$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تأسيس نموذج التهاب الخلايا الغضروفية في المختبر
لدراسة الآليات الجزيئية الكامنة وراء أمراض التهاب المفاصل العظمي، تم إنشاء نموذج التهابي في المختبرات باستخدام خلايا غضروفية بشرية C28/I2 محفزة ب IL-1β. تم تأكيد صحة هذا النموذج من خلال تقييم تعبير سلسلة الكولاجين من النوع الثاني ألفا 1 (Col-II)، وهو مكون أساسي في مصفوفة الغضروف الهيالينية خارج الخلية وعلامة مميزة للخلايا الغضروفية السليمة. كشف التحليل الكمي أن التعرض ل IL-1β أدى إلى انخفاض ذو دلالة إحصائية في تعبير mRNA في Col-II مقارنة بالمجموعة الضابطة. يشير هذا التغير الظاهري إلى تحول أولي نحو حالة كاتابولية تشبه البيئة الدقيقة العضلية العظمية، مما يوفر نموذجا أساسيا للدراسات الميكانيكية اللاحقة (الشكل 1).

الشكل 1: تأسيس نموذج التهاب المفاصل العظمي ( OA) في الخلايا الغضروفية في C28/I2 البشرية. تمت معالجة الخلايا ب 20 نانوغرام/مل من IL-1β لمدة 24 ساعة. تم تحديد التعبير النسبي لل mRNA في Col-II بواسطة qPCR، حيث خدم β-الأكتين كضابط تطبيع. تعرض البيانات كمتوسط ± انحراف معياري (SD) من ثلاثة نسخ بيولوجية مستقلة (n = 3). تم إجراء التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التحليل السطحي أحادي الاتجاه. *P < 0.05 مقارنة بمجموعة الضابطة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
التحقق من كفاءة فرط التعبير في SPRY2 في خلايا C28/I2
قبل تقييم الدور الوظيفي ل Sprouty2 (SPRY2) في هذا النموذج، تم التحقق من كفاءة النقل لمتجه التعبير الزائد SPRY2. تم نقل الخلايا الغضروفية إما باستخدام البلازميد الزائد للتعبير (OE) أو بلازميد التحكم الفارغ السلبي (NC). أظهرت تحليلات qPCR وWestern Blot زيادة قوية في تنظيم SPRY2 عند مستويات mRNA والبروتين في مجموعة OE مقارنة بمجموعتي NC والمجموعة الضابطة غير المعالجة. تؤكد هذه البيانات، المعروضة في الشكل 2، أن النظام التجريبي حافظ على مستويات مرتفعة من SPRY2، مما أتاح دراسة تأثيراته البيولوجية المحددة.

الشكل 2: التحقق من فرط التعبير عن SPRY2 في الخلايا الغضروفية C28/I2. تم نقل الخلايا إما بناقل فارغ (NC) أو بلازميد SPRY2 الزائد للتعبير (OE). تم تقييم مستويات mRNA والبروتينات النسبية ل SPRY2 عبر qPCR وWestern blot على التوالي. تم استخدام β-أكتين كتحكم داخلي في التحميل. تعبر البيانات كمتوسط ± SD (n = 3). *P < 0.05 مقارنة بمجموعة NC. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
يضعف تعبير SPRY2 من الالتهام الذاتي ويعدل علامات الاستماتة المبرمجة في الظروف الالتهابية
سعت التجارب اللاحقة لتحديد ما إذا كان SPRY2 يعمل كمنظم للالتهام الذاتي والموت المبرمج ضمن السياق الالتهابي. بعد تأسيس نموذج الالتهاب العضلي، أدى علاج IL-1β وحده إلى زيادة ملحوظة في مؤشرات الالتهام الذاتي بيكلين-1 وLC3-II، مما يشير إلى استجابة تعويضية للالتهام الذاتي للإجهاد الالتهابي. في الوقت نفسه، ارتفع تعبير Bcl-2 في مجموعة النموذج. ومع ذلك، فإن إدخال متجه التعبيرات الزائدة SPRY2 غير بشكل كبير هذا الملف الشخصي. كما هو موضح في الشكل 3، أظهرت مجموعة Model+OE-SPRY2 انخفاضا كبيرا في مستويات mRNA من Beclin-1 وLC3-II مقارنة بمجموعتي النموذج وModel+NC. علاوة على ذلك، أدى فرط تعبير SPRY2 إلى تخفيف ارتفاع Bcl-2 الناتج عن الالتهاب. تشير هذه النتائج إلى أن SPRY2 ينظم سلبا تعبير العلامات المرتبطة بالالتهام الذاتي في الخلايا الغضروفية الالتهابية.

