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miRNA作用于骨折愈合的研究进展

2022-12-22王浩宇任前贵秦宇星

世界最新医学信息文摘 2022年68期
关键词:成骨成骨细胞软骨

王浩宇,任前贵,秦宇星

(1.内蒙古医科大学,内蒙古 呼和浩特 010000;2.内蒙古医科大学第二附属医院,内蒙古 呼和浩特 010000)

0 引言

骨折的修复对人类健康至关重要,虽然绝大多数骨折都能正常修复,但是据研究表明,5%-10%的患者可能发生骨折不愈合。骨不连的因素主要有:严重的骨折(如开放性骨折、多发性骨折)、高体重指数、吸烟、酗酒。此外男性更容易发生骨不连。腕舟骨、胫骨、腓骨、股骨骨折最有可能发生骨不连[1]。骨折愈合过程异常会导致骨折延迟愈合或者不愈合。这会导致患者增加相关再手术的可能性,使患者长期忍受痛苦,严重降低了患者的生活质量。而且也会使得病人工作效率降低,收入下降,治疗费用增加,导致经济困难。因此我们需要开发更多有效的方法来治疗骨不连。

骨折的修复过程非常复杂,其主要通过以下阶段:血肿形成、炎症、膜内骨化、软骨形成、软骨内骨化和重塑[2]。这些多方面的分子和细胞的共同作用,促使骨的正常形态和功能的修复。骨组织在形成时会募集多种细胞因子和炎性因子,这些因子的聚集会加速骨化、促使新的血管形成,改善软骨重塑,进一步恢复骨的形态和生物力学结构。其中,MicroRNAs作为骨折修复时的主要外泌体之一被广泛关注。

虽然现在有很多针对骨折不愈合的物理疗法和生物疗法(如生长因子、信号蛋白、骨移植或骨移植替代品等),但仍以手术治疗为主[3]。因此我们急需开展更新的方法来治疗骨不连,可以同时促进骨折不愈合并加速骨折的修复。世界各地的研究学者们开始着手于一系列的通路信号、细胞因子调控、间充质干细胞等研究[4-6]。而microRNAs就是一种可以纳入考虑的替代方法。

1 microRNAs的生物学机制

近年来,各研究学者对多种microRNAs做出了深入的研究。microRNAs是长度为19-25个核苷酸的非编码小RNA分子,并且由lee等人在研究秀丽线虫时首次发现[7]。miroRNAs是作为转录后基因表达的调节因子,通过引导mRNA的降解或转录后水平mRNA的翻译来阻断其靶基因的表达[8]。miRNA最初由RNA聚合酶Ⅱ转录为初级miRNAs(Pri-miRNAs),长度为数百到数千个核苷酸不等[9-10]。然后由RNaseⅢ内切酶 Drosha 和RNA结合蛋白DGCR8组成的微处理器复合体(MC)加工,形成长度约为70个核苷酸的茎环结构的PremiRNA[11-15]。Pre-miRNA被exportin-5特异性结合并运送到细胞质之中再由RNaseⅢ酶Disher进一步加工成短的双链RNA[16-20]。一些调节蛋白如TRBP和TACT诱导并调节了Disher引导的切割过程。剪切后成熟的miRNA链同Argonaute蛋白结合并形成RISC(RNA-induced silencing complex)复合体。在成熟的miRNAs的5′端的一小段核苷酸序列引导下,miRNA-RISC复合体通过miRNA同mRNA之间形成不全配对,在转录后负向结合并调节其mRNA的表达。

据统计,有超过60%的哺乳动物基因受到miRNA转录后调控[21],这表明miRNAs可能在某种程度上参与了所有的生物学过程[21]。许多研究结果显示,当一个或者多个miRNA家族成员在小鼠中被删除时,动物的很多组织会发生异常表型,甚至死亡。同时其与很多组织,尤其是与肌肉骨骼系统有着密切的联系。其可能作为成骨细胞等的关键调控因子,与骨质疏松症、骨折修复和再生有着密不可分的关系。

