Deze studie heeft als doel serum miR-215-5p te evalueren als diagnostische biomarker voor artrose en het regulerende mechanisme ervan in door IL-1β geïnduceerde chondrocyten te onderzoeken.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Onderzoeksartikel
* These authors contributed equally
Deze studie heeft als doel serum miR-215-5p te evalueren als diagnostische biomarker voor artrose en het regulerende mechanisme ervan in door IL-1β geïnduceerde chondrocyten te onderzoeken.
Artrose (OA) is een degeneratieve gewrichtsziekte die wordt gekenmerkt door afbraak van gewrichtskraakbeen en synoviale inflammatoire infiltratie. Deze studie heeft als doel serum miR-215-5p te evalueren als diagnostische biomarker voor OA en het regulerende mechanisme ervan in door IL-1β geïnduceerde chondrocyten te onderzoeken. 110 OA-patiënten en 105 gezonde controles werden gerekruteerd. Serum miR-215-5p en EREG-expressie werden bepaald door een kwantitatieve reverse transcription polymerasekettingreactie. De diagnostische waarde van miR-215-5p voor OA werd beoordeeld met behulp van een receiver operating characteristic curve. C28/I2-chondrocyten werden gestimuleerd met IL-1β om een OA-celmodel te construeren. Cellevensvatbaarheid, migratievermogen en ontstekingscytokineniveaus werden geëvalueerd via Cell Counting Kit-8, Transwell-assay en een enzym-gekoppelde immunosorbentassay (ELISA). De associatie tussen miR-215-5p en EREG werd gevalideerd met behulp van een dual-luciferase reporter assay en een RNA immunoprecipitatie (RIP) assay. Bij OA-patiënten was het serum miR-215-5p opgereguleerd, terwijl EREG werd verlaagd. MiR-215-5p vertoonde goede diagnostische prestaties voor OA (oppervlakte onder de curve, AUC = 0,883). In interleukine-1β (IL-1β)-behandelde C28/I2-cellen verbeterde remming van miR-215-5p de levensvatbaarheid en migratie van de cellen, en verminderde IL-1β-, IL-6- en tumornecrosefactor-α (TNF-α)-niveaus. EREG werd bevestigd als direct doelwit van miR-215-5p. Het neerzetten van EREG keerde gedeeltelijk het bevorderende effect van miR-215-5p downregulation op de levensvatbaarheid en migratiecapaciteit van met IL-1β behandelde C28/I2-cellen om en verminderde het remmende effect op ontstekingsfactoren. miR-215-5p draagt bij aan de pathogenese van OA door EREG te reguleren en vertegenwoordigt een veelbelovend diagnostisch biomarker en potentieel therapeutisch doelwit voor OA.
Artrose (OA) is een degeneratieve gewrichtsaandoening, en de pathologie ervan wordt gekenmerkt door kraakbeendegeneratie met synoviale ontsteking 1,2. Wereldwijd blijft de incidentie van OA hoog en hebben relevante studies een trend van toenemende incidentie van jaar 3,4 gemeld. Er is vastgesteld dat factoren zoals obesitas, veroudering, genetische vatbaarheid en botdichtheid samenhangen met de ontwikkeling van OA5. Wat betreft klinische symptomen presenteren patiënten met OA vaak gewrichtspijn, zwelling, beperkte mobiliteit en stijfheid, wat de levenskwaliteit van patiënten ernstig vermindert 6,7. Het is opmerkelijk dat er verschillende fenotypen van OA bestaan, en deze fenotypen weerspiegelen op treffende wijze de diversiteit van de pathogenese van de ziekte8. Momenteel is de behandeling van OA nog steeds gericht op het verbeteren van symptomen, en veelgebruikte klinische medicijnen zijn onder andere pijnstillers en niet-steroïde ontstekingsremmers, die alleen pijn kunnen verlichten en de progressie vande ziekte niet effectief kunnen omkeren. Daarom is het verkennen van nieuwe OA-biomarkers een dringende behoefte geworden voor huidig onderzoek.
