长分子RNA对我们的胃肠道收缩和移动食物的能力至关重要
在健康的平滑肌细胞中发现了大量的RNA 长分子,它赋予我们的血管强度和柔韧性,对于使食物通过胃肠道的持续收缩也必不可少。
如果没有 CARMN,一种长的非编码 RNA,这意味着它不产生蛋白质但确实有助于调节细胞活动,那么 30 英尺长的胃肠道就不会正常收缩。
佐治亚医学院药理学和毒理学系的血管生物学家Jiliang Zhou 博士说,这可能会导致部分未消化的食物被困住的痛苦甚至致命的情况。
“CARMN 是两个部位收缩力的关键调节器,当它不能发挥最佳功能时,我们就无法发挥最佳功能,”发表在《胃肠病学》杂志上的该研究的通讯作者 Zhou说。
他和他的同事于 2021 年在Circulation杂志上报道说,CARMN 是人类和小鼠血管中人类血管平滑肌细胞中唯一持续丰富的长链非编码 RNA。他们还发现它在动脉粥样硬化等血管疾病中的存在明显减少。而且,当他们在血管疾病小鼠模型中恢复到更正常的水平时,血管内的疤痕形成和不健康的细胞增殖会显着减少。
正是在这项工作中,科学家们意识到 CARMN 在胃肠道运动中的重要作用,其中包括我们的吞咽管或食道、胃和肠。
Zhou 指出,CARMN 实际上在胃肠道中似乎比在我们血管中的血液流动更重要,因为跳动的心脏是一种可以保持血液流动的力量。
“胃肠道平滑肌细胞收缩功能障碍的结果比血管平滑肌细胞严重得多。这对它们的持续功能至关重要,”Zhou 说。“你认为这是理所当然的,但如果它不这样做,你就有问题了。”
MCG 科学家说,虽然很明显胃肠道运动的问题可能是有问题的,甚至是致命的,但关于调节调节这种基本运动的平滑肌细胞的细节尚不清楚。
Zhou 和他的同事写道,内脏平滑肌细胞是胃肠道的一个组成部分,对所谓的运动或运动至关重要。该作用对于食物通过胃肠道的运动至关重要。运动障碍可导致不同程度的假性肠梗阻。根据MedlinePlus 的说法,在这种情况下,部分消化的食物会在肠道内堆积,导致腹部肿胀和疼痛、恶心、呕吐以及便秘或腹泻。膀胱是另一个中空器官,也可能受到影响,因此排尿能力也会受到影响,子宫也可能受到影响,子宫必须产生强大的收缩才能使婴儿出生。
当他们在胃肠道中发现这种意想不到的作用时,Zhou 和他的同事通过完全敲除 CARMN 来研究他们对血管平滑肌细胞的主要兴趣。他们发现,如果没有 CARMN,老鼠在 100% 的情况下将无法生存和/或出现腹胀,因为胃肠道不再按需要收缩。
“这是出乎意料的,”他说。他们会发现,CARMN 的缺失会导致多个基因的下调,这些基因能够产生收缩力,例如 Mylk,它是平滑肌细胞收缩的关键调节因子。它还扰乱了 GI 细胞的交流和协调行动,使它们能够“像管弦乐队一样”工作,使有意义的运动发生。相同的反应发生在小鼠模型和人类 GI 细胞中。Zhou 还说,这种损失妨碍了他们更好地理解血管平滑肌细胞中 CARMN 水平改变的长期后果。
他们的新发现表明需要一种工具来选择性地去除 CARMN。他们正在与Joe Miano博士、基因组编辑、分子生物学家和 J. Harold Harrison 医学博士、血管生物学杰出大学主席和Benard Ogola 博士、药理学家合作,共同探索基因编辑工具 CRISPR 等可能性。MCG血管生物学中心。他们还想探索更简单的潜在方法来提高 CARMN 水平,例如锻炼。
他们现在想观察假性肠梗阻患者 GI 细胞中的 CARMN,以确定它的表达是否较低,或者是否存在改变其功能的突变。
平滑肌细胞存在于身体通道的壁中,例如胃肠道以及膀胱等中空器官。Zhou 说,MCG 科学家的动物模型使他们能够精确定位 CARMN 的位置,而且它只存在于平滑肌细胞内。他指出,不同个体的 CARMN 表达和平滑肌细胞的特定位置可能存在一些差异。事实上,这种表达可能会发生变化,例如,在怀孕期间的子宫中。
毫无疑问,CARMN 的表达会随着年龄的增长而降低,但他们尚未对此进行探索。他们目前正在开发一种过度表达 CARMN 的小鼠模型,以观察这种极端情况的后果。他们现在还在探索 CARMN 在称为动脉瘤的血管弱点中的潜在作用,动脉瘤可能由动脉粥样硬化和感染等问题引起,并且可能破裂并可能致命。
2003 年结束的人类基因组计划表明,我们的绝大多数 RNA(如 CARMN)是非编码 RNA,尽管这些 RNA 迄今为止研究最少。
博士后研究员 Xiangqin He 博士是这项新研究的第一作者,并得到心脏协会博士后奖学金的支持。这项研究得到了国家心肺血液研究所的支持,并获得了 AHA 授予 Zhou 的著名研究者奖和转型项目奖。合著者和前博士后 Kunzhe Dong 博士现在是 MCG 佐治亚州免疫学中心的教员,是心脏协会职业发展奖的获得者。
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