저산소성 손상 후 망막신경절세포에서 microRNA의 발현 연구

MicroRNA Expression in Retinal Ganglion Cells after Induction of Hypoxic Injury

목적: 저산소에 의한 손상이 망막신경절세포 세포주에서 microRNA (miRNA) 발현에 미치는 영향을 대조군과 비교하여 조사하고자하였다. 대상과 방법: RGC-5 cell line을 사용하여 1% O2의 저산소 환경에서 저산소성 손상을 유도하여, 손상 및 대조군 망막신경절세포에서추출한 RNA 샘플에 대해 RNA 시퀀싱을 실시하여 miRNA 분석을 하였다. 정량적 실시간 중합효소 연쇄 반응(qPCR)을 통해 저산소성손상이 miRNA 관련 유전자 발현에 미치는 영향을 평가하였다. 결과: 저산소 처리된 망막신경절세포에서 총 73개의 성숙한 miRNA가 확인되었다. 이 중 20개의 miRNA가 정상 산소 그룹과 비교하여유의미한 변화를 보였다(fold change >2 또는 <0.5, p<0.05). 11개의 miRNA (miR-122-5p, miR-135a-5p, miR-181d-5p, 등)는 유의미하게 상향 조절되었으며, 9개의 miRNA (let-7a-1-3p, let-7c-1-3p, let-7c-2-3p, 등)는 유의미하게 하향 조절되었다. 이들 중 세포사멸 기전이나 단백질 조절 등에 연관된 11가지 mRNA를 선택하여 qPCR 분석을 하였다. 이들은 저산소에 의해 변화되었으며, 6개의mRNA는 유의미하게 상향 조절되었고, 5개의 mRNA는 유의미하게 하향 조절되었다(p<0.05). 결론: 저산소성 손상을 망막신경절세포에 주었을 때 대조군 망막 신경절 세포와 비교하여 miRNA 발현에 유의한 변화가 발생하였다. 또한, 저산소성 손상의 영향을 받은 miRNA 관련 유전자의 mRNA 발현에도 유의한 변화를 초래하였다.

Purpose: This study investigated the expression of microRNA (miRNA) in a retinal ganglion cell (RGC) line following hypoxic injury, compared with a control group. Hypoxia-induced oxidative stress plays a critical role in the pathogenesis of glaucoma. Methods: A rat RGC cell line was used, and oxidative stress was induced using a hypoxic chamber with 1% O2. RNA sequencing was performed on RNA samples extracted from RGCs subjected to hypoxic injury and from the control group. To assess the effects of hypoxia on miRNA-related gene expression, quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) was conducted. Results: A total of 73 mature miRNAs were identified in hypoxia-treated RGC-5 cells (fold change > 2 or < 0.5, p < 0.05). Among these, 20 miRNAs exhibited significant changes compared with the normoxia group. Specifically, 11 miRNAs (miR-122-5p, miR-135a-5p, miR-181d-5p, miR-875, miR-3574, miR-3473, miR-6316, miR-325-3p, miR-206-3p, miR-210-3p, and miR-598-3p) were significantly upregulated, whereas 9 miRNAs (let-7a-1-3p, let-7c-1-3p, let-7c-2-3p, let-7e-3p, let-7f-2-3p, miR-181b-1-3p, miR-339-5p, miR-503-5p, and miR-484) were significantly downregulated. Among the target genes of these differentially-expressed miRNAs, 11 mRNAs associated with apoptosis mechanisms or protein regulation were selected for qPCR analysis. Hypoxia significantly altered the expression of these mRNAs, with six showing upregulation and five showing downregulation (p < 0.05). Conclusions: Hypoxic injury in RGCs induces significant changes in miRNA expression, compared with control RGCs. Furthermore, hypoxia modulates the expression of mRNA in miRNA-related genes, highlighting the potential role of miRNAs in hypoxia-induced cellular responses in glaucoma pathogenesis.