牦牛心脏在缺氧和常氧条件下 lncRNA - miRNA - mRNA ceRNA 网络表达谱的综合分析：揭示高原适应分子机制

为探究牦牛心脏缺氧适应机制，研究人员分析了牦牛心脏冠状动脉血管平滑肌细胞（CASMCs）在缺氧和常氧下的 lncRNA - miRNA - mRNA ceRNA 网络，发现相关差异表达基因及通路，为理解牦牛缺氧适应分子机制提供依据。

　　

牦牛心脏缺氧适应机制研究：开启高原生命奥秘之门

在世界屋脊青藏高原，平均海拔超 4000 米，这里气压低、氧气稀薄、气候寒冷，是一片充满挑战的土地。在这片高原上，牦牛却能悠然自得地生活。与生活在低海拔地区的动物不同，牦牛长期暴露在缺氧环境中，却不会出现像低地动物迁移到高原时常见的右心肥大和右心衰竭等症状。这一神奇现象引发了科学家们浓厚的兴趣，为什么牦牛能在如此恶劣的环境中保持心脏健康呢？解开这个谜团，不仅有助于我们深入了解高原动物的适应机制，还可能为人类应对缺氧相关疾病带来新的启示。

甘肃农业大学的研究人员肩负起探索这一奥秘的重任。他们以牦牛心脏冠状动脉血管平滑肌细胞（CASMCs）为研究对象，开展了一项深入的研究，旨在揭示牦牛心脏在缺氧环境下的适应机制。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们打开了一扇了解高原生命奥秘的窗户。

在研究过程中，研究人员运用了多种先进技术。其中，转录组测序技术发挥了关键作用，它能够全面分析细胞中所有 RNA 的表达情况，帮助研究人员筛选出在缺氧和常氧条件下差异表达的 mRNA、lncRNA 和 miRNA。qRT - PCR 技术则用于验证测序结果的准确性，确保研究数据的可靠性。此外，研究人员还通过构建 ceRNA 网络，深入探究不同 RNA 之间的相互作用，进一步揭示缺氧适应的分子机制。

研究结果令人瞩目。首先，在细胞培养与鉴定方面，研究人员成功分离并培养出牦牛心脏 CASMCs，经鉴定，这些细胞纯度高，超过 98% 为平滑肌细胞。接着，他们研究了缺氧对 CASMCs 增殖的影响，发现缺氧能够显著促进 CASMCs 的增殖。CCK - 8 细胞增殖实验和 western - blot 检测结果均表明，与常氧组相比，缺氧组细胞增殖速率更高，且缺氧促进了增殖细胞核抗原（PCNA）蛋白的表达。

在 RNA 质量检测与测序方面，研究人员对常氧和缺氧组细胞提取的 RNA 进行质量检测，结果显示所有 RNA 样本均无明显降解，成功通过质量检验。随后，利用 Illumina 测序技术构建了 6 个 cDNA 文库并进行高通量测序，获得了高质量的数据。通过分析，共鉴定出 285 个差异表达的 lncRNA（DElncRNAs）、835 个差异表达的 mRNA（DEmRNAs）和 126 个差异表达的 miRNA（DEmiRNAs）。

进一步的 GO 富集分析表明，这些差异表达基因主要富集在细胞外基质成分、分子功能调节、免疫系统过程、代谢过程和细胞发育过程等方面。KEGG 通路富集分析则发现，DEGs 主要参与 TGF - β 信号通路、MAPK 信号通路、cAMP 信号通路、mTOR 信号通路和 PI3K - Akt 信号通路等。

为了深入了解 lncRNAs 和 miRNAs 对牦牛心脏 CASMCs 的调控作用，研究人员构建了 mRNA - miRNA - lncRNA 共表达网络。在这个复杂的网络中，研究人员发现了许多关键的调控关系。例如，DDIT4 基因的表达受到 7 个 miRNA 和 148 个 lncRNA 的调节，EGLN3 基因受 3 个 miRNA 和 108 个 lncRNA 的调控。

最后，研究人员通过 qRT - PCR 对部分差异表达基因进行验证，结果显示 qRT - PCR 与 RNA - seq 分析平台的相对表达水平趋势一致，证明了 RNA - seq 结果的可靠性。

在研究结论与讨论部分，研究人员指出，缺氧促进牦牛心脏 CASMCs 增殖，表明其在牦牛心脏缺氧适应过程中发挥重要作用。通过对 DElncRNAs、DEmRNAs 和 DEmiRNAs 的分析，揭示了牦牛心脏缺氧适应的复杂分子机制。KEGG 通路富集分析发现的相关信号通路，为进一步研究牦牛缺氧适应提供了重要线索。构建的 ceRNA 网络则为理解差异基因在缺氧适应中的功能提供了新的视角。

这项研究首次报道了牦牛心脏 CASMCs 在缺氧和常氧条件下 mRNA、lncRNA 和 miRNA 的表达差异，并构建了 ncRNA 的差异调控网络。研究结果为探索影响牦牛心脏血管缺氧适应功能的 ncRNA 关键分子提供了基础研究方向，有助于推动对牦牛缺氧适应分子机制的深入理解，为未来开发增强生物体缺氧耐受性的治疗靶点提供了理论依据。它就像一把钥匙，为我们打开了通往高原生命奥秘的大门，让我们对高原生物的适应机制有了更深入的认识，也为人类健康领域的研究带来了新的希望。