Alle Studien wurden vom Institutional Animal Care and Treatment Committee der Xuzhou Medical University genehmigt. Die Reagenzien und die verwendeten Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.
1. Tiermodell
Erwachsene männliche und weibliche Sprague-Dawley (SD) Ratten mit einem Gewicht von 250–300 g wurden vom Experimental Animal Center der Xuzhou Medical University gekauft. Ratten wurden in einem speziellen, pathogenfreien Raum gezüchtet. Die tierexperimentellen Verfahren, einschließlich Behandlung, Pflege und Wahl des Endpunkts, folgten den Richtlinien "Animal Research: Reporting In Vivo Experiments". Tierversuche wurden mit Randomisierung durchgeführt. SD-Ratten wurden in vier Gruppen eingeteilt (n = 8 pro Gruppe): Normale Gruppe (keine Operation, normale Fütterung) (Normale Gruppe), Schein-Gruppe (Schein-Operation: Haut- und Muskelschnitt ohne vordere Kreuzbanddurchtrennung [ACLT], gefolgt von Kochsalz-Gavage), KOA/NC-Gruppe (ACLT-Operation + Kochsalz-Gavage), KOA/OST-Gruppe (ACLT-Operation + OST Gavage). Das KOA-Modell des Rattenknies wurde mit der Methode der vorderen Kreuzbandtranssektion (ACLT) konstruiert, wie bereitsbeschrieben 29. Die Kochsalzlösungsgruppe erhielt Kochsalzlösung per Gavage, und die OST-Gruppe erhielt für 4 Wochen OST per Gavage. Die OST-Dosis beträgt 50 mg/kg Körpergewicht (gelöst in PEG 400 und verdünnt mit physiologischer Kochsalzlösung), und die Verabreichungsfrequenz erfolgt einmal täglich für 4 Wochen im Rats-Subsection. Anschließend wurden die Ratten zur Analyse eingeschläfert (nach institutionell genehmigten Protokollen). Das Gewebe wurde entweder sofort in flüssigem Stickstoff eingefroren oder in 4%igen Paraformaldehyd fixiert.
2. Zellkultur
Die humane Chondrozytenzelllinie (C28/I2) wurde aus der American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA) gewonnen. Die Zellen wurden gemäß den ATCC-Richtlinien kultiviert und innerhalb von 6 Monaten verwendet.
Kulturbedingungen: DMEM/F-12-Medium, ergänzt mit 10 % fetalem Rinderserum und 1 % Penicillin-Streptomycin, inkubiert bei 37 °C in einem 5 % CO 2befeuchteten Inkubator.
Behandlungen: Die Zellen wurden bei 1 × 106 Zellen/Brunnen in 6-Brunnenplatten ausgesaat; nach 24 Stunden Adhäsion wurden sie allein mit LPS (1 μg/mL) oder mit OST (100 μM) für 24 Stunden behandelt.
3. Tests zur Zelllebensfähigkeit
Chondrozytenzellen wurden zusammen mit OST oder LPS in unterschiedlichen Konzentrationen in 96-Well-Platten ko-inkubiert. Der CCK8-Test zeigt die Lebensfähigkeit der Zelle, indem er Absorption (OD450 nm) mit einem Mikroplattenleser erkennt, wobei höhere OD-Werte auf mehr lebensfähige Zellen hinweisen.
OST-Konzentrationsgradienten: 0, 25, 50, 100, 200, 400 μM (inkubiert für 24 Stunden). Der CCK8-Test zeigte >90 % Zelllebensfähigkeit bei allen Konzentrationen und bestätigte damit die Nicht-Toxizität der Verbindung.
LPS-Konzentrationsgradienten: 0, 0,1, 0,5, 1, 2 μg/mL (inkubiert für 24 Stunden). Die 1 μg/mL LPS-Gruppe hatte ~50 % Zelllebensfähigkeit (im Vergleich zur Ctrl-Gruppe), daher wurde diese Konzentration für spätere Experimente gewählt.
4. Hämatoxylin- und Eosin-(H&E)-Färbung sowie Safanin-O-Färbung
Das Gewebe wurde mit Paraffin eingebettet, entwachst, rehydriert und gemäß den Anweisungen des Herstellers mit H&E und Safranin O/Fast Green gefärbt. Färbebedingungen: AO-Arbeitskonzentration betrug 1 μg/mL; Die Zellen wurden bei 37 °C für 5 Minuten im Dunkeln inkubiert.
Quantitative Methode: Die AVO-Positivitätsrate wurde berechnet, indem orangefarbene Puncta-enthaltene Zellen in 5 Zufallsfeldern (×400 Vergrößerung) pro Probe mit der ImageJ-Software gezählt wurden. Anschließend wurden Schnitte unter einem BX43-Mikroskop (Vergrößerung ×400) aufgenommen.
5. Durchflusszytometrie
Die Zellen wurden entnommen und in einer Annexin-V-FITC/PI-Lösung für die Apoptose-Analyse neu suspendiert. Inkubationsbedingungen: Die Zellen wurden bei 1 × 106 Zellen /mL in einer Annexin-V FITC/PI-Lösung (KeyGEN) wieder suspendiert und bei Raumtemperatur 15 Minuten im Dunkeln inkubiert.
Gating-Strategie: Vorwärtsstreuung (FSC) vs. Side Scatter (SSC)-Gatter wurden verwendet, um Zellreste auszuschließen; Annexin-V FITC⁺/PI⁻-Zellen wurden als früh apoptotisch definiert, und Annexin-V FITC⁺/PI⁺-Zellen als spät apoptotisch. Der Gating Plot ist in Supplementary File 1 (Rohdurchflusszytometriedaten) enthalten. Die Zellen wurden von einem Durchflusszytometer gesammelt. Die Daten wurden mit der Flow Jo-Software analysiert.