الشكل 3: يضعف فرط تعبير SPRY2 من الالتهام الذاتي ويعدل علامات الاستماتة المبرمجة في الحالات الالتهابية الناتجة عن IL-1β. تم قياس مستويات تعبير mRNA النسبية ل SPRY2 وBcl-2 وBeclin-1 وLC3-II بواسطة qPCR في مجموعات Control، النموذج (المعالج ب IL-1β)، Model+NC، وModel+OE-SPRY2. كان β-أكتين يعمل كعنصر تحكم داخلي. تعرض البيانات كمتوسط ± SD (n = 3). تم تحديد الدلالة الإحصائية بواسطة تحليل أنوفاي أحادي الاتجاه تلاه اختبار S-N-K بعد الاختبار. *P < 0.05 مقارنة بمجموعة الضابطة؛ #P < 0.05 مقارنة بمجموعة Model+NC. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
يرفع miR-590-5p العلامات المرتبطة بالالتفاس الذاتي ويعزز بقاء الخلايا الغضروفية
بعد ذلك، تم التحقيق في التأثير الوظيفي ل miR-590-5p على العلامات المرتبطة بالالتفاسم الذاتي والمرتبطة بالبقاء. كما هو موضح في الشكل 4، زاد النقل باستخدام miR-590-5p في نموذج OA بشكل ملحوظ من تعبير Bcl-2 وBeclin-1 وLC3-II، على عكس التأثيرات المثبطة التي لوحظت بعد فرط التعبير عن SPRY2. وعلى العكس، أدى تثبيط miR-590-5p إلى تقليل تعبير Bcl-2 وBeclin-1 بشكل ملحوظ، في حين أن انخفاض LC3-II لم يصل إلى دلالة إحصائية. تشير هذه النتائج إلى أن miR-590-5p يزيد من تعبير العلامات المرتبطة بالالتهام الذاتي وBcl-2 المرتبط بالبقاء في الخلايا الغضروفية، مما يستدعي المزيد من البحث في أهدافه التنظيمية المحتملة في المراحل اللاحقة.

الشكل 4: miR-590-5p يزيد من تعبير العلامات المرتبطة بالالتهام الذاتي وتعبير Bcl-2 المرتبط بالبقاء. تم قياس مستويات تعبير mRNA النسبية ل Bcl-2 وBeclin-1 وLC3-II بواسطة qPCR في نموذج OA بعد النقل باستخدام miR-590-5p أو مثبط أو الضوابط السلبية الخاصة بهم (NC). خدم β-الأكتين كوسيلة تحكم في التطبيع. تعرض البيانات كمتوسط ± SD (n = 3). *P < 0.05 مقارنة بمجموعة Model+Mimic-NC؛ #P < 0.05 مقارنة بمجموعة النموذج+مثبط-NC (ل Bcl-2 و Beclin-1). يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
يعدل IL-1β محور miR-590-5p/SPRY2 والتعبير المرتبط بالعلامة المرتبطة بالالتهام الذاتي
لتوضيح الآليات التنظيمية العليا التي تتحكم في SPRY2 وعلاقته ب miR-590-5p، تم فحص ملفات تعبيرها في ظروف التهابية. بعد الملاحظة الشكلية لنموذج خلية C28/I2 المستحثة من IL-1β (الشكل 5A)، تم التحقق من كفاءة النقل في التلاعب الجيني ب SPRY2. أكدت كل من تحليلات qPCR وWestern Blot زيادة قوية في SPRY2 في مجموعة فرط التعبير (OE) ونجاح في التقليل عبر مجموعات الحمض النووي الريبي المتداخل الصغير مقارنة بمجموعاتهم الضابطة (الشكلان 5B و5C). وعلى العكس، تم رفع مستويات miR-590-5p بشكل ملحوظ بعد علاج IL-1β.