2 microRNAs对成骨细胞的作用

骨折修复是一个非常复杂的过程。而其中成骨细胞作为新骨形成中必不可少的关键调控细胞,是需要我们更深入的研究的。我们将对microRNAs在成骨细胞中的调节进行相关总结。

2.1 BMPs信号通路

骨形态发生蛋白(BMPs)是一类分泌型细胞因子,属于TGF-β家族,是一组具有相似结构的高度保守蛋白,在胚胎发育,组织稳态,细胞增殖,迁移和分化过程中起到关键作用[22-29]。BMPs能刺激DNA的合成和复制,促进间充质细胞向成骨细胞分化。BMPs在大多数的组织分化发育中都发挥了重要的作用,尤其在骨骼发育系统和内稳态方面被广泛研究。参与骨骼发育的主要BMP有BMP-2、-4、-5、-6、-7和它们的拮抗剂Noggin和GremLin,选择性切除或缺失这些基因会抑制相应组织细胞的发育分化[30]。miRNAs在调控BMP信号中发挥了重要作用,已经有相关研究报道了miRNAs可以增强BMP信号。SMAD6属于smad家族成员,是重要的BMP信号反馈抑制因子。Smad6优先抑制由骨形态发生蛋白 (BMP) I 型受体ALK-3 和 ALK-6 引发的 Smad 信号传导[31]。Wang等人研究了microRNA-186通过smad6对BMP的作用[32]。他们通过数据分析预测证实了smad6是miR-186的靶基因。通过3D micr-CT对股骨骨折小鼠模型分组对照的股骨标本进行断层扫描,以评估骨体积 (BV)、骨体积分数 (BVF、BV/TV) 和骨矿物质密度 (BMD),然后进行最大负荷、最大径向度、弹性径向度的生物力学测试,并检查了 miR-186 水平、信使 RNA (mRNA) 水平和 SMAD6、BMP-2 和BMP-7 的蛋白质水平。结果显示,测定的股骨骨折组织中SMAD6阳性表达,BMD和BV/TV增加。此外,SMAD6阳性表达组的mRNA和蛋白质水平降低,而过表达的miR-186和SMAD6沉默导致BMP-2和BMP-7水平升高。表明了miR-186 可以激活 BMP 信号通路,通过靶向 SMAD6 促进小鼠骨折愈合,为骨折愈合提供了新的思路。Smad7蛋白能够拮抗通过Smad途径传递的骨形态发生蛋白和TGF-β信号。Bai等人[33]评估miR-27a 在类固醇诱导的股骨头坏死(ONFH)中的作用,比较了实验组和对照组大鼠的血清miR-27a,并对使用了miR-27a模拟物的大鼠的ALP活性、BMP-2、Runx2 和骨连接素 mRNA 的表达进行了检测。结果显示,ONFH大鼠血清中miR-27a水平较正常对照组显著降低,miR-27a模拟物有效增加了ALP活性,以及BMP-2、Runx2 和骨连接素 mRNA 的表达。

