基于microRNAs调控网络的中医“肾齿相关”分子基础研究

TCM holds that kidney and teeth have a closely correlation. The on-going preliminary study lead by Dr. Zhiguo Zhang indicated that the "correlation between kidney and teeth" is concerned with Wnt and p38MAPK signling pathways. This research is continued research. Given the important biological significance of microRNAs Regulatory Network (mRN), we intend to further find the molecular basis of "correlation between kidney and teeth" based on alveolar bone and mRN. We intend to complete two experiments. (1) In vivo: osteoporosis with "kidney deficiency" rat models are established by bilateral ovariectomy; the mRNs of "kidney deficiency" or "tonifying kidney" with Zuogui decotion is constructed after microRNAs profile screen, and the key molecular functions or signaling pathways involve in mRNs are found and further validated. (2) In vitro: to observe the effects of Zuogui decotion drug serum on osteogenic differentiation of human marrow mesenchymal stem cells (hMMSC), and further to observe the role mRN plays in osteogenic differentiation process of hMMSC. Construction and analysis of mRN is used in few studies on TCM. This research could further discover the biological basis of "correlation between kidney and teeth" from the view of mRN rather rather than individual microRNA, so this research has important significance.

中医学认为"肾"和"齿"有着密切的关系。申请人主持的前期研究证实，中医"肾齿相关"与Wnt以及p38MAPK通路有关。本研究为延续性研究。鉴于microRNAs调控作用的重要性，本研究拟从microRNAs调控网络，围绕牙槽骨骨代谢，进一步发现中医"肾齿相关"的分子基础。本研究拟完成：1.在体实验：建立去卵巢大鼠"肾虚"骨质疏松模型，应用microRNAs表达谱芯片，建立"肾虚"时以及应用左归丸"补肾"后，牙槽骨骨组织microRNAs调控网络，发现并验证其主要涉及的分子功能和生物学通路；2.离体实验：基于人骨髓间充质干细胞，观察左归丸对其成骨分化过程的影响，以及microRNAs调控网络发挥的作用。microRNAs调控分子网络的构建和分析在中医药研究领域中应用极少。本研究将从microRNAs调控网络而非个别microRNA，部分揭示中医"肾齿相关"理论的生物学基础，因而具有重要的意义。

中医学认为“肾”和“齿”有着密切的关系，“肾虚”可造成牙齿松动脱落。现代医学认为牙槽骨是牙齿的一部分，牙槽骨骨质疏松程度是决定牙齿是否松动脱落的主要因素。申请人主持的前期研究证实，中医“肾齿相关”与Wnt以及p38MAPK通路有关。本研究为延续性研究。鉴于miRNAs调控作用的重要性，本研究从miRNAs调控网络，围绕牙槽骨骨代谢，进一步发现中医“肾齿相关”的分子基础。本研究已完成：（1）在体实验：建立去卵巢大鼠“肾虚”骨质疏松模型，应用miRNAs表达谱芯片，建立“肾虚”时以及应用左归丸“补肾”后，牙槽骨骨组织miRNAs调控网络，发现并验证其主要涉及的分子功能和生物学通路；（2）离体实验：基于人骨髓间充质干细胞（hMSCs），观察左归丸对其成骨分化过程的影响，以及miRNAs调控网络发挥的作用。. 本研究部分揭示中医“肾齿相关”理论的生物学基础。具体结论如下：（1）左归丸有一定的抑制去卵巢大鼠体重增长和牙槽骨丢失的作用，但这种作用弱于雌激素；（2）左归丸抑制牙槽骨丢失的分子机制部分在于调节miRNAs表达谱及其相关通路。具体表现为：在体动物实验表明，左归丸通过上调miR-20b-5p、miR-23b-3p，抑制Tgfbr2、Bmpr2、Bcl2、Smad3/4/5等基因的表达，从膜受体、胞内信号分子等层面导致对TGF-beta/BMPs/Smads通路的抑制，最终实现对骨形成的抑制。同时，左归丸通过上调miR-20b-5p、miR-23b-3p，抑制IL-6R、Jak1、Stat3的表达，从膜受体、胞内/核内关键激酶等层面导致对IL-6/OSM/Stat3通路的抑制，最终实现对骨吸收的抑制。（3）左归丸可以剂量依赖的促进hMSCs向成骨细胞分化；通过miRNAs芯片筛选到唯一的差异表达基因miR-126-3p，miR-126-3p与左归丸促进hMSCs成骨分化效应有关；miR-126-3p可以通过其靶基因LRP6来发挥成骨分化的抑制；抑制miR-126可以增强左归丸促进成骨分化的效应。综上所述，我们推测，左归丸对骨形成和骨吸收过程均有抑制作用，但对骨吸收的抑制大于骨形成，进而提高了骨量。左归丸这种不平衡效应可能与其促进hMSCs成骨分化有关。. 基于本研究，发表SCI论文7篇，申请发明专利2项。