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【目的】椎间盘退变(Intervertebral disc degeneration,IDD)的发生和发展在分子机制上仍不明确。以椎间盘退变为基础病理改变的相关脊柱退行性疾病如腰椎间盘突出症(Lumbar disc degeneration,LDD),目前尚无特别有效的治疗方案,仅仅以缓解症状和改善生活质量为主要治疗目标,因此迫切需要深入基因表达层面了解椎间盘退变发生和发展的分子机制。近年来发现大量micro RNA参与了椎间盘退变的生理病理过程。miR-106b-5p与椎间盘退变的关系以及对人椎间盘髓核细胞(nucleus pulposus cell,NP cell)功能产生何种影响,这都需要加以研究和探索。根据生物信息学分析预测,我们猜测miR-106b-5p可能靶向MAPK1干扰ERK1/2的表达,影响MAPK/ERK1/2信号通路的信号传导功能,改变ADAMTs-4和ADAMTs-5的表达,调节细胞功能。我们将含有has-pre-miR-106b-5p及has-miR-106b-5p的慢病毒转染髓核细胞,构建miR-106b-5p高表达/低表达的髓核细胞模型。本实验旨在通过miR-106b-5p靶向MAPK1介导ERK1/2信号通路,探究椎间盘退变中的分子机制。阐明miR-106b-5p和MAPK1在椎间盘退变中的调控机制,为椎间盘退变治疗方案的探索提供新的思路和方向。【方法】(1)运用生物信息学分析方法分析micro RNA芯片(GSE19943,GSE45856,GSE63492)(2)收集212例椎间盘退变患者和80例腰椎骨折患者病例资料及术中摘除的髓核组织;根据MRI进行Pfirrmann分级评价椎间盘退变程度;实时定量PCR在椎间盘组织中予以验证生物信息学分析和预测结果。(3)通过生物信息学分析方法以及双荧光素酶报告基因分析技术验证MAPK1是否是miR-106b-5p的靶基因。(4)体外培养人椎间盘髓核细胞。(5)将包装有has-pre-miR-106b-5p及has-miR-106b-5p的慢病毒转染髓核细胞,实验分为4组,即miR-106b-5p mimics组,miR-106b-5p inhibitor组,Negative control组,Blank组;其中miR-106b-5p mimics组和miR-106b-5p inhibitor组分别过表达和沉默髓核细胞内的miR-106b-5p,Negative control组仅转染空载慢病毒,Blank组不转染病毒。(6)通过嘌呤霉素筛选转染的髓核细胞,实时荧光定量PCR检测miR-106b-5p表达水平,验证转染是否成功。(7)实时荧光定量PCR检测相关MAPK1,ADAMTs-4和ADAMTs-5表达量。(8)Western-blotting检测相关蛋白ERK1/2,ADAMTs-4和ADAMTs-5的表达水平。(9)细胞划痕实验和Trans-well迁移试验检测髓核细胞的划痕愈合能力、迁移能力等细胞活性表现力的变化。(10)MTT增殖实验检测髓核细胞增殖能力的变化。(11)流式细胞仪检测髓核细胞的细胞周期变化情况和凋亡率。【结果】(1)GEO芯片(GSE19943,GSE45856,GSE63492)分析结果显示,miR-106b-5p在退变髓核组织中上调3.82倍(P<0.05)。PCR验证结果显示在椎间盘组织中miR-106b-5p表达量上调4.26倍(P<0.05);miR-106b-5p表达量与椎间盘退变的严重程度分级(Pfirrmann分级)呈正相关(P<0.05)。(2)miR-106b-5p与MAPK1基因3’UTR的445-452位碱基可以相互结合,MAPK1是miR-106b-5p的作用靶点。(3)过表达miR-106b-5p后,MAPK1及ERK1/2表达水平表达受到抑制(P<0.05);而沉默miR-106b-5p后,MAPK1及ERK1/2表达水平表达上调(P<0.05)。(4)过表达miR-106b-5p后,ADAMTs-4和ADAMTs-5均表达升高(P<0.05);而沉默miR-106b-5p后则结果相反。(5)在髓核细胞中转染慢病毒过表达miR-106b-5p后MTT检测发现髓核细胞增殖能力降低(P=0.041);而沉默miR-106b-5p后,髓核细胞增殖能力提高(P=0.02)。(6)过表达miR-106b-5p可降低髓核细胞划痕损伤愈合能力和迁移能力等细胞活性表现力,而沉默miR-106b-5p则可提高髓核细胞划痕损伤愈合能力和迁移能力等细胞活性表现力(P<0.05)。(7)沉默miR-106b-5p可导致髓核细胞在DNA合成增加,髓核细胞增殖受到促进;过表达miR-106b-5p可导致髓核细胞DNA合成减少,髓核细胞增殖受到抑制,髓核细胞的细胞周期发生S期阻滞。(8)过表达和沉默miR-106b-5p均会导致髓核细胞凋亡率增加,而过表达miR-106b-5p导致的凋亡作用更强。【结论】(1)本研究课题证实了miR-106b-5p通过调控MAPK1的表达,干扰ERK1/2蛋白表达,影响ERK1/2信号通路,从而改变ADAMTs-4和ADAMTs-5的表达,破坏髓核细胞外基质的合成/降解平衡。(2)通过调控miR-106b-5P可以影响髓核细胞的划痕损伤愈合能力、迁移能力、增殖能力以及细胞活性。(3)miR-106b-5p干预MAPK1-ERK1/2信号通路这一分子机制在椎间盘退变的过程中具有较高的影响权重,是一个治疗椎间盘退变效用价值较高的候选靶点。