LncRNA-GAS5/miR-26b-5p/PTEN通路调控BMSC成骨分化及其在酒精性骨质疏松中的作用机制研究

In the pathogenesis of alcohol-associated osteoporosis (AAOP), the role of alcohol-suppressing osteogenic differentiation of bone mesenchymal stem cells (BMSC) is of critical importance. In the process of AAOP, the expression of PTEN is increased, which could be targeted and degraded by miR-26b-5p to inhibit downstream pathway. On the other hand, the relationship of miRNA-regulated PTEN is further modulated by LncRNA GAS5. In our pilot study, we found that alcohol could suppress osteogenic differentiation of BMSC through increasing PTEN pathway and result in AAOP. Furthermore, alcohol strengthened the expression of LncRNA GAS5 while weakened miR-26b-5p. Therefore, we hypothesize that the LncRNA GAS5/miR-26b-5p/PTEN axis can regulate osteogenic differentiation of BMSC, which significantly contributes to the foundation of AAOP. To test our hypothesis, we will use advanced biological techniques including double luciferase reporter gene, lentivirus transfection and RNA interference to investigate the molecular mechanism of LncRNA GAS5/miR-26b-5p/PTEN axis in alcohol-suppressing osteogenic differentiation of BMSC as well as in AAOP. In the current study, we employ multiple levels of investigations to explore the molecular basis of alcohol-associated osteoporosis, which will shed light on theoretical study and clinical therapy of AAOP.

在酒精性骨质疏松的病理过程中，酒精对骨髓间充质干细胞(BMSC)的成骨抑制发挥重要作用，并伴随PTEN的表达显著增加。MiR-26b-5p可靶向降解PTEN，从而抑制下游通路。另一方面，LncRNA GAS5参与miRNA调控PTEN的过程。我们的前期研究提示，酒精通过增强BMSC中PTEN信号通路抑制其成骨分化，导致酒精性骨质疏松的发生；并且，酒精增加BMSC中LncRNA GAS5的表达，降低miR-26b-5p的表达。为此，我们提出假说：LncRNA GAS5/miR-26b-5p/PTEN通路在调控BMSC成骨分化及酒精性骨质疏松中发挥重要作用。为验证假说，我们采用双荧光素酶报告基因、慢病毒转染、RNAi等技术研究该通路在酒精抑制成骨作用中的分子机制，进而评估其与酒精性骨质疏松的关系。我们通过多层面研究预防酒精性骨质疏松的分子机制，为临床干预酒精性骨质疏松提供理论基础。

长期酗酒易导致酒精性骨质疏松，进而造成骨折的风险增加，而且这种类型的骨折相对愈合较慢，预后较差。在酒精性骨质疏松的病理过程中，酒精对骨髓间充质干细胞(BMSC)的成骨抑制发挥重要作用，伴随PTEN的表达显著增加。本研究以酒精导致骨质疏松的现象入手，对动物模型及体外共培养模型进行了机制方面的探索，并完成了干预手段的验证，完成了既定的实验计划；并进一步地在原定计划基础上对多项microRNA-mRNA通路介导的酒精性骨质疏松分子机制及酒精延迟骨愈合的病理机制进行了深入探究。简而言之，本研究组发现酒精通过对BMSC的 MiR-136-5p/PTEN信号通路的抑制作用，导致酒精性骨质疏松的发生。并在此基础上探索了酒精对BMSC中MiR-136-5p，miR-19a-3p，miR-4286与相应下游映射分子PTEN，Histon3，FOXF2的影响，及其在酒精性骨质疏松模型动物中的表达特征以及预示意义。并通过过表达/敲除模型进行干预，得出调控MiR-136-5p，miR-19a-3p，miR-4286可对其效应分子信号通路及酒精性骨质疏松模型动物有预防作用。在实验内容方面，本研究组通过采用双荧光素酶报告基因、慢病毒转染、RNAi等技术验证并确实了上述microRNA与mRNA分子的直接作用及上下调关系，进一步明确了酒精抑制成骨作用的分子机制，进而评估以上信号通路与酒精性骨质疏松及酒精导致的骨延迟愈合的关系。我们通过多层面研究预防酒精性骨质疏松的分子机制，为临床干预酒精性骨质疏松提供理论基础。