miR-181b调控成骨细胞功能的分子机制及在骨质疏松治疗中的作用研究

Osteoporosis is a major medical problem that threatens the health of the elderly, but further study is needed to understand its molucular mechanism and efficient treatment. Our pilot study showed that overexpression of miR-181b reduced the mRNA expression of some target genes on osteoblast, Alp activity and mineral deposition. These findings suggest that miR-181b regulates osteoblast function and plays an important role in pathogenesis of osteoporosis. In the present project, we intend to construct osteoblast-specific miR-181b knockout mice and transgenic mice and use methods of cell biology and molecular biology to investigate the regulating funtion of miR-181b in osteoblast,and further to explore the molecular mechanism of miR-181b. Finally, we will determine the therapeutic effects of intravenous administration of miR-181b inhibitor on ovariectomy-induced osteoporosis mouse model. This study is significant and promising for our understanding on the molecular mechanism underlying osteoporosis and for identifying targets for development of novel therapeutic agents and approaches for osteoporosis.

骨质疏松症是严重威胁中老年人健康的重大医学问题，其发病的分子机制和高效药物尚需进一步的研究。课题组前期研究发现miR-181b在低骨密度样本中表达显著上调。预实验发现过表达miR-181b可引起成骨细胞相关基因表达下调，成骨细胞分化能力减弱、矿化能力减弱。上述证据提示miR-181b调控成骨细胞功能，并在骨质疏松病理过程中发挥重要作用。本项目拟构建miR-181b成骨细胞特异性敲除小鼠和过表达小鼠模型，综合运用细胞生物学和分子生物学手段，在小鼠体内和体外研究miR-181b对成骨细胞功能的调节作用，并深入探讨其分子机制，进而利用去卵巢骨质疏松模型研究miR-181b抑制剂对骨质疏松小鼠的治疗作用。 本研究可进一步阐明和理解骨质疏松症的分子致病机理，为骨质疏松症核酸药物治疗提供理论依据。

骨质疏松症是严重威胁中老年人健康的重大医学问题，其发病的分子机制和高效药物尚需 进一步的研究。课题组前期研究发现miR-181b在低骨密度样本中表达显著上调。预实验发现过表达miR-181b可引起成骨细胞相关基因表达下调。本项目首先在细胞水平探讨了miR-181b调控成骨细胞功能的分子机制，然后在小鼠体内探讨miR-181b的作用。在成骨细胞内过表达miR-181b可引起成骨细胞相关基因OCN,RUNX2,Col1a1表达下调，并且miR-181b转染成骨细胞后碱性磷酸酶活性降低，成骨细胞矿化能力减弱。采用三种生物信息学软件共同预测5个miR-181b靶基因：ESR1、SOX6、TNFRSF11B、TNFSF11、TGFBR2。QPCR和WB结果发现转染miR-181b的细胞中， SOX6、TNFRSF11B、TGFBR2的mRNA和蛋白表达降低，TNFSF11的mRNA表达和蛋白表达升高。在成骨细胞中共转染靶基因-3’UTR luciferase或靶基因-3’UTR突变 luciferase和 miR-181b,进行荧光素酶双报告实验。结果发现miR-181b 与TGFBR2-3’UTR突变共转染组荧光素酶活性显著降低。其它各组荧光素酶活性无差异。因此miR-181b的靶基因为TGFBR2。miR-181b通过直接结合TGFBR2负调控TGFBR2的表达，从而抑制成骨细胞骨形成。TGFBR2参与 TGF-β信号通路，刺激成骨细胞增值和分化。此外，采用全基因组关联研究，鉴定多个基因和基因网络在骨质疏松中发挥作用，如ATP6V1G1基因、lncRNA基因ASB16-AS1、MEF2C-AS1。本研究进一步阐明和理解骨质疏松症的致病机理，为揭示骨质疏松症的遗传机理提供更深的认识。