MicroRNA's (miRNA's) zijn een categorie kortstrengs RNA-moleculen die niet betrokken zijn bij eiwitcodering10. Ze dienen als belangrijke genregulerende moleculen in meercellige organismen en kunnen de expressie-output van talrijke eiwitcoderende genenbeïnvloeden. Talrijke studies hebben bevestigd dat miRNA's een aanzienlijke invloed hebben op de ontwikkeling vanOA-12. Een eerdere studie toonde aan dat miR-215-5p overgeëxprimeerd werd bij pre-eclampsie en de migratie en invasieve capaciteit van trofoblasten verminderde door CDC6-expressie13 te reguleren. Overexpressie van miR-215-5p verzwakte ontstekingsbeschadiging in H9c2-cellen bij sepsis14. miR-215-5p zou een beschermend effect kunnen uitoefenen op de pathogenese van osteoporose door de expressie van XIAP te remmen en de differentiatie van hBMSC's15 te bevorderen. Opmerkelijk is dat miR-215-5p werd opgereguleerd toen miRNA-expressieprofielen van synoviale weefsels van OA-patiënten werden geanalyseerd16. Serum miR-215-5p-expressie en het potentieel ervan als diagnostische biomarker voor OA zijn echter nog niet onderzocht. De rol van miR-215-5p in OA-chondrocyten, met name de effecten op cellevensvatbaarheid, migratie en ontstekingsrespons, blijft onduidelijk. Er zijn geen studies gerapporteerd of miR-215-5p zijn regulerende functie uitoefent in OA via specifieke downstream-doelen. Het opvullen van deze hiaten zal nieuwe inzichten bieden in OA-moleculaire mechanismen en nieuwe kandidaat-therapeutische doelen identificeren.
EREG behoort tot de epidermale groeifactorfamilie en is bewezen betrokken te zijn bij weefselherstel en ontstekingsreacties17,18. De studie van Chen et al. rapporteerde dat de expressie van EREG significant verminderd was in kraakbeen en synoviaal weefsel bij OA-patiënten vergeleken met de controlegroep19. Of EREG dient als downstream target van miR-215-5p in OA-chondrocyten en de rol van deze regulatieas in de pathogenese van OA zijn op dit moment onduidelijk.
Op basis van bovenstaande achtergrond veronderstellen we dat de expressie van het serum miR-215-5p wordt opgereguleerd bij OA-patiënten en chondrocytontstekingsdysfunctie aanwakkert door direct EREG te richten, terwijl miR-215-5p-inhibitie interleukine-1β (IL-1β)-geïnduceerde chondrocytletsel verlicht. Deze studie hanteerde uniforme meetbare eindpunten en beoordelingscriteria voor klinische en cellulaire validatie: klinisch werden 110 OA-patiënten en 105 gezonde controlegroepen opgenomen; serum miR-215-5p en EREG-niveaus werden gekwantificeerd via qRT-PCR, en ROC-curves werden toegepast om de diagnostische prestaties te beoordelen (geldig als AUC 0,7 ≥, P < 0,05). Correlaties werden geanalyseerd via Chi-kwadraattests tussen miR-215-5p en OA klinische kenmerken, en multivariate logistische regressie identificeerde onafhankelijke OA-risicofactoren (aangepast P < 0,05). In vitro werden C28/I2-chondrocyten behandeld met 10 ng/mL IL-1β gedurende 24 uur om een OA-model vast te stellen, gevolgd door transfectie met miR-215-5p inhibitor/mimic en si-EREG. CCK-8, Transwell en ELISA-assays werden gebruikt om cellevensvatbaarheid, migratie en ontstekingscytokineniveaus te evalueren. Criteria voor het rescue-experiment: miR-215-5p-remmer herstelde de levensvatbaarheid en migratie van chondrocyten (P < 0,05), en EREG silencing hief dit beschermende effect gedeeltelijk op (P < 0,05). Bioinformatische TargetScan-voorspelling, dual-luciferase-reporterassays en RIP-assays valideerden hun directe binding verder: een significante vermindering van de activiteit van WT-EREG luciferase na miR-215-5p mimictransfectie en een duidelijk verhoogde verrijking van miR-215-5p/EREG in Ago2-precipitaten versus IgG-controle (beide P < 0,05) werden gedefinieerd als criteria voor doelinteractie. Gezamenlijk verduidelijkte dit werk systematisch de diagnostische waarde en het moleculaire mechanisme van miR-215-5p bij OA, waarmee nieuwe therapeutische kandidaten werden geïdentificeerd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De studie werd uitgevoerd in overeenstemming met de principes van de Verklaring van Helsinki. De ethische commissie van het Xianyou County General Hospital keurde het onderzoek goed voordat het begon (goedkeuring nr. 202514, op 18 juni 2025).
