miR-96-5p在青少年特发性脊柱侧凸骨细胞陷窝-微管系统异常形成的机制研究

Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is the three-dimensional spinal deformity occurring mostly in adolescent during pubertal growth with a prevalence rate of 1-4% worldwide. The etiopathogenesis of AIS remains largely unknow. In our previous publication, the abnormal bone microstructure with less mineralization and poor mechanical property in AIS bone tissue associated with abnormal regulation of Wnt-β-catenin pathway in osteocytes. Our pilot study demonstrated that the abnormal osteocytes lacuno-canalicular system (LCS), the higher expression of Lrp6 mRNA and lower expression of miR-96-5p were in AIS bone tissue. But, the mechanism of the regulation remains unknow. With our recent pilot data and the coming larger sample size, the first objective of this study is to confirm the ultrastructural changes of osteocyte LCS and the low mineral content of peri-lacunar area in AIS spinal and iliac bone tissue. Based on the miR-96-5p overexpression/knockdown cellular model in the primary osteocytes culture, this case-control study aimed to explore the mechanisms of Wnt-Lrp6-β-catenin pathway and the pathogenic mechanisms of the osteocytes LCS malformation in AIS. To compare the plasma miR-96-5p expression level between the progressive group and stable group from AIS, this study will shed light on the potential clinical significance of the circulating miR-96-5p in predicting AIS curve progression in the early stage and in creating the new ideas for the treatment.

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是一组病因不明的脊柱三维畸形，常累及处于青春期的患儿，发病率在1-4%之间。申请人前期研究报道AIS骨组织微结构、矿化及力学强度的异常与骨细胞Wnt-β-catenin通路调控异常密切相关。我们预实验发现AIS脊柱骨细胞陷窝-微管系统（LCS）超微结构异常，Wnt通路中Lrp6表达增加，可直接抑制Lrp6的miR-96-5p表达明显降低，但具体调控机制不明确。本项目在前期工作基础上扩大临床样本量，证明AIS骨细胞LCS超微结构及LCS旁矿化异常的病理学改变。构建原代骨细胞miR-96-5p过表达及敲低细胞模型，研究AIS的Wnt-Lrp6-β-catenin通路调控机制与LCS结构异常形成的机制。通过分析AIS侧凸进展患者与非进展患者血浆miR-96-5p表达水平，明确miR-96-5p作为早期预判侧凸进展的外周血标记物的潜在临床价值，为临床干预提供新思路。

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是一组病因不明的脊柱三维畸形，常累及处于青春期的患儿，发病率在1-4%之间。课题负责人前期研究报道AIS骨组织微结构、矿化及力学强度的异常与骨细胞Wnt-β-catenin通路调控异常密切相关。近期我们在预实验中发现AIS骨细胞LCS的超微结构异常与骨形成过程中调控Wnt-β-catenin通路的miR-96-5p异常表达。本项目在前期工作基础上扩大临床样本量，探索AIS骨组织中骨细胞LCS超微结构特点与LCS旁骨基质矿化程度，研究miR-96-5p在AIS骨细胞LCS结构异常形成的作用机制，分析AIS外周血血浆miR-96-5p和血清骨代谢标志物的表达水平。课题组的研究发现，与年龄匹配的正常对照组相比较，AIS的LCS超微结构中骨小管数量和长度减少显着，骨陷窝体积与面积增加，骨细胞旁区域较低的矿含量和低钙/磷比率，以及维氏硬度和弹性模量较低。AIS骨组织sclerostin表达水平的显着减少，骨内衬成骨细胞β-catenin表达增加，而骨细胞内cathepsin K表达升高。我们的进一步研究揭示，AIS骨组织miR-96-5p表达明显增加。但miR-96-5p过表达及敲低未明显影响骨细胞形态与活性，骨细胞分化相关标志物的表达水平亦无明显改变。此外，AIS血浆miR-96-5p表达水平的显着增高，AUC分析结果显示血浆miR-96-5p表达具有较好的AIS诊断潜力。综上，本研究的科学意义在于发现了AIS骨组织中异常的骨细胞LCS超微结构与骨细胞骨代谢关键因子异常的表达水平，完善了AIS成骨细胞分化发育异常的病因假说。此外，我们首次发现血浆miR-96-5p高表达具有较好的AIS诊断价值。因此，血浆miR-96-5p在AIS的早期诊断存在一定的应用前景。目前项目负责人已发表论文5篇，其中SCI收录2篇。研究结果论文已完成撰写，正在投稿过程中，预计将继续完成1篇高质量SCI论文，目前正在申报科技进步奖1项。