相反,部分microRNAs对BMPs也有负向调控的作用。Ding等人[34]对强直性脊柱炎(AS)的成纤维细胞成骨分化进行了相应研究。在这项研究中,从AS和股骨颈骨折患者的囊韧带中获取成纤维细胞,并进行成骨诱导培养和鉴定。通过功能获得和功能丧失、茜素红S染色和碱性磷酸酶 (ALP) 检测评估miR-214-3p和骨形态发生蛋白 2 (BMP2) 在AS成纤维细胞成骨中的作用。miR-214-3p、BMP2、成骨分化相关蛋白和 BMP-TGF β进一步测量了轴相关蛋白。最后,在AS成纤维细胞中miR-214-3p下调,ALP 活性和钙结节增强。得出了miR-214-3p 可以通过靶向BMP2 和阻断 BMP-TGFβ轴来阻止 AS 成纤维细胞的成骨分化的结论。同样,有研究表明在成骨分化能力较弱的人类间充质干细胞(hMSC)中,成骨标记基因在成骨分化中受到miR-125b的负调控[35]。miR-125b与BMP受体1B型基因的3’-UTR结合并抑制间充质干细胞的成骨分化。基于这种负向调控,我们可以为骨折愈合开辟新的路径,例如使用miR抑制剂或者拮抗剂来促进骨折愈合。Aafat等人[36]发现miR-208a-3p水平升高与HLU小鼠全骨样本中抑制骨形成相关。体外miR-208a-3p的过表达抑制成骨细胞分化,而antagomiR-208a-3p对miR-208a-3p的沉默促进了成骨细胞活性、骨形成标记基因和基质矿化的表达。此外,该研究还表明,antagomiR-208a-3p体内预处理导致骨形成和小梁微结构增加,并部分改善了骨缺损。这些结果表明体内antagomiR-208a-3p抑制miRNA-208a-3p可能是改善骨质疏松性骨折的潜在治疗策略。绒毛膜和胎盘是MSC的良好替代来源。Marupanthorn发现[37]BMP-2处理后的细胞检测出包括Runx-2、Osx和Ocn在内的成骨基因的高表达,增强了CH-MSCs 和PL-MSCs 的成骨分化潜能。用抗miR31、抗miR106a和抗miR148a瞬时转染细胞增加了ALP活性和CH-MSCs 和PL-MSCs 的成骨基因表达。最后得出抑制特定 miRNAs可能用于增强CH-MSCs 和PLMSCs的成骨分化的结论。

BMPs同样也会受到其他基因或分子的影响。双糖链蛋白聚糖 (Bgn)在Cui等人的实验中[38]通过miRNA靶预测数据库被作为候选靶基因。研究者发现miR-185基因敲除(KO)小鼠的原代成骨细胞和间充质干细胞表现出很强的诱导成骨的作用。并构建了一个切除卵巢的小鼠模型来研究miR-185在骨质疏松症中的作用。显微计算机断层扫描显示,与手术后6周的野生型小鼠相比,KO的骨量增加,表明miR-185在骨形成中过多消耗。双荧光素酶报告基因检测确定双糖链蛋白聚糖(Bgn)在miR-185模拟物转染的细胞中被显著的抑制表达。而相关研究表明Bgn的GAG链在BMP4 诱导的小鼠颅骨细胞的成骨细胞分化中充当启动子[39]。阻断miR-185表达会增加骨质疏松症期间的骨形成,也可能部分通过调节Bgn表达和BMP/Smad信号传导而诱导骨质疏松症中的骨形成。针对NOG的基因产物noggin是BMP的拮抗剂,对BMP诱导的成骨分化和骨形成起负调控作用[40]。Li等人[41]在研究促进人脂肪来源干细胞(HASCs)成骨时,发现BMP-2的过表达诱导noggin的表达,而miR-148B的表达抑制了noggin的表达,从而缓解负调控,改善骨组织愈合。他们使用了一种基于Cre/loxP的杆状病毒系统用于在HASCs中驱动BMP-2和miR-148B的长时间过表达,其中,在不阻碍HASC增殖或引发明显细胞毒性的情况下改善小鼠HASC的成骨。有效修复颅骨缺损、恢复骨密度,促进骨组织愈合。

BMP信号也可以通过其受体的表达来进行调节。Wang等人[42]分离大鼠骨髓间充质干细胞,将其分为对照组、miR-1组和si-miR-1组,分别转染miR-1质粒和miR-1 siRNA,通过MTT法和Caspase 3分析细胞增殖情况。通过实时PCR测量成骨基因Runx2和OPN的表达。TLR1是miR-1的靶标。结果显示,miR-1 siRNA转染的骨髓间充质干细胞miR-1的表达显著下调,成骨基因Runx2、OPN、I型胶原蛋白和BMP-2表达增强,而TLR1表达降低了。表明miR-1的表达下调可以促进骨髓间充质干细胞的增殖。同时也证明受体TLR1对成骨基因的表达如BMP-2有着相互拮抗的作用。

