$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
ביטוי של NEAT1 וערכו האבחנתי
בהשוואה לקבוצת הביקורת הבריאה (HC), רמות הביטוי של NEAT1 בחולי IBS-D היו גבוהות באופן משמעותי (P < 0.0001; איור 1A). השטח תחת העקומה (AUC) של NEAT1, כפי שמוצג בעקומת מאפייני תפעול המקלט (ROC), היה 0.867 (95% CI: 0.821–0.913). הספציפיות שלו הייתה 75.9%, בעוד שהרגישות הייתה 84.5% (איור 1B). נתונים אלו מרמזים כי ביטוי חריג של NEAT1 בסרום של חולים עם IBS-D עשוי לשמש כסמן ביולוגי אבחנתי חדש למצב זה.
בנוסף, הושוו הנתונים הקליניים של מטופלים בקבוצת הבריאים ובקבוצת IBS-D. התוצאות לא הראו הבדלים משמעותיים בין שתי הקבוצות בגיל, במין או במאפיינים אחרים (P > 0.05). עם זאת, נמצאו הבדלים משמעותיים ב-HADS, בתדירות יציאות ובמרקם הצואה (P < 0.0001, Table 2). בנוגע לתדירות הכאבים הבטניים, 69 מטופלים חוו תסמינים במשך ≥ 5 ימים, המהווים 59.48% מהמקרים. בנוגע לחומרת הכאבים הבטניים, ל-72 מטופלים היה ציון של ≥ 5, המהווה 62.07% (Table 2). משמעות הדבר היא שמטופלים עם IBS-D ניתנים להבחנה בבירור מקבוצת הביקורת על סמך תסמיניהם. בהינתן הקשר הקליני בין רמות גבוהות של NEAT1 לתסמיני IBS-D, חקרנו לאחר מכן את ההשפעה התפקודית של NEAT1 על שלמות מחסום המעי באמצעות מודל תאי Caco-2 שטופלו ב-LPS.
השפעות של רמות נמוכות של NEAT1 על נזק למחסום המעי ותגובות דלקתיות בתאי Caco-2 שטופלו ב-LPS
כדי לדמות את הליקוי בתפקוד מחסום המעי ואת הדלקת בדרגה נמוכה הנצפים ב-IBS-D, טיפלנו תאי Caco-2 ב-LPS. כאשר LPS הוסף לתאים, רמות NEAT1 עלו בהשוואה לקבוצת הביקורת. לאחר טרנספקציה עם si-NEAT1, רמת NEAT1 ירדה באופן ניכר בהשוואה לקבוצת ה-LPS + si-NC (P < 0.0001, איור 2A). טיפול ב-LPS הפחית את חיוניות התאים והגביר את האפופטוזיס ביחס לקבוצת הביקורת. לאחר השתקה של NEAT1, חיוניות התאים עלתה ושיעור האפופטוזיס ירד בהשוואה לקבוצת ה-LPS + si-NC (P < 0.001; איור 2B,C). לאחר השתקה של NEAT1, ערכי ה-TEER שהופחתו על ידי LPS שוחזרו באופן משמעותי (P < 0.0001, איור 2D). LPS הפחית את ביטוי ה-mRNA של ZO-1 ואוקלודין והגביר את ביטוי הקלאודין-2 ביחס לביקורות, בעוד שהשתקה של NEAT1 הפכה את שינויים אלו (P < 0.001, איור 2E-G). טיפול ב-LPS יכול להוביל לתגובה דלקתית בתאים. רמות הגורמים הפרו-דלקתיים TNF-α, IL-6, IL-8 ו-IL-1β בתאים היו גבוהות יותר מאשר בקבוצת הביקורת. לאחר השתקה של NEAT1, תכולת הגורמים הפרו-דלקתיים בתאים ירדה באופן משמעותי בהשוואה לקבוצת ה-si-NC (P < 0.0001, איור 3A-D). נתון זה מרמז כי רמות נמוכות של NEAT1 מפחיתות את הליקוי בתפקוד מחסום המעי ואת התגובות הדלקתיות המושרות על ידי LPS, וכי NEAT1 עשוי לתרום להתקדמות של IBS-D.
