miR-145-5p靶向Sema3a对2型糖尿病大鼠ASCS成骨分化影响及作用机制的研究

来源 :中国人民解放军空军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:buffisher
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背景:2型糖尿病患者骨结合能力差与其干细胞成骨分化能力密切相关。所以,提高2型糖尿病患者种植体骨结合能力是每一位口腔种植医生急需解决的难题之一。近些年被广泛研究的脂肪间充质干细胞(ASCS)为解决上述问题提供了新的思路,但是其有向来源方向成脂分化的倾向。所以,提高ASCS的成骨分化能力是将其应用于骨组织工程的必经之路。前期有大量关于促进ASCS成骨分化的研究,包括中药、富血小板血浆、TGFβ-1、BMP-2、物理因素等[1]。miRNA对ASCS成骨分化的影响亦有大量研究。其中有一项研究发现:miR-145-5p在ASCS成骨诱导前后差异性表达[2]。也有研究发现miR-145-5p抑制剂可以促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨分化[3]。此外,Sema3a作为miR-145-5p的靶基因之一,是我们课题组长期关注的影响ASCS成骨分化的因子。那么,2型糖尿病大鼠ASCS比正常大鼠ASCS成骨分化能力差是否与miR-145-5p有关?对于2型糖尿病大鼠ASCS,miR-145-5p是否影响其成骨分化?miR-145-5p和Sema3a是否相互作用影响2型糖尿病ASCS成骨分化?这些都是本研究的方向和重点。目的:确认miR-145-5p和Sema3a在正常大鼠和2型糖尿病大鼠ASCS中的差异性表达情况;利用双荧光素酶报告基因实验和功能获得/缺失实验验证miR-145-5p与Sema3a的直接靶向关系及两者对ASCS成骨分化、成脂分化、迁移、增殖和凋亡的作用机制,以期为解决临床上2型糖尿病患者种植体骨结合差提供理论依据和解决方法。方法:1.从正常大鼠和2型糖尿病大鼠体内分别提取ASCS,传代稳定后提取RNA,用qRT-PCR的方法检测miR-145-5p和Sema3a的表达情况。并提取蛋白质,用Western blot方法验证Sema3a的表达情况。2.利用脂质体转染方法将miR-145-5p抑制剂(Inhibitor)及对照组(Inhibitor NC)转染至ASCS,qRT-PCR检测其转染效率,随后利用2型糖尿病SD大鼠ASCS成骨分化诱导培养基培养ASCS 21天后进行茜素红染色,确认miR-145-5p Inhibitor对成骨分化的影响,同时在诱导第5天和第10天分别提取RNA,验证成骨分化相关基因RUNX2、ALP、COL1表达情况;利用2型糖尿病SD大鼠ASCS成脂分化诱导培养基培养ASCS 7天后进行油红染色确认miR-145-5p Inhibitor对成脂分化的影响,同时在诱导的第5天和第7天提取RNA,验证成脂分化相关基因PPARG、FABP4、C/EBP的表达情况;利用Transwell验证miR-145-5p Inhibitor对ASCS迁移的影响;利用CCK-8和细胞免疫荧光实验检测miR-145-5p Inhibitor对增殖影响;利用流式细胞术检测miR-145-5p Inhibitor对凋亡的影响;利用细胞免疫荧光实验检测和qRT-PCR的方法检测检测miR-145-5p Inhibitor对Wnt信号通路的影响。3.利用双荧光素酶报告基因实验验证miR-145-5p与Sema3a直接靶向关系。4.利用siRNA技术,检测Sema3a低表达对2型糖尿病大鼠ASCS成骨、成脂分化影响,以及对ASCS增殖、凋亡、迁移的影响。5.Si-Sema3a与miR-145-5p Inhibitor共转染至2型糖尿病大鼠ASCS后检测Sema3a是否在一定程度上回补miR-145-5p Inhibitor对2型糖尿病大鼠ASCS成骨、成脂分化、增殖、迁移、凋亡的改变情况。结果:1.miR-145-5p在2型糖尿病大鼠ASCS中差异性高表达,靶基因Sema3a差异性低表达(P<0.05)。2.miR-145-5p Inhibitor(145I)促进2型糖尿病大鼠ASCS的成骨分化,抑制其成脂分化,促进其迁移,但是对增殖和凋亡并无影响。机制方面是通过影响Wnt信号通路来促进2型糖尿病大鼠ASCS成骨分化(P<0.05)。3.双荧光素酶报告基因实验证明miR-145-5p能特异性与Sema3a 3’UTR结合,显著降低其荧光素酶活性(P<0.05)。4.Sema3a低表达抑制2型糖尿病大鼠ASCS成骨分化,促进其成骨分化,抑制其迁移,对增殖和凋亡同样没有影响(P<0.05)。5.miR-145-5p Inhibitor能够部分抵消si-Sema3a对2型糖尿病大鼠ASCS成骨分化和迁移的促进作用以及对成脂分化的抑制作用(P<0.05)。结论:本研究通过对2型糖尿病大鼠和正常大鼠ASCS中miR-145-5p和Sema3a差异性表达情况的确定,提出并证实miR-145-5p水平与2型糖尿病ASCS成骨分化能力负相关,并发现miR-145-5p通过抑制靶基因Sema3a抑制2型糖尿病大鼠ASCS成骨分化能力,miR-145-5p Inhibitor可作为促进2型糖尿病大鼠ASCS成骨分化的候选标志物。另外,使用抑制剂导入等手段干涉Sema3a表达,在2型糖尿病大鼠ASCS中实现了miR-145-5p Inhibitor逆转si-Sema3a抑制2型糖尿病大鼠ASCS成骨分化等功能,提示miR-145-5p或Sema3a可作为2型糖尿病成骨分化的潜在靶标。
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