microRNA-214在骨性关节炎中对关节软骨功能的调控作用及机制研究

miRNAs play an important role in the development of OA. Our previous study found that miR-214 can inhibit the function of osteoblasts by targeting ATF4, and promote osteoclastgenesis by targeting Pten, and the miR-214-encoding gene Dnm3os-deficient mice exhibit cartilage abnormalities, however, the mechanism of miR-214 in the regulation of chondrocyte function remains unclear. Clinical tests showed that the expression of miR-214 in human osteoarthritis articular cartilage was significantly increased. miR-214 inhibitors can attenuate the degeneration of chondrocyte function caused by IL-1β and can reduce the degree of articular cartilage degeneration in an osteoarthritis model in mice. This study will clarify the relationship between the expression level of miR-214 in cartilage and the occurrence of osteoarthritis on the basis of previous work, and further investigate the regulation mechanism of miR-214 expression in inflammatory environment and the mechanism of miR-214 regulation of chondrocyte function. To determine the therapeutic effect of miR-214 inhibitors on OA. This study will reveal that miR-214 as a key molecule has different regulatory roles in cartilage, osteoblasts and osteoclasts, provides the theoretical basis for the treatment of osteoarthritis and other related diseases.

miRNAs在OA的发生发展中具有重要的调控作用。我们前期研究发现miR-214能够通过靶向ATF4抑制成骨细胞的功能，通过靶向Pten促进破骨的形成，并且miR-214的编码基因Dnm3os缺失小鼠表现出软骨异常，但是miR-214对软骨细胞功能的作用机制还不清楚。临床检测发现人体骨关节炎关节软骨中miR-214的表达明显升高。在小鼠的骨性关节炎模型中抑制miR-214能够减弱IL-1β导致的软骨功能的下降，并能显著改善关节软骨的退变。本课题将在前期工作的基础上阐明关节软骨中miR-214的表达水平与骨性关节炎发生之间的关系，深入探讨炎性环境下miR-214的表达调控机制以及miR-214对软骨细胞功能调控的机制，确定miR-214的抑制剂对OA的治疗作用。该研究将揭示一个在软骨、成骨和破骨细胞中发挥不同调控作用的关键分子miR-214，为骨性关节炎等相关疾病的治疗提供理论基础。

解析关节软骨损伤的发病机制，为早期关节软骨损伤提供有效治疗，阻止软骨损伤的进一步发展，减少骨关节炎的发病率十分重要。miRNA与骨和软骨的病理学条件的复杂联系为骨关节炎的发展增添很多复杂性。本项目围绕miR-214对软骨细胞功能和在骨关节炎中的作用及调控机制开展研究，主要研究结果如下：1）随着骨关节炎严重程度的增加，软骨组织中miR-214的表达呈现显著的升高，关节炎患者滑膜液中IL-1β的水平与miR-214的水平呈现正相关。2）miR-214抑制软骨细胞的功能。3）IL-1β能够促进软骨细胞中miR-214的表达，miR-214的抑制剂能够减弱IL-1β对软骨细胞功能的抑制作用，说明miR-214介导IL-1β对软骨细胞的调控作用。4）生物信息学预测miR-214的靶基因，在软骨细胞中通过荧光素酶报告实验验证miR-214靶向Sox9 3’UTR，从而调节软骨细胞的功能。5）在骨关节炎的软骨组织中检测发现miR-214的基因Dnm3os的表达是升高的，利用生物信息学分析小鼠Dnm3os启动子区域序列特征，分析该基因启动区可能结合的转录因子，根据评分及相关转录因子在软骨细胞中的功能，筛选出Dnm3os可能的转录因子。在软骨细胞中，通过CHIP实验验证Dnm3os的转录因子是NFkB。6）利用miR-214基因敲除小鼠，构建骨关节炎模型，检测miR-214基因敲除后，小鼠关节软骨受损程度，以及软骨功能的变化，在体验证miR-214敲除后对骨关节炎发生的影响以及miR-214对软骨细胞功能的调控机制。结果发现关节炎模型的野生小鼠膝关节力线改变，关节间隙变窄，呈明显骨关节炎表现，关节炎模型的miR-214敲除小鼠膝关节病变对比野生组关节退变程度低，说明miR-214基因敲除能够减弱骨关节炎的发生。本研究为骨关节炎的修复和治疗提供新的靶点。