קישור ישיר של NEAT1 והשפעות על miR-29b-3p בתאי Caco-2
בתאי Caco-2, NEAT1 נמצא בעיקר בציטופלזמה (איור 4A). אתרי הקישור של NEAT1 ושל miR-29b-3p נחזו באמצעות מאגר הנתונים ENCORI. על בסיס נתונים אלה, תכננו את הרצפים WT-NEAT1 ו-MUT-NEAT1 (איור 4B). תוצאות הניסוי ב-DLR הצביעו על כך ש-mimics של miR-29b-3p הפחיתו את הפעילות האנזימטית של WT-NEAT1 ביחס ל-mimic NC, בעוד שמעכביו הגבירו אותה ביחס ל-inhibitor NC. לעומת זאת, לאף אחד מהטיפולים לא הייתה השפעה על MUT-NEAT1 (P < 0.0001, איור 4C). בדיקת RIP גילתה כי NEAT1 ו-miR-29b-3p היו שכיחים באופן ניכר בפרקציית ה-anti-Ago2 בהשוואה לקבוצת ה-anti-IgG, מה שמעיד על אינטראקציה ספציפית בין השניים (P < 0.0001, איור 4D). תוצאות אלו מעידות על כך ש-NEAT1 נקשר באופן ספציפי ל-miR-29b-3p. במקביל, רמת ה-miR-29b-3p פחתה באופן ניכר בחולי IBS-D בהשוואה לקבוצת ה-HC (P < 0.0001, איור 4E). ה-AUC של עקומת ה-ROC שלו היה 0.856 (95% CI: 0.808–0.905), עם רגישות של 89.7% וסגוליות של 71.6% (איור 4F). ניתוח מתאם של פירסון גילה מתאם הפוך בין רמות NEAT1 לבין הביטוי של miR-29b-3p (r = -0.744, P < 0.0001, איור 4G).
השפעות של רמות נמוכות של NEAT1 על נזק למחסום המעי בתאי Caco-2 שטופלו ב-LPS ועל רמות miR-29b-3p
בתאי Caco-2 שטופלו ב-LPS, הביטוי של miR-29b-3p היה מופחת באופן ניכר בהשוואה לקבוצת הביקורת. טרנספקציה של si-NEAT1 העלתה את רמות ה-miR-29b-3p, בעוד שטרנספקציה של מעכב miR-29b-3p הפחיתה שוב את רמות ה-miR-29b-3p (P < 0.0001, איור 5A). השתקה (Knockdown) של NEAT1 העלתה את חיוניות התאים והפחיתה את האפופטוזיס, והשפעות אלו בוטלו על ידי מעכב miR-29b-3p (P < 0.01, איור 5B,C). הירידה ב-TEER שהושרה על ידי LPS שוחזרה על ידי השתקה של NEAT1, ושחזור זה נמנע שוב על ידי מעכב miR-29b-3p (P < 0.0001, איור 5D). טיפול ב-LPS הוביל לירידה בביטוי של mRNA של ZO-1 ו-occludin ולעלייה בביטוי של mRNA של claudin-2 בהשוואה לקבוצת הביקורת. לאחר השתקת NEAT1, רמות miR-29b-3p עלו, רמות ה-mRNA של ZO-1 ו-occludin עלו, ורמות ה-mRNA של claudin-2 ירדו בהשוואה לקבוצת ה-LPS + si-NC. לאחר עיכוב של miR-29b-3p, רמות ה-mRNA של ZO-1 ו-occludin ירדו, ורמות ה-mRNA של claudin-2 עלו בהשוואה לקבוצת ה-LPS + si-NEAT1 + inhibitor NC (P < 0.001, איור 5E-G). NEAT1 (בעיקר הסוב-טיפוס הציטופלזמי NEAT1_1) פועל כספוג (sponge) עבור miR-29b-3p. השתקה של NEAT1 משחררת את miR-29b-3p, ובכך מעלה בעקיפין את הביטוי של ZO-1 ו-occludin ומפחיתה את הביטוי של claudin-2, מה שמרכך את פגיעת המחסום המושרה על ידי LPS. תוצאות אלו מרמזות כי במודל זה, miR-29b-3p מווסת באופן חיובי את ביטוי ה-ZO-1 וה-occludin ומווסת באופן שלילי את ה-claudin-2, וכי השפעות ההשתקה של NEAT1 מתווכות, לפחות בחלקן, על ידי miR-29b-3p.
בחנו בנוסף את רמות הביטוי של חלבוני צומתי המהדקים (tight junction proteins) באמצעות ניתוח western blot. כפי שמוצג ב-איור 5H, השתקת NEAT1 העלתה את הביטוי של ZO-1 ו-occludin שהופחת על ידי LPS, ודיכאה את הביטוי של claudin-2 בהשוואה לקבוצת ה-LPS + si-NC. עם זאת, טרנספקציה משותפת עם מעכב של miR-29b-3p החלישה את האפקט המגן של השתקת NEAT1 בהשוואה לקבוצת ה-LPS + si-NEAT1 + inhibitor NC. תוצאות אלו תומכות במסקנה כי השתקת NEAT1 משחזרת את ביטוי חלבוני צומתי המהדקים, לפחות באופן חלקי על ידי ויסות חיובי של miR-29b-3p, ובכך משפרת את תפקוד מחסום המעי.