BMP信号通路可能是骨折愈合通路中研究最充分的通路,microRNAs与BMPs信号之间的相互作用也同样是相关研究中不可或缺的研究内容。rhBMP-2和rhBMP-7是唯一获得食品和药物管理局批准的合成替代品,已应用于临床,用于诱导脊柱融合、骨折愈合。肿瘤切除后的骨缺损miRNA对BMPs在骨折愈合方面有着上下调控的关系,同样BMPs也对miroRNAs也起着反馈调控的作用。现阶段的实验研究也有着一定的缺陷,很多研究中使用miRNAs转染细胞的方法来达到传递miRNAs进入细胞内的方法。这种方法的优点是简便快捷,而缺点也很明显,细胞转染技术的选择对转染的最终结果影响很大,得出的结果同样也在不同的实验中有差异。而且细胞转染到临床应用方面同样也很难过渡。对于miRNA和BMPs信号通路的研究方法在骨折愈合的临床应用上还有很多进一步研究的内容。

2.2 Wnt/β-Catenin信号通路

Wnt/β-Catenin是另一种调节miRNA的关键信号通路。Wnt信号通路广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物之中,是一类高度保守的信号通路。保守的Wnt/β-Catenin信号通路调节干细胞的多能性,并且在发育过程中决定细胞分化的命运。经典Wnt通路(Wnt/ß-catenin)通过抑制ß-catenin的复合物来调节靶基因转录,异常信号的传导会导致多种疾病的发生和发展[43]。Wnt基因家族可以通过激活和稳定下游β-catenin 表达并诱导Wnt/β-catenin信号传导来诱导MSC成骨细胞生成[44]。此外,Wnt直接促进 Runx2启动子活性并刺激成骨[45]。Zhang等人[46]的一项研究报告了 miR-335-5p 高表达促进小鼠颅面骨缺损的修复。他们通过对 miR-335-5p 成骨基因高表达转基因小鼠的颅骨和长骨进行 μCT分析,发现实验组小鼠的成骨细胞活性和成骨标志物如Runx2、Osx、Satb2、ALP、BSP等明显高于对照组,而破骨细胞覆盖的骨表面百分比在实验组和对照组之间差异无统计学意义。DKK1(Dickkopf-1)是经典Wnt信号通路的拮抗剂。它通过与LRP5/6受体结合并使其信号失活来抑制 Wnt 活性[47]。DKK1表达的下调已关联到骨量增加DKK1 蛋白表达下调而β-catenin蛋白水平升高。上述实验结果证实了实验组小鼠的高骨量可能部分是由于 miR-335-5p通过下调其抑制剂DKK1促进Wnt/β-catenin 信号通路的激活。

SOX2是一种Wnt的有效抑制因子,在骨折愈合方面有很重要的意义。为了探究MiR-200c作用于wnt信号成骨分化和骨再生的影响,Adil Akkouch等[48]对miR-200c做了进一步研究来证明其对成骨分化的影响。miR-200c[49-51]是miR-200家族的成员,最初被报道可调节上皮-间充质转化的功能,并已被证明与肿瘤进展和侵袭性有关。miR-200c的过表达被发现能有效抑制多种癌症的进展,包括乳腺癌和膀胱癌。miR-200还可以调节癌症发展中的Wnt/ β-catenin信号[52]。最近的研究表明,miR-200c参与成骨分化、牙齿发育和炎症(54)。Adil等人通过之前的研究证实了 miR-200c通过靶向其3’-UTR有效下调IL-8、 IL-6,并有效改善原代人骨髓间充质细胞中的成骨分化标志物。此次研究中,Adil等通过转染编码 miR-200c的裸质粒pDNA过表达miR-200c,显著促进了hBMSCs中包括碱性磷酸酶、Runt相关转录因子、骨钙素和矿物质沉积等管控成骨分化的生物标志物的产生。研究者又将大鼠随机分为三组,接受不同的治疗。手术后六周,收集颅骨并用μCT和组织学进行分析,发现pDNA 编码miR-200c显著增强了大鼠模型颅骨缺损的骨形成和再生。此外,Adil等人发现在miR-200c过表达的hBMSCs中可以通过直接靶向3’非翻译区并上调Sox2抑制的Wnt 信号传导活性来下调 Sox2和Klf4。这些数据表明,通过过表达miR-200c可以对 Wnt信号产生抑制作用并具有促进骨折愈合的强大潜力。

