$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
הקמת מודל דלקתי כונדרוציטים במבחנה
כדי לחקור את המנגנונים המולקולריים שמאחורי הפתולוגיה של אוסטיאוארתריטיס, הוקם מודל דלקתי במבחנה המשתמש בכונדרוציטים אנושיים מסוג C28/I2 שהופעלו בגירוי IL-1β. תוקף המודל אושר על ידי הערכת הביטוי של שרשרת אלפא 1 מסוג קולגן סוג II (Col-II), רכיב ראשי במטריקס החוץ-תאי של סחוס ההיאליני וסימן ההיכר של כונדרוציטים בריאים. ניתוח כמותי גילה כי חשיפה ל-IL-1β הובילה לירידה מובהקת סטטיסטית בביטוי mRNA של Col-II ביחס לקבוצת הביקורת. שינוי פנוטיפי זה מצביע על מעבר ראשוני למצב קטבולי הדומה למיקרו-סביבה אוסטיאוארטריטית, ובכך מספק מודל יסוד למחקרים מכניים עתידיים (איור 1).

איור 1: הקמת מודל אוסטיאוארתריטיס (OA) במבחנה בכונדרוציטים אנושיים ב-C28/I2. התאים טופלו ב-20 ng/mL IL-1β במשך 24 שעות. הביטוי היחסי של mRNA של Col-II נקבע על ידי qPCR, כאשר β-אקטין שימש כבקר הנרמליזציה. הנתונים מוצגים כסטיית תקן ממוצעת ± (SD) משלושה שכפולים ביולוגיים עצמאיים (n = 3). ניתוח סטטיסטי בוצע באמצעות ANOVA חד-כיווני. *P < 0.05 בהשוואה לקבוצת הביקורת. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
אימות יעילות הבעה יתר של SPRY2 בתאי C28/I2
לפני הערכת התפקיד הפונקציונלי של Sprouty2 (SPRY2) במודל זה, אומת יעילות ההעברה של וקטור הבעה יתר של SPRY2. כונדרוציטים עברו טרנספקציה עם פלסמיד הבעה יתר (OE) או וקטור ריק שלילי (NC). גם ניתוחי qPCR וגם Western Blot הראו שיפור חזק של SPRY2 ברמות ה-mRNA והחלבון בקבוצת OE בהשוואה לקבוצות ה-NC וקבוצות הביקורת שלא טופלו. נתונים אלו, המוצגים באיור 2, מאשרים כי מערכת הניסוי שמרה על רמות SPRY2 גבוהות, מה שאפשר לחקור את ההשפעות הביולוגיות הספציפיות שלו.

איור 2: אימות ביטוי יתר של SPRY2 בכונדרוציטים C28/I2. התאים עברו טרנספקציה עם וקטור ריק (NC) או פלסמיד הבעה יתר SPRY2 (OE). רמות ה-mRNA והחלבון היחסיות של SPRY2 הוערכו באמצעות qPCR ו-Western blot, בהתאמה. β-אקטין שימש כבקרת טעינה פנימית. הנתונים מבוטאים כממוצע ±SD (n = 3). *P < 0.05 בהשוואה לקבוצת NC. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
ביטוי יתר של SPRY2 מפחית את האוטופגיה ומווסת את סמני האפופטוזיס בתנאים דלקתיים
ניסויים מאוחרים יותר ניסו לקבוע האם SPRY2 פועל כרגולטור של אוטופגיה ואפופטוזיס בהקשר הדלקתי. לאחר הקמת מודל OA, טיפול ב-IL-1β בלבד גרם לעלייה משמעותית בסמני האוטופגיה בקלין-1 ו-LC3-II, מה שמרמז על תגובה אוטופגית מפצה ללחץ דלקתי. במקביל, ביטוי Bcl-2 עלה בקבוצת המודלים. עם זאת, הכנסת וקטור הביטוי היתר SPRY2 שינתה משמעותית את הפרופיל הזה. כפי שמוצג באיור 3, קבוצת Model+OE-SPRY2 הראתה ירידה משמעותית ברמות mRNA של Beclin-1 ו-LC3-II בהשוואה לקבוצות Model ו-Model+NC. יתרה מזאת, ביטוי יתר של SPRY2 הפחית את העלייה הנגרמת מדלקת של Bcl-2. ממצאים אלו מצביעים על כך ש-SPRY2 מווסת באופן שלילי את הביטוי של סמנים הקשורים לאוטופגיה בכונדרוציטים דלקתיים.

