衰老成骨细胞来源的外泌体介导的miR-139-5p调节内皮细胞功能

657 人阅读发布时间：2021-10-27 11:58

摘要：
骨质疏松症的发病机制是极其复杂的。由于成骨细胞分化和血管生成在这些过程中的耦合作用可以极大地影响骨的发育和形成。外泌体介导的miRNA调节细胞衰老、增殖和分化。然而，衰老的成骨细胞是否可以通过外泌体介导的miRNA调节血管内皮细胞的衰老仍不清楚。在这项研究中，作者发现衰老的成骨细胞可以通过外泌体途径调节内皮细胞功能，促进细胞衰老和凋亡，并减少细胞增殖。
前言：
越来越多的研究开始调查骨质疏松症与血管生成之间的关系。目前，研究报道的骨质疏松症与血管生成之间的关系为血管生成减少会导致骨质疏松，而局部血管生成的促进则缓解了骨质疏松。此外，骨基质分泌促血管生成的内皮细胞因子并反向促进血管生成，为成骨提供必要的营养物质和调节因子。先前已经证明成骨细胞分泌的血管内皮生长因子促进血管生成，而血管内皮细胞改善成骨细胞功能。本研究如果成骨细胞可以在衰老过程中调节血管生成，内皮细胞可以影响成骨细胞，然后加速骨质疏松症。然而，成骨细胞在衰老过程中如何影响血管生成仍不清楚。在这项研究中，为了提供对骨质疏松症治疗的新见解，观察了与衰老成骨细胞和miR-139-5p模拟物或抑制剂共培养后血管内皮细胞的变化，以探索成骨细胞外泌体衍生的 miRNA 如何影响血管内皮细胞在衰老过程中的作用，为骨质疏松症的治疗提供新思路。
结果：
首先构建了原代成骨细胞衰老模型，然后通过Transwell 模型用于探索成骨细胞来源的外泌体在内皮细胞表型中的作用。结果显示，与衰老成骨细胞共培养的内皮细胞衰老和凋亡阳性率增加，细胞增殖率降低，而与衰老成骨细胞和GW4869共培养的内皮细胞衰老阳性率和细胞凋亡减慢，增殖率增强。这些表明衰老成骨细胞通过外泌体途径影响内皮细胞功能。

通过生物信息学分析和以前的研究筛选了与衰老相关的miRNAs。qRT-PCR结果显示miR-139-5p在衰老的成骨细胞中表达增加，但在衰老的血管内皮细胞中没有表达，与衰老的成骨细胞共培养后，血管内皮细胞中的相对表达增加。蛋白质印迹分析进一步证实外泌体标记蛋白TSG-101、CD63 和CD81在外泌体中富集。此外，在衰老的成骨细胞外泌体中证实了 miR-139-5p 水平的增加，且衰老的成骨细胞来源的外泌体可以加速内皮细胞的衰老和凋亡。

为了探索miR-139-5p表达调控内皮细胞功能的机制，通过miR-139-5p模拟物或抑制剂转染过表达或抑制miR-139-5p表达。结果表明转染miR-139-5p模拟物后内皮细胞的衰老和凋亡阳性率增加，而抑制miR-139-5p表达可以恢复血管内皮细胞的衰老和凋亡能力。

细胞伤口愈合实验发现miR-139-5p模拟组的数量高于NC-模拟组，而miR-139-5p抑制剂可增加衰老内皮细胞的数量。Ki67增殖染色试验表明miR-139-5p模拟物抑制内皮细胞增殖。相反，与D-gal诱导的衰老组相比，抑制miR-139-5p表达增强了内皮细胞的增殖能力。这些结果表明miR-139-5p抑制了内皮细胞的增殖和侵袭；然而抑制 miR-139-5p可以加速细胞增殖和侵袭。

通过生物信息学分析筛选出TBX1为miR-139-5p的潜在靶基因。然后，通过qRT-PCR验证TBX1 表达。mRNA TBX1在miR-139-5p过表达的内皮细胞中显着降低，而在miR-139-5p低表达的内皮细胞中表达增加。通过分析内皮细胞中miR-139-5p与mRNA TBX1的关系，发现miR-139-5p与mRNA TBX1之间存在负相关。双荧光素酶报告显示，miR-139-5p WT共转染组的荧光值显着降低，而 miR-139-5p/WT共转染组的荧光值与NC组无差异，表明TBX1是 miR-139-5p 的直接靶基因。

参考文献：Lu Q, Qin H, Tan H, Wei C, Yang X, He J, Liang W, Li J. Senescence Osteoblast-Derived Exosome-Mediated miR-139-5p Regulates Endothelial Cell Functions. Biomed Res Int. 2021 Apr 15;2021:5576023. doi: 10.1155/2021/5576023. PMID: 33954179; PMCID: PMC8064779.

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