于中国台湾和丹麦的研究提示,Hp阳性患者的克罗恩病发病率低于Hp阴性患者(HR=0.59,95% CI:0.36~0.96),且Hp阳性人群抗Hp治疗后其IBD发病风险增加[17-18],提示Hp感染可能对IBD具有保护作用。Zhong等[19]研究认为,根除Hp治疗可能增加IBD复发风险(OR=1.41, 95% CI:1.25~1.58)。相关作用机制:Hp可通过抑制炎症因子分泌,上调调节性T细胞、B细胞及树突状细胞水平并诱导肠道菌群改变等途径直接或间接对IBD发病或疾病进展发挥保护作用[20-21]。
但作为世界卫生组织认定的Ⅰ类致癌物,Hp感染不仅与胃癌具有明确相关性,且可能增加结直肠腺瘤/癌发生风险[22];此外,随病程延长IBD诱发结直肠癌的风险亦随之升高。因此,IBD患者进行抗Hp治疗时,应基于个体化原则全面考虑,目前的建议:(1)积极控制Hp感染的危险因素;(2)IBD患者合并Hp感染后,若IBD处于活动期,应权衡Hp感染对IBD病情的影响,并评估Hp感染可能诱发恶性疾病的风险(如肠化生、胃癌)[23],以合理制定治疗策略。本研究16例发生Hp感染的IBD患者,经临床判定后5例无需进行抗Hp治疗,亦体现了个体化诊疗的理念。此外,由于长期共餐者Hp感染是IBD患者Hp阳性的影响因素,应注意对IBD患者长期共餐人员进行Hp感染筛查及抗Hp治疗。
本研究局限性:(1)临床资料主要通过问卷调查的方式收集,可能存在一定程度的信息偏倚;(2)受病例对照研究固有局限性的影响,无法确定Hp感染与IBD的因果关系;(3)部分指标亚组分析时样本较小(表 2),可能导致检验结果不稳定;(4)受限于样本量,未进行IBD患者发生Hp感染危险因素的多因素Logistic回归分析。
综上,IBD患者Hp感染率相对降低,此类人群发生Hp感染可能与其长期共餐者Hp阳性相关。IBD患者是否进行抗Hp治疗,需权衡利弊,结合患者的基础状况、IBD病情及罹患消化性溃疡、胃癌等风险评估结果作出个体化干预策略。未来仍有必要开展前瞻性大样本研究进一步明确Hp感染及其治疗与IBD的因果关系,以辅助患者的临床管理。
【方法学点评】
中国医学科学院北京协和医院消化内科杨红教授
IBD在我国的发病率逐年增加,但其发病机制并不十分清楚。开展IBD与Hp感染相关性研究,有助于IBD的临床诊疗。病例对照研究是最常用的流行病学分析方法之一,也是临床医生易掌握、易开展的一种研究类型,可为病因研究提供线索。但作为回顾性研究,病例对照研究无法得出Hp感染与IBD发生、进展的因果关系;且在信息收集过程中易产生偏倚(如暴露怀疑偏倚、回忆偏倚等),需研究者在研究设计、实施、分析过程中注意控制和甄别,以减少混杂因素的干扰。本研究通过倾向性评分法,以IBD患者与对照人群中存在统计学差异且已报道可影响Hp感染的因素进行了基线资料匹配,一定程度上有助于减小偏倚,提高研究结果的信度。
作者贡献:王含必负责研究设计、数据分析、论文撰写;窦帅杰负责实验实施、数据分析、论文撰写;刘思邈、张婉玉、刘美芝负责实验实施;邓成艳为项目总负责人,指导研究设计、论文写作及修改。利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突 -
图 3 缺氧组和对照组EEC中miR-7704和miR-7974相对表达量的柱状图
EEC:同图 2;与对照组比较,*P<0.05,* * P<0.001
表 1 RT-PCR引物序列
引物 序列(5′→3′) snoRNA202 上游引物:ACACTCCAGCTGGGGCTGTACTGACTTGATG 下游引物:CTCAACTGGTGTCGTGGAGTCGGCAATTCAGTTGAGCATCAGAT URP-R TGGTGTCGTGGAGTCG miR-7974 上游引物:ACACTCCAGCTGGGAGGCTGTGATGCTCCCT 下游引物:CTCAACTGGTGTCGTGGAGTCGGCAATTCAGTTGAGGGGCTCAG miR-7704 上游引物:ACACTCCAGCTGGGCGGGGTCGGCGGC 下游引物:CTCAACTGGTGTCGTGGAGTCGGCAATTCAGTTGAGCACGTCGC RT-PCR:实时荧光定量聚合酶链式反应 -
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