miR-488-5p促进大鼠骨髓间充质干细胞成神经、成骨分化及神经化骨再生

摘要

目的：探讨miR-488-5p促进大鼠骨髓间充质干细胞（rat bone marrow mesenchymal stem cells, rBMSCs）成神经或成骨分化的作用，以及对神经化骨再生的影响。方法：体外诱导rBMSCs向成神经或成骨向分化，实时荧光定量聚合酶链反应（quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR）检测成神经或成骨分化过程中不同时间点（第0、2、4、7天）miR-488-5p的表达水平。建立miR-488-5p模拟物组、miR-488-5p抑制剂组以及各自的阴性对照组（negative control, NC）共四组，分别探讨miR-488-5p对rBMSCs神经向分化及成骨向分化的影响。构建大鼠颅骨缺损模型（直径5 mm全层圆形临界骨缺损）,光固化甲基丙烯酰化明胶（gelatin methacryloyl, GelMA）负载rBMSCs形成以下四组并进行体内成骨实验：（1）BLANK组：GelMA;（2）BMSCs组：GelMA+rBMSCs;（3）NC-BMSCs组：GelMA+转染miR-488-5p模拟物NC的rBMSCs;（4）miR-488-5p-BMSCs组：GelMA+转染miR-488-5p模拟物的rBMSCs。术后4周和8周获取标本，进行显微CT扫描及影像学骨参数分析，并通过苏木精-伊红染色、Masson染色和神经特异性蛋白可溶性蛋白100（soluble protein-100,S100）组织免疫荧光染色，评估缺损区神经化组织工程骨的生成效果。结果：成功诱导rBMSCs向成神经或成骨向分化，在rBMSCs成神经或成骨向分化过程中，miR-488-5p从第0天至第7天表达水平均显著升高。给予干预后，rBMSCs的模拟物组成神经相关基因及蛋白表达较其对照组增高，抑制剂组则呈相反结果；模拟物组的成骨相关基因及蛋白表达较其对照组增高，碱性磷酸梅（alkaline phosphatase, ALP）染色及茜素红染色加深，ALP活性增强，抑制剂组则呈相反结果。骨缺损动物模型结果显示，术后4周和8周，BLANK组新生骨量最少，BMSCs组和NC-BMSCs组新生骨量居中且相近，miR-488-5p-BMSCs组新生骨量最多，4周时miR-488-5p-BMSCs组骨矿物质密度[（0.63±0.05） g/cm³vs.（0.51±0.03） g/cm³]、骨体积分数（33.17%±6.43%vs. 18.11%±1.52%）、骨表面积密度[（3.43±0.69）/mm vs.（2.46±0.20）/mm]及骨小梁数量[（0.92±0.21）/mm vs.（0.59±0.07）/mm]显著高于NC-BMSCs组，8周时miR-488-5p-BMSCs组的骨矿物质密度[（0.80±0.04） g/cm³vs.（0.68±0.04） g/cm³]、骨体积分数（56.69%±6.22%vs. 42.36%±3.86%）及新生骨周围被S100标记的神经细胞数量（46.33±4.04 vs. 26.00±3.61）显著高于NC-BMSCs组。结论：miR-488-5p同时具有促进rBMSCs成神经及成骨分化的作用，并促进大鼠颅骨缺损神经化组织工程骨的形成。

关键词

miR-488-5p / 骨髓间充质干细胞 / 成骨分化 / 神经向分化 / 神经-骨组织工程