6. Transfektion von Plasmiden und Mimik
MiR-34a-Mimik (34a-Mimik) und unspezifischer Kontrollmimik (NC) wurden aus einer kommerziellen Quelle gewonnen. Die Zellen wurden gemäß den Anweisungen des Herstellers mit Plasmiden mit LipofectamineTM 3000 transfektiert.
7. Acridin-Orangenfärbung
Die Autophagie wurde üblicherweise mittels Acridin-Orangenfärbung in den Zellen untersucht. Nachdem die Zellen mit LPS oder OST in bestimmten Konzentrationen für 24 Stunden behandelt wurden, wurden sie mit AO (1 μg/mL) bei 37 °C für 5 Minuten im Dunkeln inkubiert. Die Bilder wurden mit einem Laserkonfokalmikroskop aufgenommen. Die AVO-Positivitätsrate wurde berechnet, indem orangefarbene Puncta-enthaltene Zellen in 5 Zufallsfeldern (×400 Vergrößerung) pro Probe mit der ImageJ-Software gezählt wurden. Die Daten werden als Mittelwert ± SD aus drei unabhängigen Experimenten angegeben.
8. Beobachtung des Transmissionselektronenmikroskops
Die Proben wurden in 2,5 % Glutaraldehyd und 1 % Osmiumtetroxid fixiert, dann dehydriert, ausgespült und imprägniert. Nach der Polymerisation wurden die Proben mit einem Ultramikrotom in 70 nm dicke Abschnitte geschnitten. Die Ultrastruktur der Zellen wurde mittels Transmissionselektronenmikroskopie beobachtet.
9. Immunblotting
Mausmonoklonaler Antikörper (Abs) gegen Bcl-2 (#68103), polyklonaler Kaninchenantikörper gegen LC3 (#14600-1-AP), IL-6 (21865-1-AP) und mausmonoklonaler Antikörper gegen β-Actin (#66009-1-lg) wurden von Proteintech gekauft. Sekundäre Abs, konjugiert mit IRDye 800CW Ziegen- (polyklonal), Anti-Kaninchen-IgG (H+L) oder IRDye 800CW Ziegen-(polyklonal) Anti-Maus-IgG (H+L), wurden kommerziell erhalten. Die Zellen wurden in einem Ganzzell-Lysassay lysiert, getrennt durch Elektrophorese auf SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese. Proteine wurden mittels primärer Abs und entsprechender sekundärer Abs nachgewiesen. Die Proteinbelastung betrug 30 μg pro Lane; Primäre Antikörperverdünnungen: Bcl-2 (1:1000), LC3 (1:1500), β-Tubulin (1:5000); Sekundäre Antikörper (IRDye 800CW) wurden bei 1:10.000, IL-6 (1:800) verwendet. Anschließend wurden die Proteinbänder vom verbesserten chemilumineszenz-Laserbildgebungssystem erfasst. Proteinbänder wurden von der Software ImageJ quantifiziert.
10. Quantitative Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR)
Gesamt-RNAs wurden aus Zellen mit dem Trizol-Reagens isoliert. cDNAs, die aus Gesamt-RNAs gewonnen wurden, wurden mit dem cDNA-Regent-Kit synthetisiert und mit SYBR-Green-Methoden analysiert. cDNAs, die aus miRNAs gewonnen wurden, wurden mit miRcute plus miRNA-Erststrang-cDNA-Kit synthetisiert und mit miRcute plus miRNA qPCR-Kit analysiert. Alle Verfahren wurden nach dem Protokoll des Herstellers durchgeführt. Die Expression des Zieltranskripts wurde mit der 2-△△CT-Methode berechnet. GADPH und U6 wurden als Ladekontrolle für mRNA bzw. miRNA verwendet. Die Primer-Sequenz ist in Tabelle 1 aufgeführt.
11. Luciferase-Reporter-Analysen
Wildtyp-psiCHECK2- Bcl-2-3′UTR-Reporterplasmid (WT) und psiCHECK2- Bcl-2-3′UTR-Reporterplasmid mit einem Mutanten an der miR-34a-Bindungsstelle (Mut). Die Reporter und miR-34a-Mimik wurden mit LipofectamineTM 3000 ko-transfektiert in Chondrozytenzellen. Die Zellen wurden nach 24 Stunden Transfektion entnommen und lysiert. Die Luciferase-Intensität wurde anschließend mit dem Dual-LumiTM Luciferase Reporter Gene Assay Kit gemäß den Anweisungen des Herstellers gemessen.
12. Ganganalysetests
Das MGT-PR-System wurde verwendet, um die laufenden Gliedmaßenbewegungen der Ratten in jeder Gruppe zu beobachten. Vor den Tests durften sich die Ratten an die Landebahnumgebung anpassen. Gangdaten während des freien Gehens wurden erfasst, wobei für jede Ratte drei aufeinanderfolgende gültige Laufversuche erfasst wurden. Die analysierten Parameter umfassten Schrittlänge, Schwungdauer und Koordination zwischen rechten und linken Hinterbeinen.
13. Statistische Analyse
Die Experimente wurden dreimal durchgeführt und mindestens dreimal unabhängig wiederholt. Die statistische Analyse wurde mit der Software GraphPad Prism 9 durchgeführt. Die Daten wurden als Mittelwert ± SD angegeben. Statistische Unterschiede wurden durch Einweg-ANOVA (Tukey's Post-hoc-Test) für Mehrfachvergleiche oder durch den zweiseitigen Student-T-Test für zwei experimentelle Gruppenvergleiche bewertet. Unterschiede wurden bei p < 0,05 als signifikant akzeptiert.