איור 3: ביטוי יתר של SPRY2 מחליש את האוטופגיה ומווסת את סמני האפופטוזיס בתנאים דלקתיים המושרים על ידי IL-1β. רמות הביטוי היחסיות של mRNA של SPRY2, Bcl-2, Beclin-1 ו-LC3-II נמדדו על ידי qPCR בקבוצות בקרה, מודל (מטופל ב-IL-1β), מודל+NC ו-Model+OE-SPRY2. β-אקטין שימש כבקרה פנימית. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n = 3). המשמעות הסטטיסטית נקבעה באמצעות ANOVA חד-כיווני ואחריו מבחן פוסט-הוק S-N-K. *P < 0.05 בהשוואה לקבוצת הביקורת; #P < 0.05 בהשוואה לקבוצת Model+NC. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
miR-590-5p מעלה את הסמנים הקשורים לאוטופגיה ומקדם הישרדות כונדרוציטים
לאחר מכן, נחקרה ההשפעה התפקודית של miR-590-5p על סמנים הקשורים לאוטופגיה והישרדות. כפי שמוצג באיור 4, טרנספקציה עם חיקוי miR-590-5p במודל OA העלתה משמעותית את ביטוי Bcl-2, Beclin-1 ו-LC3-II, בניגוד להשפעות המעכבות שנצפו לאחר ביטוי יתר של SPRY2. לעומת זאת, עיכוב miR-590-5p הפחית משמעותית את ביטוי Bcl-2 ובקלין-1, בעוד שהירידה ב-LC3-II לא הגיעה למובהק סטטיסטי. תוצאות אלו מצביעות על כך ש-miR-590-5p מגביר את הביטוי של סמנים הקשורים לאוטופגיה ו-Bcl-2 הקשורים להישרדות בכונדרוציטים, מה שמצדיק חקירה נוספת לגבי יעדי הרגולציה הפוטנציאליים שלו במורד הזרם.

איור 4: miR-590-5p מגביר את ביטוי הסמנים הקשור לאוטופגיה ואת ביטוי Bcl-2 הקשור להישרדות. רמות הביטוי היחסיות של mRNA של Bcl-2, Beclin-1 ו-LC3-II נמדדו על ידי qPCR במודל OA לאחר טרנספקציה עם miR-590-5p מעתיק, מעכב, או הביקורת השלילית (NC) שלהם. β-אקטין שימש כבקרת הנרמליזציה. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n = 3). *P < 0.05 בהשוואה לקבוצת Model+Mimic-NC; #P < 0.05 בהשוואה לקבוצת Model+Inhibitor-NC (עבור Bcl-2 ו-Beclin-1). אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
IL-1β מווסת את ציר miR-590-5p/SPRY2 ואת ביטוי הסמנים הקשור לאוטופגיה
כדי להבהיר את מנגנוני הרגולציה העליונים השולטים ב-SPRY2 והקשר שלו עם miR-590-5p, נבדקו פרופילי הביטוי שלהם בתנאים דלקתיים. לאחר תצפית מורפולוגית על מודל תאי C28/I2 המושרה על ידי IL-1β (איור 5A), אושרו יעילות הטרנספקציה למניפולציה גנטית של SPRY2. גם qPCR וגם ניתוחי Western blot אישרו עלייה חזקה ב-SPRY2 בקבוצת הביטוי המופרז (OE) והפללה מוצלחת בקרב קבוצות ה-RNA הקטן המפריע (siRNA) בהשוואה לקבוצת הביקורת שלהן (איורים 5B ו-5C). לעומת זאת, רמות miR-590-5p עלו באופן משמעותי לאחר טיפול ב-IL-1β.

