Vitamin D/VDR调控miR-140影响胎鼠骨骼发育及其相关机制研究

Recent evidence has indicated a reemergence of vitamin D-deficient rickets and an alarming prevalence of vitamin D insufficiency worldwide and it is well known that vitamin D status is related to musculoskeletal health. In previous study, we observed decreased femoral cortical area in vitamin D receptor (VDR) null fetuses compared with wild type control. Expression of miR-140 was downregulated in primary cultured bone cells from VDR null mice, indicating that VDR might regulate skeleton development through miR-140. In this project, we intend to investigate whether VDR interact with promoter region of miR-140, and whether its regulation is mediated through PKC or MAPK pathway, so that to clarify the mechanism of VDR and miR-140、target genes regulation on bone development. Furthermore we would treat VDR null mice with intraamniotic administration and subcutaneous injection of miR-140 and to explore the best treatment strategy and timepoint of miRNA administration on treatment of vitamin D deficiency. Our study might contribute to prevetion and treatment of fetal skeleton malformation.

维生素D缺乏是一个世界性的健康问题，可直接影响骨骼的生长发育。在前期研究中，我们发现维生素D受体（VDR）基因敲除胎鼠的股骨皮质面积明显小于野生型胎鼠，在VDR基因敲除鼠的原代骨细胞中发现miR-140表达明显低于野生型鼠，表明VDR可能通过miR-140调控骨骼发育。因此，本课题将根据VDR介导的细胞通路，通过体内外实验验证VDR是否与miR-140存在结合位点、PKC、MAPK通路是否参与miR-140表达的调控，明确VDR通过miR-140及其下游靶基因SP1、Smad3调控骨发育的分子机制，同时利用羊膜腔和皮下注射等方法上调miR-140在胎鼠体内的表达，观察对VDR敲除鼠的治疗效果，探索miR-140转基因治疗维生素D缺乏导致骨发育异常的最佳方法和治疗时间点，对预防和治疗胎儿骨骼畸形提供理论依据。

维生素D缺乏是世界性的健康问题，可直接影响骨骼的生长发育，但已有的报道缺乏深入机制研究，研究通过对东北部沈阳地区孕妇及新生儿血清维生素D水平的大样本调查发现母婴维生素D水平密切相关，孕妇血清和新生儿血清中骨转化标志物的浓度与其维生素D水平均呈正相关，孕妇维生素D缺乏可能降低新生儿骨质形式和矿物沉积，孕期维生素D的补充对新生儿的骨骼健康有着重要的影响。研究根据VDR介导的细胞通路通过体内外实验验证VDR与miR-140的结合，探索VDR通过miR-140及其下游基因调控骨发育的分子机制，结果显示原代成骨细胞中加入维生素D处理后miR-140显著上调，并在成骨细胞系中得到验证，而骨科疾病患儿血清中检测到的miR-140表达水平与VD表达水平相关，提示VDR对miR-140存在调节作用。结合位点的验证结果显示VDR通过与miR-140启动子结合转录调节miR-140从而影响成骨细胞的生长分化。在VDR敲除鼠模型中的结果显示miR-140在成年VDR敲除鼠骨组织及原代成骨细胞中低表达，同时研究使用miR-140 agomir分别通过尾静脉和羊膜腔注射在母鼠孕期给予干预治疗，观察上调miR-140后VDR/羟化酶敲除鼠胎鼠骨骼发育情况，正在进行的治疗研究将继续探索治疗维生素D缺乏导致骨发育不良的治疗靶点和最佳治疗时间。我们的研究为孕妇产前维生素D的补充提供了重要的依据，研究证实了VDR通过与miR-140启动子结合转录调节miR-140从而影响成骨细胞的生长分化的假设，利用miR-140为VDR/羟化酶敲除鼠胎鼠治疗的探索为胎儿骨骼发育异常的分子靶向治疗方法提供新的思路，为寻找治疗维生素D缺乏导致骨发育异常的最佳治疗方法和治疗时间点提供了实验数据，对预防和治疗胎儿骨骼畸形提供了理论参考。