השפעות של רמות נמוכות של NEAT1 על דלקת במעי בתאי Caco-2 שטופלו ב-LPS ועל ביטוי של miR-29b-3p
בתאי Caco-2 שעובדו עם LPS, ה-LPS עורר תגובה דלקתית. רמות הגורמים הפרו-דלקתיים TNF-α, IL-6, IL-8 ו-IL-1β היו גבוהות משמעותית מאשר בקבוצת הביקורת. לאחר השתקת NEAT1, רמות ה-miR-29b-3p עלו, בעוד שרמות הגורמים הפרו-דלקתיים ירדו משמעותית בהשוואה ל-si-NC. לאחר עיכוב של miR-29b-3p, רמות הגורמים הדלקתיים עלו שוב (P < 0.0001, איור 6A-D). לפיכך, השתקת NEAT1 מדכאת את שחרורם של ציטוקינים דלקתיים, לפחות באופן חלקי, על ידי ויסות חיובי של miR-29b-3p.
תוצאות אלו מצביעות על כך שרמות NEAT1 גבוהות באופן חריג בסרום של חולי IBS-D וכי ל-NEAT1 יש AUC גבוה להבחנה בין חולי IBS-D לבינוי ביקורת בריא. מבחינה מכניסטית, NEAT1 נקשר ישירות ל-miR-29b-3p ומבודד אותו בציטופלזמה. במודלים תאיים ובניסויי הצלה פונקציונליים, knockdown של NEAT1 העלה את ביטוי miR-29b-3p, שיפר את הישרדות התאים ואת ה-TEER, הפחית אפופטוזיס והנמיך את שחרורם של ציטוקינים פרו-דלקתיים. ממצאים אלו תומכים בהיפותזה ש-NEAT1 מווסת באופן שלילי את שלמות מחסום המעי על ידי עיכוב של miR-29b-3p, ומצביעים על כך שסימון NEAT1 כמטרה עשוי לספק אסטרטגיה אבחנתית וטיפולית פוטנציאלית עבור IBS-D.
זמינות נתונים:
הנתונים הגולמיים העומדים בבסיס האיורים והטבלאות מסופקים כ-Supplemental File 1 (גיליון נתונים גולמיים) ו-Supplemental File 2 (תמונות western blot לא ערוכות).

איור 1. ביטוי וערך אבחנתי של NEAT1 בחולים עם IBS-D. (A) רמות ביטוי של NEAT1 בסרום של ביקורות בריאות (HC, n = 116) וחולי IBS-D (n = 116) שזוהו באמצעות RT-qPCR; (B) ניתוח עקומת ROC של NEAT1 להבחנה בין חולי IBS-D לביקורות בריאות. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n = 116 לכל קבוצה). **** P < 0.0001. קיצורים: IBS-D = תסמונת המעי הרגיז עם שלשולים; ROC = מאפייני מקלט תפעולי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של איור זה.

איור 2. השפעת NEAT1 על נזק למחסום המעי המושרה על ידי LPS בתאי Caco-2. (A) טרנספקציה של si-NEAT1 מפחיתה את רמות ה-NEAT1 המושרות על ידי LPS; (B) חיוניות תאים שנמדדה באמצעות בדיקת CCK-8 ב-0, 24, 48 ו-72 שעות. Knockdown של NEAT1 משפר את חיוניות התאים; (C) שיעור אפופטוזיס שנקבע באמצעות ציטומטריית זרימה עם צביעת Annexin V-FITC/PI. השתקה של NEAT1 מפחיתה את שיעורי האפופטוזיס; (D) התנגדות חשמלית טרנס-אפיתליאלית (TEER) שנמדדה בשכבות מונו-לייר של Caco-2. עיכוב של NEAT1 מעלה את ה-TEER התאי; (E-G) רמות ביטוי mRNA של (E) ZO-1, (F) occludin, ו-(G) claudin-2 שנמדדו באמצעות RT-qPCR. השתקה של NEAT1 מעלה את ביטוי ה-mRNA של ZO-1 ו-occludin, ומפחיתה את רמות ה-mRNA של claudin-2. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD מששבניסויים עצמאיים (n = 6 לקבוצה). *** P < 0.001; **** P < 0.0001, LPS בהשוואה לבקרת, LPS + si-NEAT1 בהשוואה ל-LPS + si-NC. אנא לחצו כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3. השפעת השתקה של NEAT1 על שחרור ציטוקינים פרו-דלקתיים המושרה על ידי LPS בתאי Caco-2. (A-D) ריכוזים של (A) TNF-α, (B) IL-6, (C) IL-8, ו-(D) IL-1β בתעלומה של תרבית תאים שנמדדו ב-ELISA. השתקה של NEAT1 מפחיתה את רמות ה-TNF-α, IL-6, IL-8, ו-IL-1β המושרים על ידי LPS. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD מששה ניסויים עצמאיים (n = 6 לכל קבוצה). **** P < 0.0001, LPS מול ביקורת, LPS + si-NEAT1 מול LPS + si-NC. נא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4. קישור ישיר של NEAT1 ואסוציאציה עם miR-29b-3p. (A) לוקליזציה סוב-צלולית של NEAT1 בתאי Caco-2 שנקבעה על ידי פרקציונציה גרעינית-ציטופלזמית (U6: בקרה גרעינית, GAPDH: בקרה ציטופלזמית). NEAT1 ממוקם בעיקר בציטופלזמה; (B) רצפי קישור חזויים של WT ו-MUT של NEAT1 עבור miR-29b-3p מתוך מאגר הנתונים ENCORI; (C) בדיקת DLR איששה את קשר הקישור בין NEAT1 ל-miR-29b-3p; (D) בדיקת RIP איששה את קשר הקישור בין NEAT1 ל-miR-29b-3p. הנתונים ב-A, C ו-D הם ממוצע ± SD משישה ניסויים עצמאיים (n = 6 לכל קבוצה). (E) רמות ביטוי של miR-29b-3p בסרום בביקורות בריאות (HC, n = 116) ובחולי IBS-D (n = 116); (F) עקום ROC של miR-29b-3p להבחנה בין חולי IBS-D לביקורות בריאות; (G) ניתוח מתאם פירסון בין רמות NEAT1 ל-miR-29b-3p בחולי IBS-D. NEAT1 נמצא במתאם שלילי עם הביטוי של miR-29b-3p (r = -0.744, P < 0.0001). הנתונים ב-E הם ממוצע ± SD (n = 116 לכל קבוצה). **** P < 0.0001. קיצורים: WT = wild type; MUT = mutant; DLR = dual-luciferase reporter; RIP = RNA immunoprecipitation. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5. השפעות של knockdown של NEAT1 על תפקוד מחסום המעי בתאי Caco-2 שטופלו ב-LPS ועל miR-29b-3p. (A) Knockdown של NEAT1 מעלה את רמות miR-29b-3p, בעוד שטרנספקציה של מעכבי miR-29b-3p מפחיתה את ביטוי miR-29b-3p. (B) חיוניות תאים שנמדדה באמצעות בדיקת CCK-8. רמות נמוכות של NEAT1 משפרות את חיוניות התאים על ידי העלאת miR-29b-3p; (C) שיעור אפופטוזיס שנקבע באמצעות ציטומטריית זרימה. רמות נמוכות של NEAT1 מפחיתות את שיעור האפופטוזיס על ידי העלאת miR-29b-3p; (D) רמות נמוכות של NEAT1 מעלות את ה-TEER של התאים על ידי העלאת הרמה של miR-29b-3p; (E-G) ביטוי mRNA של (E) ZO-1, (F) occludin, ו-(G) claudin-2. רמות נמוכות של NEAT1 מעלות את הביטוי של ZO-1 ו-occludin ומפחיתות את ביטוי ה-mRNA של claudin-2 על ידי הגברת miR-29b-3p. (H) תמונות מייצגות של וסטרן בלוט המראות ביטוי חלבון של ZO-1, occludin, claudin-2, ו-GAPDH תחת תנאי הטיפול המצוינים. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD מששה ניסויים עצמאיים (n = 6 לקבוצה). ** P < 0.01; *** P < 0.001; **** P < 0.0001, LPS לעומת ביקורת, LPS + si-NEAT1 לעומת LPS + si-NC, LPS + si-NEAT1 + miR-inhibitor לעומת LPS + si-NEAT1 + inhibitor NC. קיצורים: miR-inhibitor = מעכב miR-29b-3p; TEER = התנגדות חשמלית טרנס-אפיתליאלית. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6. השפעות השתקת NEAT1 על דלקת בתאי Caco-2 שעובדו ב-LPS ועל miR-29b-3p. (A-D) ריכוזים של (A) TNF-α, (B) IL-6, (C) IL-8, ו-(D) IL-1β בתעלומה של תרבית תאים שנמדדו ב-ELISA. רמות נמוכות של NEAT1 מפחיתות את התוכן של TNF-α, IL-6, IL-8, ו-IL-1β בתעלומת התאים על ידי הגברת miR-29b-3p. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD מששת ניסויים עצמאיים (n = 6 לכל קבוצה). **** P < 0.0001, LPS לעומת ביקורת, LPS + si-NEAT1 לעומת LPS + si-NC, LPS + si-NEAT1 + miR-inhibitor לעומת LPS + si-NEAT1 + inhibitor NC. קיצור: miR-inhibitor = מעכב miR-29b-3p. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.
