基于ER信号通路研究miRNA介导槲皮素促骨形成的分子机制

The decrease of estrogen and the dysfunction of estrogen receptor(ER) is the main cause of postmenopausal osteoporosis (PMOP). At present, many studies have confirmed that, microRNA(miRNA) play an important role in the regulation of osteoblast differentiation and bone formation, but the osteogenic related expression patterns of miRNA and the specific mechanism is not clear. Our previous study found that quercetin (QUE) could promote BMSCs osteogenic differentiation, but through which miRNA mediating estrogen receptor (ER) signaling pathway to regulate the bone metabolism pathway is unclear. Therefore, this project is based on the osteogenic differentiation of QUE as a research platform, the ER signaling pathway as a entry point, ER gene knockout mice and ER gene silencing of BMSCs as the study of media, combined with in vivo and in vitro experiments, by using the technology of the Micro CT, QPCR, Western-blot and miRNA gene microarray technique, to observe the change of bone metabolism and related miRNA after ER blocking and QUE intervention, to clear the specific regulation of ER signaling pathway and the relationship with miRNA in the process of bone formation of QUE. The project provides theoretical support for QUE in preventing and treating bone disease such as OP, has the good theoretical value and application value.

雌激素水平降低和雌激素受体(ER)信号通路异常是绝经后骨质疏松症发病的主要原因。miRNA在骨代谢中发挥着重要作用，但其介导ER信号通路调控骨代谢的作用机制尚不清楚。前期研究发现，中药单体槲皮素(QUE)能够激活MAPK、Wnt和ER信号通路促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)骨向分化，故得出QUE是通过某些miRNA介导ER信号通路来调控骨代谢的假说。因此，本课题以ER信号通路作为切入点，以ER基因敲除小鼠及ER基因沉默BMSCs作为研究媒介，结合体内和体外实验，采用Micro CT、QPCR、Western-blot和miRNA基因芯片等技术，观察ER阻断及QUE干预后骨代谢的变化并筛选相关miRNA，以明确与ER信号通路密切相关的miRNA，以及miRNA如何介导ER信号通路在QUE促骨形成过程中发挥调控作用。该项目为QUE防治骨质疏松症等骨性疾病提供了理论支持，具有很好的科学意义。

雌激素水平降低和雌激素受体(ER)信号通路异常是绝经后骨质疏松症发病的主要原因。miRNA在骨代谢中发挥着重要作用，但其介导ER信号通路调控骨代谢的作用机制尚不清楚。因此，本课题以ER信号通路作为切入点，以ER基因敲除小鼠及ER基因沉默BMSCs作为研究媒介，结合体内和体外实验，采用Micro CT、QPCR、Western-blot和miRNA基因芯片等技术，观察ER阻断及QUE干预后骨代谢的变化并筛选相关miRNA，以明确与ER信号通路密切相关的miRNA，以及miRNA如何介导ER信号通路在QUE促骨形成过程中发挥调控作用。.细胞实验显示，沉默ERα和ERβ基因后，rBMSCs成骨分化能力减弱、成脂分化能力增强，而QUE可以逆转上述结果。采用高通量测序技术分析阻断ERα和ERβ基因后差异表达的miRNAs并验证，结果表明miR-214、miR-210、miR-455、miR-503、miR-34等miRNA的差异表达与高通量测序结果一致，而miR-206、miR-10a、miR-125的qPCR表达情况相反。由于miR-214-3p和miR-210-3p与BMSCs成骨分化关系密切，本实验建立过表达模型，观察BMSCs成骨分化以及成脂分化能力的变化，结果显示过表达miR-214-3p可以促进rBMSCs的脂向分化，抑制其成骨分化；而过表达miR-210-3p可以促进rBMSCs的成骨分化，抑制其脂向分化。.动物实验显示，ERβ-/-能显著提高骨小梁数目、显著降低骨小梁间隙和骨体积分数和骨小梁模式因子，ERα-/- 和ERβ-/- 均能显著降低骨面积/骨体积；ERα-/- 能显著下调成骨、上调破骨相关蛋白和基因表达，ERβ-/- 组上调破骨，对成骨影响不显著。miRNA筛选结果显示，与WT 组比较，ERβ 敲除小鼠组总共有21个差异miRNA，其中上调11个、下调10个；ERα 敲除小鼠总共有6个差异miRNA，其中上调2个而下调4个。药效学结果显示，QUE能促进成骨、抑制破骨，ERβ-/-成骨增强、破骨降低，QUE作用于ERβ-/-之后，导致成骨和破骨功能均下降。.本课题为揭示ERα和ERβ对骨代谢的具体影响，及miRNA对骨形成的调控机制；从miRNA角度诠释补肾中药防治骨质疏松症等骨性疾病的机制研究提供了新的研究思路和实验依据。