miR-132在流体剪切力诱导牙周膜细胞骨向分化的作用及机制研究

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目的:  错合畸形是一类严重影响人类美观和健康功能的疾病,正畸治疗是解除此类畸形的主要手段,其核心机制是在机械应力作用下,通过对牙周细胞生物学功能的调节,产生定向牙齿移动,维持牙周组织的平衡。在此过程中细胞生物力学调节机制若发生异常,可破坏应力状态下牙周组织的正常改建,阻碍正畸牙齿移动或导致牙齿松动脱落。  信号通路(如mTOR、Wnt、TGF-β、BMP等)在转录水平对细胞分化起着至关重要的调控作用。而MicroRNA(miRNA)的发现,又将细胞分化的调控热点引入转录后水平时代。miRNA是一类长约19~24个核苷酸的小分子非编码(Non-coding) RNA,它们能够识别特定的靶基因,并负向调控其表达。研究表明miRNA对细胞增殖和分化过程起到了重要的调控作用。在生物体内,各种生命活动是以相互关联的信号通路(Signaling pathway)来执行的,彼此关联的信号通路构成复杂的调控网络。研究发现,miRNA更倾向于选择信号转导通路上的蛋白作为靶基因,因而能够在转录后水平对信号通路进行精确的调控。此外,miRNA因其靶基因数量庞大且种类繁多,能够广泛地参与到基因调控网络中,从而发挥多种生物学作用。因此,本课题拟通过体外培养PDLCs,采用流体剪切力诱导PDLCs成骨分化模型,探讨与PDLCs成骨相关miRNAs表达谱的建立及特异性miR-132的筛选与确定;研究miR-132在PDLCs骨向分化中的生物学作用以及miR-132调控PDLCs骨向分化的作用机制,为阐明机械应力对PDLCs功能调节机制,明确组织特异性细胞骨向分化的分子机制,揭示正畸牙周组织和牙槽骨改建机理具有重要的意义。  方法:  1、使用酶消化联合组织块法体外分离培养PDLCs;建立体外流体剪切力诱导PDLCs成骨分化模型;检测流体剪切力诱导PDLCs骨向分化过程中Ca2+浓度,碱性磷酸酶表达,采用Real-time PCR和western blot技术检测成骨相关因子表达,确定流体剪切力诱导PDLCs骨向分化作用。  2、采用Agilent公司的Whole Human Genome Array miRNA表达谱芯片对流体剪切力诱导PDLCs成骨分化差异miRNAs进行筛选;Real-time PCR对芯片结果进行验证;建立人PDLCs流体剪切力成骨诱导前后miRNAs表达谱;筛选及确定在PDLCs骨向分化过程中,发生特异性改变的miRNAs; Real-time PCR验证特异性miRNA-miR132在PDLCs成骨分化过程中的表达时相。  3、通过细胞转染技术过表达和抑制miR-132在PDLCs中的表达,采用Real-time PCR和Western blot技术观察转染后细胞成骨分化能力的差异;明确miR-132对PDLCs骨向分化的调控作用;Western blot检测过表达和抑制miR-132后,mTOR通路相关蛋白表达情况,探讨miR-132调控PDLCs骨向分化可能的信号通路及之间的相互关系。  结果:  1、体外培养PDLCs,观察其生物学特性,采用流体剪切力诱导其骨向分化,结果显示流体剪切力可以促进PDLCs成骨分化,Real-time PCR及Western blot检测成骨相关基因均表明PDLCs的骨向分化能力增强。  2、基因芯片结果显示,流体剪切力诱导PDLCs成骨分化后58个miRNA表达水平发生了改变,选择4个microRNA进行Real-time PCR验证芯片结果,芯片准确性良好;同时发现其中以miR-132变化最为显著。  3、通过转染miRNA载体来过表达或沉默miR-132发现,流体剪切力诱导的PDLCs成骨分化有所改变,说明miR-132对PDLCs成骨分化具有特异性的调控作用,这种作用可能是通过mTOR通路来实现的。  结论:  1、流体剪切力可以诱导体外PDLCs成骨分化。  2、miR-132在流体剪切力诱导PDLCs成骨分化过程中具有特异性表达。  3、miR-132可能是通过mTOR通路来调控流体剪切力诱导PDLCs成骨分化
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