איור 5: תצפית מורפולוגית ואימות יעילות הטרנספקציה של SPRY2. (א) תצפית מורפולוגית של תאי C28/I2 לאחר טיפול ב-IL-1β (20×, מיקרוגרף קונסט פאזה). (B) רמות יחסיות של mRNA וביטוי חלבונים של SPRY2 בקבוצות ביטוי יתר (OE) של ביקורת, NC ו-SPRY2. (C) תמונות של Western Blot מייצגות המאשרות הבעה יתר של SPRY2 (משמאל) והפחתת SPRY2 על ידי siRNA ספציפיים (si-896, si-800, si-695) בהשוואה לביקורת (מימין). β-אקטין שימש כבקרת הטעינה הפנימית. הנתונים מבוטאים כממוצע ± SD (n = 3). *P < 0.05 בהשוואה לקבוצת הביקורת. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
כדי לקבוע האם דפוס הביטוי ההפוך הזה משקף קשר רגולטורי פוטנציאלי, נעשה שימוש ב-TargetScan Human 7.1 לזיהוי אתר קישור פוטנציאלי 8mer ל-has-miR-590-5p בתוך 3′-UTR של SPRY2 האנושי (נוקלאוטידים 236–243). יישור הרצף באיור 6 ממחיש את ההשלמה החזויה בין אזור הזרע. לאחר מכן בוצעו ניסויי חילוץ כדי לבדוק באופן פונקציונלי האם מודולציית miR-590-5p שינתה את ביטוי SPRY2 במודל OA. לאחר אישור יעילות הטרנספקציה של המחקה והמעכב miR-590-5p (איורים 7A, B), בדיקות חילוץ הראו כי עיכוב miR-590-5p הפך את הדיכוי הקשור ל-OA של ביטוי mRNA ב-SPRY2 (איור 7C). ה-mimic של miR-590-5p לא הפחית עוד יותר את ביטוי SPRY2 מעבר לדיכוי המסומן שנגרם על ידי IL-1β, בעוד שעיכוב miR-590-5p העלה משמעותית את ביטוי SPRY2 ביחס לבקרה השלילית של המעכב. ממצאים אלו תומכים בקשר רגולטורי הפוך ומשוער בין miR-590-5p ל-SPRY2 בכונדרוציטים דלקתיים.

איור 6: חיזוי סיליקו של האינטראקציה הרגולטורית המשוערת בין miR-590-5p/SPRY2. ניתוח ביואינפורמטי בוצע באמצעות TargetScan Human 7.131,32 לזיהוי אתרי קישור miRNA פוטנציאליים. הסכימה ממחישה את יישור הרצפים החזוי ואת השלמת אזור הזרע בין has-miR-590-5p לבין 3′-UTR של SPRY2 האנושי (נוקלאוטידים 236–243). אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.

איור 7: השפעות מודולציית miR-590-5p על ביטוי SPRY2 בכונדרוציטים. יעילות הטרנספקציה אושרה על ידי qPCR עבור miR-590-5p המעתיק (A) והמעכב (B) ביחס לביקורת שלהם. (C) ביטוי mRNA יחסי של SPRY2 נמדד בין קבוצות הניסוי שצוינו לאחר מודולציית miR-590-5p במודל OA. U6 ו-β-אקטין שימשו כבקרים פנימיים לכימות miRNA ו-mRNA, בהתאמה. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n = 3). *P < 0.05 בהשוואה לקבוצת הביקורת; #P < 0.05 בהשוואה לקבוצת Mimic-NC או Inhibitor-NC המתאימה; &P < 0.05 בהשוואה לקבוצת OA+מעכב-NC. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
בהתאם לתוצאות באיור 4, השינויים בסמנים הקשורים לאוטופגיה היו מקבילים להשפעות הצפויות מהירידה בביטוי SPRY2, מה שמרמז ש-miR-590-5p עשוי לשפר את הביטוי שלהם על ידי הקלה על עיכוב המתווך על ידי SPRY2. ביחד, ממצאים אלו תומכים בציר איתות משוער שבו IL-1β מעלה את miR-590-5p, miR-590-5p מדכא ביטוי SPRY2, ו-SPRY2 מופחת קשורה להגברת ביטוי הסמנים של בקלין-1 ו-LC3-II.
זמינות נתונים:
הנתונים למחקר זה מסופקים בקובץ המשלים 1.
קובץ משלים 1: מערכי הנתונים ששימשו למחקר זה, כולל נתוני מקור qPCR, תמונות מקור של Western Blot, ותוצרי ניתוח סטטיסטי.אנא לחצו כאן להורדת הקובץ הזה.