miRNA-92a-3p调控成骨前体细胞分化对脑外伤合并骨折愈合的影响及机制研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luwei2431231
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第一部分:骨折合并脑外伤患者骨痂形成较快且血浆中miRNA-92a-3p升高目的:合并脑外伤患者骨折部位骨痂形成速度较单纯骨折快,这一临床现象长期存在广受一线医生关注,但其原因仍不明确。然而,随着外科手术技术及器械的不断改进,股骨、胫骨等骨折不愈合率没有显著降低却仍居高不下。通过探索脑外伤合并骨折患者骨痂快速形成的原因进行分析,有望能阐释这一临床现象产生的原因,进而能为预防和降低骨折不愈合提供理论依据。方法:收集华中科技大学同济医学院附属协和医院创伤骨科2018年08月-2018年10月入院的30例患者静脉血浆,按骨折合并脑外伤,单纯骨折,取内固定患者分3组,于入院第1天,3天,7天静脉采血,每组收集10例,术中采取0.5cm*0.5cm骨痂,采用RT-PCR检测miRNA-92a-3p表达水平;选取8周龄雄性C57BL小鼠,分为骨折合并脑外伤,单纯骨折,对照组3组;通过脑外伤垂直击打仪器构建脑外伤模型,手术切断右侧股骨中断构建股骨骨折模型,对照组仅暴露股骨后缝合;于术后3天,7天,14天内眦静脉取血进行RT-PCR检测miRNA-92a-3p表达水平;于造模后14天,21天处死小鼠取股骨行micro-CT评估骨痂形成情况。结果:临床病人血浆RT-PCR检测结果发现,miRNA-92a-3p表达水平在骨折合并脑外伤组和单纯骨折组、内固定取出组相比,入院1天,3天,7天均升高,差异有统计学意义(P<0.05);动物造模后3天,7天,14天血浆RT-PCR检测mmu-miRNA-92a-3p表达水平,骨折合并脑外伤组和单纯骨折组相比均升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:骨折合并脑外伤较单纯骨折患者骨痂形成较快且血浆中miRNA-92A-3P表达水平升高第二部分:miRNA-92A-3P对成骨前体细胞的影响及机制研究目的:体外试验,探讨miRNA-92a-3p是否通过影响成骨前体细胞介导骨痂形成,从而影响骨折愈合。方法;首先,利用Lipofectiectamine 3000,将agomiRNA-92a,antagomiRNA-92a,agomiRNA阴性对照(agomiRNA-NC),antagomiRNA阴性对照(antagomiRNA-NC),在200um时转染至MC3T3-E1 48h后,利用RT-PCR及Western-Blot检测成骨细胞分化基因、成骨细胞分化蛋白的表达水平;14天后进行碱性磷酸酶和茜素红染色观察成骨细胞分化和基质矿化情况。其次,利用荧光素酶报告基因构建物,检测miRNA-92a-3p对IBSP的影响,然后如上述转染细胞后,利用q PCR和Western-Blot检测IBSP的表达情况,随后通过q PCR及Western-Blot检测IBSP对成骨细胞分化基因及蛋白的影响。最后为了进一步阐明IBSP与PI3K/AKT信号通路之间的关系,采用siRNA-IBST,siRNA-PI3K和siRNA-AKT转染细胞后,Western-Blot检测细胞中PI3K,磷酸化PI3K,AKT和磷酸化AKT的表达,随后检测PI3K和AKT对成骨细胞分化基因及蛋白的影响,同时进行碱性磷酸酶和茜素红染色。结果:与对照组相比,含有miRNA-92a-3p组其成骨细胞分化基因及蛋白表达均上调,成骨细胞分化和基质矿化增加,但IBSP的基因及蛋白表达均降低,而下调的IBSP能使PI3K和AKT的表达上调。结论:miRNA-92a-3p通过靶向抑制IBSP介导的PI3K/AKT信号通路活化,从而加速成骨前体细胞的活化及基质矿化。第三部分:miRNA-92A-3P对小鼠骨折愈合的影响目的:在小鼠骨折部位局部注射miRNA-92a-3p,观察其对骨折骨痂形成的影响。方法:将agomiRNA-92a-3p、antagomiRNA-92a-3p及对照于小鼠股骨骨折后第1、3、7天局部注射至骨折部位,每组4个平行组,术后21天进行micro-CT扫描,比较各组骨痂的BV、TV、BV/TV及BMD。扫描后处死小鼠,取骨折断端行HE切片染色,比较各组骨痂形成体积,同时取骨折处骨痂通过q PCR和Western-Blot检测骨折后第21天各组Col1a1、ALP、OCN和Runx2的表达水平。结果:agomiRNA-92a-3p组骨折部位骨痂体积较对照组和拮抗组骨折部位的骨痂体积大,且硬化骨痂和皮质骨之间没有任何可见的边界,有明显的重塑迹象,而拮抗组antagomiRNA-92a-3p组的骨痂体积最少,可见硬化骨痂和皮质骨之间的边界;同时agomiRNA-92a-3p组的BMD,BV,TV,BV/TV均明显高于对照组。agomiR-92a-3p组成骨细胞分化基因及蛋白均表达上调。结论:骨折部位局部注射miRNA-92a-3能通过上调成骨细胞分化基因的表达促进骨折愈合。
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