MiR-34c对骨自然衰老过程中骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化的调控机制研究

The decrease of proliferation and ostoegenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) is the most prominent factor to result in osteoporosis during aging of bone. Mass research results demonstrated that miR-34c, which was a member of miR-34 family, promoted cell senescence, and inhibited osteoblast proliferation and differentiation in the mouse. Previous study showed that significant over-expression of miR-34c in old mouse MSCs, indicating miR-34c plays an important role in proliferation and differentiation of MSCs. Yet little is known about the mechanisms that miR-34c regulates the proliferation and differentiation of MSCs in bone aging process. It has been reported that miR-34c could regulate cell behaviors by modulates p53 signal pathway. Therefore, this research intends to use different ages of mice as an object to make clarify the regulatory mechanism between miR-34c and p53 signal pathway in MSCs by using transgenic technology. And then, we want to validate the treatment effect of miR-34c in animal model by injecting miR-34c antagomir into vein. This study would help us understand the mechanism that miR-34c regulation bone aging, and establish an important basis for further study on a more effective treatment of osteoporosis.

自然衰老过程中，骨髓间充质干细胞（MSCs）的增殖和成骨分化能力下降是导致骨质疏松症发生的关键。大量研究表明miR-34家族成员miR-34c有促进细胞衰老的作用，并且能够抑制小鼠成骨细胞的增殖和分化。我们前期研究发现miR-34c在衰老小鼠MSCs中表达显著升高。然而，在骨衰老过程中，miR-34c是否导致MSCs增殖和成骨分化能力下降目前尚不清楚。根据已有报道，miR-34c可以通过p53信号途径调控细胞的生物学特性。因此，本课题拟以不同年龄段的小鼠MSCs为研究对象，首先利用转基因方法明确在骨自然衰老过程中，miR-34c通过p53信号通路调控MSCs增殖和成骨分化的机制，然后通过尾静脉注射miR-34c拮抗剂来验证miRNA治疗衰老所致骨质疏松的可行性。本研究有助于我们了解miRNA调控骨衰老的机制，为用miRNA治疗骨质疏松提供重要的研究基础。

骨质疏松是骨自然衰老过程中出现的主要疾病，是一种以骨量降低，骨质微观结构退变导致骨骼强度下降，脆性增加及骨折危险性增大为特征的代谢性疾病。研究证明骨髓间充质干细胞（bone marrow derived mesenchymal stem cells, BMMSCs）发生衰老可能是导致骨质疏松症发生的中心环节。因此，研究自然衰老状态下，导致干细胞增殖和分化能力下降的分子调控机制，对于临床治疗骨质疏松具有非常重要的意义。.研究发现microRNA在生物体自然衰老过程中发挥中重要作用，因而研究microRNA在骨衰老过程中对BMMSCs生物学特性的调控作用，对于理解骨组织衰老以及BMMSCs在其中发挥的作用，从而研究出延缓人类衰老、治疗衰老相关疾病如骨质疏松等具有重大意义。.本研究以不同年龄C57小鼠为研究对象，通过高通量小RNA测序技术分别检测2月龄，8月龄及25月龄小鼠的骨组织与BMMSCs的microRNA表达谱，挑选出差异表达的microRNA。并对miR-34c进行重点研究。采用细胞转染技术过表达和抑制miR-34c在BMMSCs中的表达水平，通过多种细胞生物学及分子生物学手段观察miR-34c对BMMSCs生物学特性的调控作用。通过靶基因预测软件和生物信息学网站挑选miR-34c的候选靶基因，构建荧光素酶报告基因载体进行靶基因验证。进而研究靶基因对BMMSCs的调控作用，观察其对BMMSCs生物学特性的影响，探讨miR-34c对BMMSCs衰老的调控作用。同时，确定miR-34c及其靶基因在不同年龄小鼠MSCs的增殖和分化中与p53信号通路的关系。.结果表明自然衰老过程中，miR-34c能够抑制MSCs的增殖和成骨分化，并且分别通过调节E2F5和SATB2实现。进一步研究miR-34c与p53信号通路的关系发现，miR-34c与p53在MSCs衰老过程中表达均升高，而在成骨分化过程中表达均下降，并且具有协同作用。合成miR-34c的激动剂agomir和抑制剂antagomir，对衰老骨质疏松小鼠进行尾静脉注射，结果表明，注射miR-34c的激动剂后，小鼠骨质疏松症状得到改善。