通过抑制Wnt信号通路来促进骨折愈合的miRNA种类很多(如miR-218、miR-367等)[53-54],它们通过各类通路来对Wnt产生抑制作用,促进骨折的愈合。同时,它们又有多个靶点,对骨折愈合相关的多个通路有着影响作用。miR-21既可以对Wnt通路进行抑制,又可以激活下游AKT和ERK信号,以此来促进骨折愈合。

2.3 PTEN/PI3K/AKT信号通路

PTEN主要对PI3K/AKT通路的起着负性调控的作用[55]。条件性的敲除PTEN,小鼠的骨形成增强[56],许多研究表明PI3K/AKT途径是微调成骨细胞分化的途径网络中的中心枢纽[57]。此外,研究还表明,PTEN以及PI3K /AKT途径的下游介质可以调节细胞代谢[58-59]。可见,通过抑制PTEN可以通过PTEN/PI3K/AKT信号通路可以调控成骨作用。

Hongjun Zheng等[60]研究发现miR-181a/b-1的过度表达增强了成骨作用,并且与蛋白质合成和线粒体代谢相关的细胞途径显著上调。在miR-181a/b-1过度表达后PTEN水平受到抑制,并且PI3K /AKT信号随后增加。PTEN的过表达减弱了miR-181a/b-1的增强作用,进一步证明miR-181a/b-1调节PTEN/PI3K/AKT轴以增强成骨分化和线粒体代谢。

Yang等人[61]采用慢病毒方案构建miR-29b-3p转染BMSCs模型和miR阴性对照BMSCs,然后在体外与人脐静脉内皮细胞(HUVECs)共培养,以确定EVs包裹的 miR-29b-3p对HUVECs 增殖、迁移和血管生成的作用。随后确定了miR-29b-3p、PTEN 的下游靶基因和信号通路 PI3K/AKT。最后发现,用 BMSC-EVs治疗的小鼠在骨折部位表现出增强的新血管形成,此外还增加了骨体积 (BV)、BV/组织体积和平均骨矿物质密度。而miR-29b-3p-BMSCs-EVs处理的小鼠表现出血管密度降低,骨折愈合能力差。结果表明携带 miR-29b-3p的BMSC抑制 PTEN 表达并激活 PI3K/AKT 通路,从而促进相关成骨细胞增殖、迁移和血管生成,最终促进骨折愈合。

在骨折愈合过程中,PTEN/PI3K/AKT信号通路相比前两者受到关注更少,相关研究报道也相对匮乏。着重对相关通路进行进一步研究是研究者们下一步需要关注的重点。

2.4 WWP1、SATB2

WWP1是泛素E3连接酶C2WW-Hect亚家族的成员,已被证明对成骨细胞的分化具有负面影响。YanHong Li等[62]通过培养人BMSC(hBMSC)并用过表达或敲低KLF2,WWP1和miR-15b的质粒处理,以确定衍生的EV在体外成骨分化中的作用。研究了miR-15b、WWP1和KLF2泛素化之间的相互作用。此外,将来自转染了miR-15b抑制剂(EV-miR-15b抑制剂)的hBMSC的EV注射到卵巢切除大鼠中,以验证miR-15b对体内骨质流失的影响。结果发现WWP1下调,KLF2在成骨分化过程中上调。与EV共培养后,miR-15b表达升高,WWP1表达降低。miR-15b或KLF2的上调或WWP1或NF-κB的下调增加了ALP活性和细胞矿化,以及hBMSC中成骨分化相关的标志物表达。总的来说,装载了miR-15b的BMSC衍生的EV通过损害WWP1介导的KLF2泛素化和灭活NF-κB信号通路来促进成骨分化。

