Degeneration of chondrocytes is a hallmark biomarker of osteoarthritis (OA), but the specific mechanism is still not completely clear. Our previous studies have confirmed that miR-411 regulates chondrocyte degeneration by targeting matrix metallopeptidase 13(MMP-13).And we screened out the lncRNA-UDC, which was upregulated in the degenerative chondrocytes, and found that the expression of miR-411 and lncRNA-UDC was correlated.LncRNA is rich in miRNA binding sites and act as miRNA "sponges" in cells, so we speculated that lncRNA-UDC could cancel the inhibition effect of miR-411 on its target gene MMP-13 by binding to it, which can increase the expression of MMP-13 and regulate the proliferation and apoptosis of chondrocytes.In order to elucidate the functional mechanism of lncRNA-UDC in OA, this project is intended to determine the effect of miR-411-MMP-13 on chondrocyte degeneration in animals first, and then verify that lncRNA-UDC can be used as miR-411 competitive ce RNA. Finally, the mechanism of lncRNA-UDC/miR-411/MMP-13 axis regulating chondrocyte degeneration was clarified by using DMM and conditioned miR-411 gene knockout mice.The project is expected to provide a new target for exploring gene targeting for the treatment of OA cartilage degeneration.
软骨细胞退变是骨关节炎(osteoarthritis,OA)发生发展的主要原因,但具体机制不明确。课题组前期发现miR-411靶向抑制MMP-13调控软骨细胞退变,并筛选出在退变软骨细胞高表达的lncRNA-UDC,且发现miR-411与lncRNA-UDC的表达具有相关性。因此我们提出lncRNA-UDC通过调控miR-411,解除其对MMP-13的抑制,从而调控软骨细胞退变的假说。为阐明lncRNA-UDC在OA中的作用,本项目拟首先在动物体内明确miR-411/MMP-13的作用,再验证lncRNA-UDC是否可作为miR-411的ceRNA起作用,最后利用DMM小鼠OA模型和条件性miR-411基因敲除鼠,过表达及和沉默lncRNA-UDC,明确lncRNA-UDC/miR-411/MMP-13轴调控软骨细胞退变的机制。预期研究结果可为探索基因靶向治疗OA软骨退变提供新的作用靶点。
背景:关节软骨退变是骨关节炎发病的根本,也是启动其他病理进程的首要因素。近年来研究发现,lncRNA在软骨发育及骨关节炎病理进程中起到了重要的调控作用。主要研究内容:lncRNA-UDC在正常和退变软骨中的筛选,研究lncRNA-UDC与miR-411的调控作用,体内实验研究miR-411在骨关节炎发生、发展中的作用,最后明确lncRNA-UDC在人软骨细胞水平和动物体内的功能研究。重要结果及关键数据:通过基因芯片检测出骨关节炎患者组和NC正常组的软骨组织中lncRNAs和mRNAs存在差异表达。GO分析和Pathway分析对骨关节炎患者中lncRNAs和mRNAs的共表达网络进行了预测,表明lncRNAs在骨关节炎的病理过程中发挥重要作用,提示差异表达的lncRNAs可作为骨关节炎诊断和治疗的新型生物标记物;FISH荧光结果显示,lncRNA-UDC主要在细胞质中表达,免疫荧光证实,与对照组比,骨关节炎组及si-NC组COLL II蛋白表达下降,与si-NC组相比,si-lnc UDC上调COLL II表达;流式检测证实,与NC+NC-i组比,NC+miR-i组表达上调,与si-Lnc UDC+NC-i组相比,si-Lnc UDC+miR-i上调。分别使用lncRNA和miR-411拉取复合物,PCR检测lncRNA-UDC和miR-411,上述研究结果表明二者存在互作。细胞实验证实,与NC(OE)组相比,lncRNA-UDC过表达组促进了软骨细胞的增殖;与空白对照组相比, NC(OE)+IL-1β组抑制了细胞增殖;与NC(OE)+IL-1β组相比,shlncRNA-UDC+IL-1β组抑制了细胞增殖。HE染色结果显示: UDC过表达腺病毒组大鼠软骨组织结构层次模糊,细胞数目更少,炎症细胞浸润程度更加严重;甲苯胺蓝染色结果如图所示, UDC过表达腺病毒组软骨浅层颜色变浅,软骨细胞排列欠有序,软骨细胞数目更少,层次尚清。两种不同的染色方法表明UDC过表达进一步促进骨关节炎模型中软骨组织损伤。科学意义:明确差异表达的lncRNA-UDC功能,揭示lncRNA-UDC/miR-411/ MMP-13通路在骨关节炎关节软骨凋亡、自噬以及进一步导致软骨退变中的作用及其相关机制,为临床骨关节炎的诊断、修复提供重要的理论支持和参考。
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数据更新时间:2023-05-31
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