الشكل 5: الملاحظة الشكلية والتحقق من كفاءة النقل في SPRY2. (أ) الملاحظة الشكلية لخلايا C28/I2 بعد معالجة IL-1β (20×، تصوير مجهري بتباين الطور). (ب) مستويات تعبير الرنين المغناطيسي والبروتينات النسبية ل SPRY2 في مجموعات التحكم وعدم الارتباط (NC)، ومجموعات SPRY2 (OE). (ج) صور البقعة الغربية التمثيلية تؤكد فرط تعبير SPRY2 (يسار) وتقليل SPRY2 بواسطة siRNA محدد (si-896، si-800، si-695) مقارنة بالضابطين (يمين). خدم β-أكتين كوحدة تحكم داخلية للتحميل. تعبر البيانات كمتوسط ± SD (n = 3). *P < 0.05 مقارنة بمجموعة الضابطة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
لتحديد ما إذا كان هذا النمط العكسي يعكس علاقة تنظيمية محتملة، تم استخدام TargetScan Human 7.1 لتحديد موقع ارتباط افتراضي بحجم 8 متر ل has-miR-590-5p ضمن 3′-UTR في SPRY2 البشري (النيوكليوتيدات 236–243). توضح محاذاة التسلسل في الشكل 6 التكامل المتوقع بين منطقة البذرة. ثم أجريت تجارب إنقاذ لفحص وظيفي ما إذا كان تعديل miR-590-5p قد غير تعبير SPRY2 في نموذج OA. بعد تأكيد كفاءة النقل في مقلد ومثبط miR-590-5p (الأشكال 7A، B)، أظهرت اختبارات الإنقاذ أن تثبيط miR-590-5p عكس الكبت المرتبط ب OA لتعبير mRNA ل SPRY2 (الشكل 7C). لم يقلل miMic miM-590-5p من تعبير SPRY2 أكثر من الكبت الملحوظ الناتج عن IL-1β، في حين أن تثبيط miR-590-5p زاد بشكل كبير من تعبير SPRY2 مقارنة بالتحكم السلبي للمثبط. تدعم هذه النتائج وجود علاقة تنظيمية عكسية بين miR-590-5p و SPRY2 في الخلايا الغضروفية الالتهابية.

الشكل 6: في السيليكو، التنبؤ بالتفاعل التنظيمي المفترض miR-590-5p/SPRY2. تم إجراء تحليل معلوماتي حيوي باستخدام TargetScan Human 7.131,32 لتحديد مواقع ربط miRNA المفترضة. يوضح المخطط المحاذاة المتوقعة للتسلسل وتكامل منطقة البذور بين has-miR-590-5p و3′-UTR لجسم SPRY2 البشري (النيوكليوتيدات 236–243). يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 7: تأثيرات تعديل miR-590-5p على تعبير SPRY2 في الخلايا الغضروفية. تم تأكيد كفاءة النقل بواسطة qPCR لميكروفون miR-590-5p المقلد (A) والمثبط (B) بالنسبة لمجموعتهما الضابطة. (ج) تم قياس تعبير mRNA النسبي ل SPRY2 عبر المجموعات التجريبية المشار إليها بعد تعديل miR-590-5p في نموذج OA. تم استخدام U6 و β-أكتين كأدوات تحكم داخلية لقياس miRNA وmRNA على التوالي. تعرض البيانات كمتوسط ± SD (n = 3). *P < 0.05 مقارنة بمجموعة التحكم؛ #P < 0.05 مقارنة بمجموعة Mimic-NC أو Inhibitor-NC المعنية؛ &P < 0.05 مقارنة بمجموعة OA+مثبط-NC. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
تماشيا مع النتائج في الشكل 4، توازت التغيرات في مؤشرات الالتهام الذاتي مع التأثيرات المتوقعة من انخفاض تعبير SPRY2، مما يشير إلى أن miR-590-5p قد يعزز تعبيرها من خلال تخفيف التثبيط الذي يبوساه SPRY2. مجتمعة، تدعم هذه النتائج محور إشارة افتراضي حيث يرفع IL-1β من miR-590-5p، ويثبط miR-590-5p تعبير SPRY2، ويرتبط انخفاض SPRY2 بزيادة تعبير علامات بيكلين-1 وLC3-II.
توفر البيانات:
تم توفير بيانات هذه الدراسة في الملف التكميلي 1.
الملف التكميلي 1: مجموعات البيانات المستخدمة في هذه الدراسة، بما في ذلك بيانات مصدر qPCR، وصور مصدر النقطة الغربية، ومخرجات التحليل الإحصائي.يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.