SATB2属于一个特殊的ATrich序列结合蛋白家族,它与核基质附着区结合,是许多发育过程(包括成骨细胞的分化)的转录调节因子。M Mouillé[63]等通过系统地回顾SABB2相关综合征的骨骼表现。他们从2017年到2018年进行了一项非干预性多中心队列研究。纳入了19名患者,9名女性和10名男性,年龄从2岁到19岁不等。为每位患者前瞻性地收集相关数据包括:临床数据,骨标志物以及钙和磷酸盐代谢参数,骨骼X射线和骨矿物质密度。结果提示:SATB2致病变异是骨骼脱矿质和骨质疏松症的原因。发现骨形成标志物水平升高,支持SATB2在成骨细胞分化中的关键作用。

关于miRNA对骨折愈合的成骨细胞作用我们分别从BMPs、Wnt/β-Catenin、PTEN/PI3K/AKT、WWP1、SATB2这几个方面进行论述。我们发现miRNA对成骨细胞分化起着相当巨大的作用,有关研究也层出不穷。但是相关研究仍然停留在体外实验的研究,并且各研究方式还相对不成熟,这主要局限于现今相关技术的缺陷。基于此,笔者认为当相关新技术有所突破时,结合各研究者进行成骨分化进一步的研究,必定会给骨折愈合带来新的治疗方式和治疗思路。

3 软骨形成的miRNA调控

虽然我们对于miRNA调控成骨细胞研究的很多,但是对于miRNA调控软骨细胞的相关研究很少。软骨形成在骨折愈合中起着至关重要的作用,软骨内骨化是早期软骨成骨的关键。

3.1 miRNA对软骨形成的正性调控

在众多miRNA对软骨形成的研究中,miR-140是研究程度最高的。Jun Yang等[64]发现miR-140在软骨细胞中唯一表达,并被Wnt /β-连环蛋白信号传导抑制。他们在培养物中敲低miR-140导致软骨增殖停止。Sp1是细胞周期调节因子p15(INK4b)的激活剂,被确定为miR-140维持软骨细胞增殖的靶标。miR-520d-5p还通过靶向组蛋白去乙酰化酶1(HDAC1)来促进hMSC软骨细胞生成并调节软骨细胞代谢[65]。在大鼠骨髓基质细胞(BM-MSCs) 中,早期软骨形成标志物 SOX9、COL2A1和 ACAN 的表达在转染 miR-127-5p后受到刺激,而在晚期标志物 COL10A1 和RUNX2 中表达降低[66]。因此,miR-127-5p 上调促进软骨形成,从而防止肥大分化。

3.2 miRNA对软骨形成的负性调控

同样,miRNA除了对软骨形成具有正性调控,也具有负性调控。Chang等[67]将人骨髓间充质干细胞分离并诱导成软骨分化以在体外模拟软骨形成。之后使用逆转录定量 PCR 检测了几种与 SOX9 3'非翻译区 (UTR) 相互作用的miRNA的表达水平。通过转染 miRNA 模拟物或抑制剂和荧光素酶报告基因测定验证候选miRNA和SOX9之间的相互作用关系。结果表明 miR-30a 和miR-195在MSC成软骨分化过程中持续增加。然后,研究者上调了miR-30a 的表达,发现 MSC成软骨分化受到抑制。结果表明,miR-30a通过靶向SOX9对MSC成软骨分化具有负调节作用。

