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目的:阐明骨形态发生蛋白2(BMP2)诱导的间充质干细胞(MSCs)软骨终末分化过程的机制对于构建BMP2介导的组织工程软骨和解决骨折愈合不良等临床问题至关重要。既往各研究表明长链非编码RNA H19(LncRNA H19)可以调节多种细胞的生物学过程,包括细胞增殖、凋亡及分化。本研究我们旨在探讨:(1)LncRNA H19是否能够调节BMP2介导的MSCs软骨终末分化和其具体相关机制;(2)运用LncRNA H19在MSCs成软骨终末分化的调节效应,进一步探讨LncRNA H19在软骨内成骨介导的骨折修复过程中的具体作用和机制。材料和方法:(1)本研究首先通过建立体外和体内BMP2诱导的MSCs成软骨分化模型,以探讨LncRNA H19对BMP2诱导的MSCs成软骨分化和软骨细胞终末分化过程的作用。FISH分析用来检测LncRNA H19在胎鼠前肢生长板软骨中的表达趋势。用腺病毒载体沉默或过表达外源性基因BMP2,GFP,LncRNA H19。而软骨分化过程相关因子的表达情况通过RT-qPCR,组织特异性染色、western blotting和免疫组织化学染色等验证。再利用Spearman的相关系性去分析LncRNA H19的表达与MSCs成软骨分化过程中的特异性标志物表达,来了解之间的相关性。机制上首先通过RIP分析鉴定了LncRNA H19和成骨转录因子Runx2的结合关系。接着miRNA芯片筛选了沉默LncRNA H19后差异miRNAs的表达谱后,联合qPCR、western blotting、生物信息学分析以及双荧光素酶报告基因检测确定出LncRNA H19靶向作用的miRNA和miRNA下游的靶基因。(2)在探讨了LncRNA H19在MSCs成软骨终末分化的调节效应后,本研究再通过构建小鼠胫骨骨折模型,以探讨LncRNA H19在软骨内成骨介导的骨折修复过程中的作用。C57小鼠胫骨近端骨折髓内针固定联合腺病毒载体沉默或过表达外源性基因GFP,LncRNA H19以及化学转染AntagomiRNA。X线检测小鼠胫骨骨折大体愈合情况。μCT及ABH/OG、TRAP染色分析骨折愈合过程骨痂组织形成和骨重建质量。western blotting检测、免疫组化及荧光染色检测骨折愈合过程中特异性标志物的表达。结果:首先,我们发现LncRNA H19在14.5 d胎鼠前肢生长板的增生软骨细胞区表达最高,而从肥大前区到肥大区表达逐渐降低。另外我们发现,在BMP2诱导下,LncRNA H19的最高表达水平紧随Sox9的峰值表达水平,而且LncRNA H19的表达与MSCs成软骨分化标志物collagen2α1、Sox9以及aggrecan呈正性相关,尤其是在BMP2诱导分化的后期。然而LncRNA H19与MSCs软骨终末分化过程中特异性标志物MMP13、Collagen10α1、Adamst5表达呈负性相关。然后我们通过体外和体内实验进一步发现,沉默LncRNA H19能够促进BMP2触发的软骨终末分化过程,这表明LncRNA H19在维持BMP2诱导的软骨细胞表型中的重要作用。在机制上,首先我们证实了LncRNA H19可以通过促进Runx2的磷酸化来调节BMP2介导的MSCs软骨终末分化过程。另外我们也发现LncRNA H19也可以通过调节miRNA-21a-5p/Smad7信号轴来调节BMP2介导的MSCs软骨终末分化过程。接着我们在骨折修复模型中发现沉默LncRNA H19会延迟骨折愈合过程,虽然在沉默LncRNA H19后,骨折周围更快的形成了更大的骨痂组织,而且骨痂组织中软骨性骨痂向骨性骨痂转化过程增强了,但是骨痂的重建过程却被抑制了。最后我们验证了miRNA-21a-5p的拮抗剂AntagomiRNA-21a-5p能够部分逆转LncRNA H19导致的骨折延迟愈合。结论:本研究中的结果表明LncRNA H19可以调节BMP2诱导的MSCs软骨终末分化过程,其作用机制主要通过:(1)促进Runx2的磷酸化;(2)调节miRNA-21a-5p/Smad7信号轴。另外本研究还证明LncRNA H19是骨折愈合过程中必要的调节因子,能够调节正常骨痂组织的形成和骨重建过程。这一发现为构建BMP2介导的组织工程软骨过程中降低软骨终末分化问题提供更多理论基础,为解决临床中骨折延迟愈合导致的骨缺损修复提供更多理论参考。