| Gene | Primer sequence |
| NEAT1 forward | 5’-GTGGCTGTTGGAGTCGGTAT-3’ |
| NEAT1 reverse | 5’-TAACAAACCACGGTCCATGA-3’ |
| ZO-1 forward | 5’-GCCGCTAAGAGCACAGCAA-3′ |
| ZO-1 reverse | 5’-TCCCCACTCTGAAAATGAGGA-3’ |
| Occludin forward | 5’-ATGGCAAAGTGAATGACAAGCGG-3’ |
| Occludin reverse | 5’-CTGTAACGAGGCTGCCTGAAGT-3’ |
| Claudin-2 forward | 5’-GTGACAGCAGTTGGCTTCTCCA-3’ |
| Claudin-2 reverse | 5’-GGAGATTGCACTGGATGTCACC-3’ |
| miR-29b-3p forward | 5’-GCTCTAGATCAGTTACAGAAAGACCACGA-3’ |
| miR-29b-3p reverse | 5’-GCTCTAGATAGTGTCCATGCACGGACC-3’ |
| GAPDH forward | 5’-CCAGGTGGTCTCCTCTGA-3’ |
| GAPDH reverse | 5’-GCTGTAGCCAAATCGTTGT-3’ |
| U6 forward | 5’-CTCGCTTCGGCAGCACA-3’ |
| U6 reverse | 5’-AACGCTTCACGAATTTGCGT-3’ |
טבלה 1: רצפי פריימרים.
| מדד | קבוצת ביקורת (N=116) | קבוצת IBS-D (N=116) | P |
| גיל, שנים | | | |
| < 40 | 63 | 54 | 0.293 |
| ≥ 40 | 53 | 62 | |
| מין | | | |
| זכר | 64 | 66 | 0.895 |
| נקבה | 52 | 50 | |
| עישון | | | |
| לא | 58 | 53 | 0.599 |
| כן | 58 | 63 | |
| שתיית אלכוהול | | | |
| לא | 63 | 58 | 0.599 |
| כן | 53 | 58 | |
| ציון HADS | | | |
| < 8 | 96 | 26 | < 0.0001 |
| ≥ 8 | 20 | 90 | |
| מספר יציאות ליום | | | |
| < 4 | 103 | 51 | < 0.0001 |
| ≥ 4 | 13 | 65 | |
| סוג צואה, מדד בריסטול | | | |
| < 5 | 87 | 25 | < 0.0001 |
| ≥ 5 | 29 | 91 | |
| תדירות כאבי בטן, מספר ימים | | | |
| < 5 | / | 47 | / |
| ≥ 5 | / | 69 | |
| חומרת כאבי בטן, ציון | | | |
| < 5 | / | 44 | / |
| ≥ 5 | / | 72 | |
טבלה 2: השוואה של מאפיינים דמוגרפיים וקליניים בין ביקורות בריאות לבין חולי IBS-D. הערכים מדווחים כמספר המשתתפים בכל קבוצה (n = 116/group). הבדלים בין הקבוצות הוערכו באמצעות מבחן chi-square. קיצורים: HADS = Hospital Anxiety and Depression Scale; IBS-D = תסמונת המעי הרגיז עם שלשולים.
קובץ משלים 1: נתונים גולמיים העומדים בבסיס האיורים והטבלאות.קובץ זה מכיל את הנתונים המספריים הגולמיים ששימשו ליצירת התוצאות הכמותיות המוצגות ב-איור 1, איור 2, איור 3, איור 4, איור 5, ו-איור 6, ואת הנתונים הדמוגרפיים/הקליניים המסוכמים ב-טבלה 2.אנא לחצו כאן להורדת קובץ זה.
קובץ משלים 2: תמונות western blot לא ערוכות.קובץ זה מכיל את תמונות ה-western blot לא הערוכות עבור ZO-1, occludin, claudin-2 ו-GAPDH התואמות ללוח ה-western blot המייצג המוצג ב-איור 5H.אנא לחצו כאן להורדת קובץ זה.