Ming Bai等[68]人通过将miR-182-5p 的模拟物或抑制剂分别上调或敲低 miR-182-5p 的表达。通过分析了软骨形成、免疫组化、实时荧光定量PCR和Western bolts、双荧光素酶报告基因检测表明 PTHLH 是 miR-182-5p 的靶基因之一。进一步研究表明,miR-182-5p过表达下调SOX-9和COL2A1的表达,但上调COL1A1和COL10A1的表达。一致地,miR-182-5p 敲低具有相反的效果。miR-182-5p 在BM-MSCs 中的这种作用可以通过 PTHLH过表达来挽救。miR-182-5p可能通过下调PTHLH在软骨形成中发挥负调控作用。

3.3 TGF-β信号通路对软骨形成的影响

TGFβ1,2和3是典型的MSC软骨生成诱导剂。MicroRNA-193b通过调节TGF-βII型受体(TGFBR2)表达与软骨生成相关。Changhe Hou等[69]研究了miR-193b 在软骨形成和软骨降解中的作用。萤光素酶报告基因分析显示 miR-193b 靶向TGFB2和TGFBR3 3’-UTRs 的种子序列。MiR-193b 抑制软骨形成 ATDC5 细胞中早期软骨形成标志物的表达,以及 IL-1b 诱导的 PMC 中 TNF-α 的表达。最后得出结论,miR-193b 可能通过靶向TGFB2 和 TGFBR3 来抑制早期软骨形成。

3.4 VEGF在软骨形成中的调控

通过VEGF正向调节软骨形成的miRNA能够在早期软骨形成中抑制VEGF、血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)和成纤维细胞生长因子受体(FGFR1)[70]。PTEN 可以通过靶向相互作用被 miR-107 负调控。PTEN的干扰诱导C28/I2细胞增殖,但抑制细胞凋亡。PTEN的恢复逆转了 C28/I2细胞中 miR-107 刺激的细胞增殖和 miR-107 抑制的细胞凋亡。Feng Tian等[71]发现PTEN 可以通过靶向相互作用被miR-107 负调控。PTEN的干扰诱导C28/I2细胞增殖,但抑制细胞凋亡。PTEN 的恢复逆转了 C28/I2细胞中 miR-107 刺激的细胞增殖和miR-107 抑制的细胞凋亡。且miR-107 的上调抑制血管生成和 VEGF 表达并促进 ACAN 和COL2A1 表达,减弱 C28/I2细胞中 MMP-13和 MMP-9 的表达。

另一种负向调节软骨形成的miRNA是miR-29a,它通过与VEGF mRNA的3'-UTR结合来靶向VEGF的mRNA 。还研究了VEGF和抗血管生成 miR-20a、miR-106a-5p 和 miR-20b。MiR-20a 是一种关键的软骨分化负调节因子,通过靶向自噬相关 7 (Atg7)[72]。 MiR-193b 下调 COL2A1、ACAN 和 SOX9 等因子,同时靶向二甲基精氨酸二甲基氨基水解酶1(DDAH1),进而导致体内VEGF分泌减少[73]。

4 总结与展望

骨折愈合是极其复杂的过程,相关的研究每年更新极快。虽然miRNAs在很早以前就被发现,但是近几年我们才对其作用于骨折愈合的重要性有所关注。BMPs、Wnt/β-Catenin信号通路是miRNAs对成骨细胞影响的主流。但是,我们也同时针对PTEN/PI3K/AKT信号通路、WWP1、SATB2细胞因子对成骨作用的影响做了相关的阐述。这些信号通路和相关的细胞因子同样对骨折愈合有着不可或缺的影响。miRNA对软骨细胞分化的影响的相关研究大多数都集中在骨关节炎相关研究之中,对骨折愈合方面的相关报道并不多。但是软骨的形成是骨折愈合过程中不可或缺的重要一环,相关研究的关注点应该更多的着重于软骨方面的研究。近年来,miRNA对骨折愈合方面的研究正在逐步增加,这必将为骨折愈合提供一系列新方法和新途径。

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