miR-132-3p/miR-196a-5p/miR-490-3p及FOXO1在胸椎黄韧带骨化中的作用机制

Ossification of the ligamentum flavum (OLF) is one of the disorders of ossification of spinal ligament. The pathological process of OLF involves the differentiation of fibroblasts into osteoblasts, and the exact mechanism of OLF remains poorly understood. The FOXO1 affects the proliferation, differentiation and mineralization of osteoblasts, and whether the FOXO1 is involved in the process of OLF has not been investigated. MicroRNAs regulate a variety of cell processes by targeting the downstream target gene, Previous studies have found that miR-132-3p/miR-196a-5p/miR-490-3p is down regulated in the cells from ossification of the posterior longitudinal ligament, and all of them are targeting FOXO1. In this study, OLF and control patients were collected for tissue and blood samples. The interaction between miR-132-3p/miR-196a-5p/miR-490-3p and FOXO1 and the effect on the differentiation and the mechanism in ligamentum flavum cells were studied. At the same time, we detected the expression of FOXO1 in the ligamentum flavum tissue and the association between FOXO1 tagSNP and OLF. and finally elucidate the mechanism of FOXO1 in OLF at the level of genetic, tissue and cell.

胸椎黄韧带骨化（OLF）是脊柱韧带骨化性疾病之一，是导致胸椎管狭窄的主要病理因素。OLF是脊柱黄韧带细胞向成骨细胞分化的过程，其发病机制尚不明确。FOXO1在细胞成骨分化过程起重要作用，但FOXO1是否参与调控OLF的病理过程目前尚没有研究报道。MicroRNAs通过调节下游靶基因，调控多种细胞过程。既往研究发现miR-132-3p/miR-196a-5p/miR-490-3p在后纵韧带骨化细胞中下调，且均靶向调控FOXO1。本研究拟收集OLF及对照组患者组织和血液样本，从细胞水平深入研究miR-132-3p/miR-196a-5p/miR-490-3p及FOXO1在黄韧带细胞中的相互作用关系以及对黄韧带细胞成骨分化的影响和具体作用机制。同时，检测FOXO1在黄韧带组织中的表达以及FOXO1 tagSNP位点与OLF的关联性。从而在遗传、组织、细胞水平详细阐明FOXO1在OLF中的机制。

胸椎黄韧带骨化（TOLF）是脊柱韧带骨化性疾病之一，是导致胸椎管狭窄的主要病理因素。TOLF是脊柱黄韧带细胞向成骨细胞分化的过程，其发病机制尚不明确。本研究结果发现miR-490-3p在黄韧带骨化组织及细胞中显著下调，而FOXO1在黄韧带骨化组织及细胞中上调，分子实验证明miR-490-3p通过直接靶向下调FOXO1抑制黄韧带细胞的成骨分化。Micro-CT对黄韧带骨化组织分为成熟型和非成熟型骨化，并利用RNA测序技术和生物信息学分析阐明了血管形成相关的基因表达谱，并验证了ANGPT2及Notch2在黄韧带骨化组织及细胞中高表达，体外实验证明ANGPT2的激活通过Notch2信号通路促进胸黄韧带细胞的成骨分化。此外，通过全基因组DNA甲基化测序技术对比分析了不同类型黄韧带骨化患者的黄韧带组织中的DNA甲基化水平，并在差异甲基化明显的基因中筛选并验证了与成骨、炎症相关的6个关键基因（SL7A11、HOXA11-AS、HOXA10、HOTAIR、TNIK、IFITM1），初步证明了DNA甲基化修饰在不同类型黄韧带骨化发病机制中的作用。根据以上的研究结果我们提出microRNA及DNA甲基化等表观遗传因素在黄韧带骨化过程中具有重要的作用，并且在不同类型的胸椎黄韧带骨化发病中占据主要作用。这些重要的结果为黄韧带骨化患者的发病机制、临床分型及治疗靶点探索提供了重要参考。