LNC_000052调节骨髓间充质干细胞生物学行为的机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:william1212
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目的:骨质疏松是一种以骨量减少、骨微结构退行病变、骨脆性增加为特征的一种全身代谢性骨病。随着我国老龄化程度的加深,骨质疏松的发病率也在逐年升高。骨质疏松主要划分为原发性和继发性骨质疏松,其中原发性骨质疏松占比较大,主要见于绝经后的女性,其原因多为雌激素水平下降引发的骨生成能力的降低同时伴有骨吸收破坏的增加,从而导致骨微结构破坏,骨密度与骨强度降低,极大地增加了骨折的风险。目前长期应用抗骨质疏松药物依然是治疗原发性骨质疏松的重要手段。但是值得注意的是,目前临床上应用的药物仍以抗骨吸收为主,缺少高效的促骨形成的治疗方案。而骨髓间充质干细胞作为成骨细胞的重要来源,是骨形成过程中的关键细胞,其在骨质疏松发生发展过程中的重要角色越来越为研究人员所认可。然而目前在骨质疏松病理状态下,骨髓间充质干细胞的生物学行为发生了怎样的变化以及其中的潜在机制仍不明确。在研究病理状态下某种细胞内各种因子变化的方法中,转录组测序是近年来比较先进和高效的方法,其可以对细胞在不同状态下转录出的所有RNA进行高通量测序,快速、精确、完整地分析出细胞内转录水平的变化,同时可以发掘出很多尚未报道的未知RNA,为相关研究领域填补大量空白。通过转录组测序对骨质疏松的骨髓间充质干细胞进行探究,有助于揭示骨质疏松的发生发展机制以及探索更加高效的治疗方案。方法:构建去卵巢骨质疏松组和假手术组大鼠模型,使用全骨髓贴壁法提取骨髓间充质干细胞。使用大鼠股骨HE染色确认骨质疏松模型是否成功建立,从形态学、表型鉴定和分化能力鉴定骨髓间充质干细胞。收集培养至第三代的骨质疏松组和假手术组的骨髓间充质干细胞进行转录组测序,应用PCR验证LNC_000052在骨质疏松的骨髓间充质干细胞中高表达。构建LNC_000052过表达病毒和敲低质粒,利用CCK-8以及Ed U实验探究LNC_000052对骨髓间充质干细胞增殖能力的影响,利用Transwell实验探究LNC_000052对骨髓间充质干细胞迁移能力的影响,利用流式细胞仪探究LNC_000052对骨髓间充质干细胞凋亡和细胞周期的影响,利用茜素红染色实验探究LNC_000052对骨髓间充质干细胞成骨能力的影响。应用PCR验证miR-96-5p在骨质疏松的骨髓间充质干细胞中低表达,应用PCR、western blot验证PIK3R1在骨质疏松的骨髓间充质干细胞中高表达。应用PCR检测调节LNC_000052表达后miR-96-5p表达量的变化,应用PCR、western blot、免疫荧光检测调节LNC_000052表达后PIK3R1表达量的变化。构建miR-96-5p过表达和敲低质粒,应用PCR、western blot、免疫荧光检测调节miR-96-5p表达后PIK3R1表达量的变化,利用CCK-8以及Ed U实验探究miR-96-5p对骨髓间充质干细胞增殖能力的影响,利用Transwell实验探究miR-96-5p对骨髓间充质干细胞迁移能力的影响,利用流式细胞仪探究miR-96-5p对骨髓间充质干细胞凋亡和细胞周期的影响,利用茜素红染色实验探究miR-96-5p对骨髓间充质干细胞成骨能力的影响。构建LNC_000052和PIK3R1野生型和突变型荧光素酶载体,应用双荧光素酶实验验证LNC_000052与miR-96-5p、miR-96-5p与PIK3R1之间的靶向结合作用。共同敲低LNC_000052和miR-96-5p,探究敲低miR-96-5p后对LNC_000052调节骨髓间充质干细胞增殖、迁移、凋亡、周期、成骨能力的影响以及下游PIK3R1表达的影响。将敲低了LNC_000052和过表达miR-96-5p的骨髓间充质干细胞通过鼠尾静脉注射移植入去卵巢骨质疏松的大鼠中,通过血清学、组织学、形态计量学检测骨髓间充质干细胞移植对骨质疏松的治疗效果。结果:大鼠股骨HE染色可见去卵巢骨质疏松组的骨小梁减少、脂肪空泡增多,证明成功构建了去卵巢骨质疏松组和假手术组大鼠模型。提取的骨髓间充质干细胞表现为间充质干细胞形态,阳性表达CD29和CD90,阴性表达CD45,具有成骨成脂分化能力,符合鉴定标准,可以用于转录组测序。经过对转录组测序结果的验证,证实LNC_000052在骨质疏松的骨髓间充质干细胞中表达升高,miR-96-5p在骨质疏松的骨髓间充质干细胞中表达降低,PIK3R1在骨质疏松的骨髓间充质干细胞中表达升高。生物学行为实验证明了过表达的LNC_000052抑制骨髓间充质干细胞的增殖、迁移和成骨能力,促进骨髓间充质干细胞的凋亡和细胞周期停滞在G0-G1期;敲低的LNC_000052促进骨髓间充质干细胞的增殖、迁移和成骨能力,骨髓间充质干细胞的凋亡和细胞周期停滞在G0-G1期的比例降低。PCR和western blot实验证明了LNC_000052负性调节miR-96-5p的表达,PCR、western blot和免疫荧光实验证明了LNC_000052正向调节PIK3R1的表达,而且miR-96-5p负性调节PIK3R1的表达。生物学行为实验证明了低表达的miR-96-5p抑制骨髓间充质干细胞的增殖、迁移和成骨能力,促进骨髓间充质干细胞的凋亡和细胞周期停滞在G0-G1期;过表达的miR-96-5p促进骨髓间充质干细胞的增殖、迁移和成骨能力,骨髓间充质干细胞的凋亡和细胞周期停滞在G0-G1期的比例降低。双荧光素酶实验验证了LNC_000052与miR-96-5p,miR-96-5p与PIK3R1之间存在一定的靶向结合关系。共转染实验发现低表达的miR-96-5p可以抑制低表达的LNC_000052对骨髓间充质干细胞增殖、迁移、成骨能力的促进作用以及细胞凋亡和周期的抑制作用。体内实验中,同时敲低LNC_000052和过表达miR-96-5p的骨髓间充质干细胞移植后大鼠血清ALP升高、骨小梁增多、促进骨形成,对骨质疏松的治疗效果更显著。结论:LNC_000052和PIK3R1在骨质疏松的骨髓间充质干细胞中高表达,miR-96-5p在骨质疏松的骨髓间充质干细胞中低表达。过表达的LNC_000052和低表达的miR-96-5p干扰骨髓间充质干细胞的正常生物学行为,且通过PIK3R1发挥作用。LNC_000052与miR-96-5p,miR-96-5p与PIK3R1之间存在一定的靶向结合关系。敲低LNC_000052和过表达miR-96-5p的骨髓间充质干细胞表现出明显的促进骨形成作用,对骨质疏松的治疗效果更显著。
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