循环中miR-96对成/破骨细胞功能的影响及其在骨质疏松发病机制与诊断体系中的作用

Circulating microRNA (miRNA) exist stably in microvesicles (MV) form. Our study investigates whether cirulating miRNA MV can regulate osteoblast/osteoclast function. Recently our data identified ciculating miRNA differential profiles from serum of osteoporosis patients. We focus the most significantly up-regulated miR-96 in serum. Fistly we will dynamically observe the track of miR-96 MV in osteoblast/osteoclast, and reveal the action of miR-96 MV on osteoblast/osteoclast shape, diffrentiation, and function. We will redict and confirm the target gene of miR-96. Then we will construct circulting miR-96 overexpression mice via injecting agomirs, and investigate whether increased cirulating miR-96 influence osteoblast/osteoclast function, and resulting osteoporosis. We will also analyse the relationship between serum miR-96 levels and bone metabolism in osteoporosis pateints, and improve osteoporosis diagnosis system. This study will clarify the new model of miRNA action in bone metabolism, and provide the new way to diagnosis and treat osteoporosis.

循环中miRNA以微囊形式稳定存在，本研究旨在探讨循环中微囊化miRNA是否能作用于成/破骨细胞发挥其调控作用。我们前期研究识别出骨质疏松患者循环miRNA差异表达谱。本研究针对筛选出的miR-96，首先动态观察微囊包裹的miR-96在成/破骨细胞中入胞、移行及代谢过程，解析miR-96在这一过程中对成/破骨细胞形态、分化及功能的影响。然后验证miR-96靶基因，揭示其作用机制。进而在小鼠静脉注射miR-96 agomirs构建循环miR-96过表达动物模型，从整体水平观察是否存在循环miR-96水平增加致成/破骨功能受损，进而发生骨质疏松的新机制。然后分析血清miR-96水平是否能反映骨代谢状况，完善骨质疏松诊断体系。有助于建立miRNA新的作用模式，为骨质疏松症的防治拓展新思路。

microRNAs（miRNAs）是一类内源性的非编码单链RNA分子，通过与靶基因mRNA的3’非翻译区完全或不完全结合，降解mRNA或抑制靶基因翻译。目前研究表明循环中的miRNA能稳定存在于血清或细胞外的微囊泡中，通过微囊泡把miRNA运到靶细胞内，干预靶细胞内的靶基因，从而调控靶细胞功能。本课题前期研究老年性骨质疏松患者血清miRNA表达谱时，发现miR-96水平增高明显，提示血清miR-96高表达可能与骨质疏松有关。在体外实验研究发现：在人成骨细胞中过表达miR-96，可抑制ALP活性和骨钙素分泌，抑制矿化结节形成以及成骨细胞特异性转录子osterix蛋白质表达；相反地，干预降低miR-96水平，可增加ALP活性、骨钙素分泌和促进矿化结节形成及osterix蛋白质表达。然而，miR-96对osterix和Runx2 mRNA的表达水平无影响，说明miR-96在转录后水平下调osterix蛋白表达抑制成骨细胞的分化。在M-SCF和RANKL诱导破骨细胞形成过程中，过表达和干预miR-96对Trap阳性多核细胞的形成、TRAP和NFATC1 mRNA表达水平均无明显影响，说明miR-96对破骨细胞功能无影响。很明显，在体外miR-96过表达可抑制成骨细胞分化，在体内miR-96过表达很可能会影响骨形成。接下来，我们将合成的agomiR-96，静脉注射到3月龄小鼠循环中，处理3个月构建循环miR-96过表达动物模型，其后取小鼠骨组织固定，microCT扫描分析发现：相对于对照组和突变组，循环miR-96过表达组小鼠骨密度和骨体积分数，骨小梁厚度明显下降，而骨小粱间距明显增加，说明miR-96过表达将减少小鼠骨量的形成。在临床上，我们检测20名正常女性与20老年女性骨质疏松患者血清miR-96水平，并检测骨密度、血清骨形成指标（BAP），统计分析发现老年骨质疏松患者血清miR-96水平明显升高，而骨密度与BAP均下降，说明血清miR-96水平与骨密度、BAP呈负相关。老年性骨质疏松患者循环miR-96表达增加，可能影响老年性骨质疏松患者的成骨细胞功能，进而引发骨质疏松，解析了循环miR-96在骨质疏松诊断体系中的地位，为骨质疏松症的研究和防治拓展新思路。