Een samenvatting van het protocol is te vinden in aanvullende figuur 1.
Exemplaar
In totaal werden 110 OA-patiënten in dit ziekenhuis behandeld en 105 gezonde controles gerekruteerd voor dit onderzoek. De inclusiecriteria voor de OA-groep waren als volgt: diagnose OA bevestigd volgens de classificatiecriteria vastgesteld door het American College of Rheumatology20. Alle patiënten ondergingen röntgenbeeldvorming en Kellgren-Lawrence (K-L) beeldvorming; geen antibioticabehandeling binnen 3 maanden voor opname; volledige klinische gegevens; en schriftelijke geïnformeerde toestemming werd van alle patiënten verkregen. De exclusiecriteria voor de OA-groep omvatten patiënten die relevante behandeling hadden ontvangen of zich in de terminale stadia van de ziekte bevonden; degenen die lijden aan andere soorten gewrichtsziekten zoals jicht, reumatoïde artritis, enzovoort; degenen met een combinatie van tumoren, ernstige lever- en nierinsufficiëntie, auto-immuunziekten, infectieziekten, neurologische aandoeningen of ernstige cardiorespiratorische aandoeningen; en degenen met lichamelijke beperkingen waardoor ze niet voor zichzelf konden zorgen. Op het moment van inschrijving werden basisgegevens van alle deelnemers geregistreerd, waaronder leeftijd, geslacht, body mass index (BMI), roken, drinken, familiegeschiedenis, ziekteverloop, K-L cijfer, Visual Analog Scale (VAS)-score, Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) score en de laesielocatie. De relevante gegevens werden geanalyseerd en samengevat in Tabel 1. Alle proefpersonen kregen 8 ml veneus bloed afgenomen in een nuchtere toestand, waarna ze 3 uur bij 4 °C stonden, waarna ze 15 minuten bij 4 °C werden gecentrifugeerd bij 3000 × g bij 4 °C om het serum te isoleren. Het serum werd voorzichtig geoogst en op −80 °C gehouden tot verdere tests.
Menselijk bloed/serum (categorie B infectieus biologisch materiaal) bevat lichaamsvloeistoffen die onbekende infectieuze ziekteverwekkers kunnen dragen en percutane of slijmvliesinfecties kunnen veroorzaken door spetteren, naaldprikken of contact met beschadigde huid. Moet wegwerphandschoenen van nitril, wegwerpmedische isolatiejassen, veiligheidsbril of mondkapjes en chirurgische mondkapjes dragen. Na een hoge druksterilisatie wordt het centraal verzameld en verbrand door gecertificeerde medische afvalverwerkingsinstellingen.
Celcultuur en OA-celmodelconstructie
Menselijke C28/I2-chondrocyten werden gehandhaafd in DMEM/F12-medium met 10% foetaal rundereserum (FBS) bij 37 °C in een bevochtigde broedmachine gevuld met 5% CO₂. Alle experimenten werden uitgevoerd met cellen in passages 3–6 om een stabiel cellulair fenotype te behouden. Vervolgexperimentele manipulaties werden uitgevoerd zodra de celconfluentie 80% bereikte. Cellen in de experimentele groep werden behandeld met 10 ng/mL IL-1β bij 37 °C gedurende 24 uur om een in vitro OA-model21 te vestigen, terwijl cellen in de controlegroep onbehandeld bleven.
Celtransfectie
Negatieve controle-remmer (inhibitor-NC), miR-215-5p-remmer, mimic-NC, miR-215-5p mimic, negatieve controle small interferend RNA (si-NC) en si-EREG werden commercieel gesynthetiseerd. Transfectie-assays werden uitgevoerd in 6-wellplaten met behulp van een transfectie-reagens tijdens de logaritmische groeifase van de cellen. Specifiek werd 50 nM van de inhibitor/mimic of negatieve controles verdund in 125 μL Opti-MEM-medium per put, gecombineerd met 5 μL transfectiereagens opgelost in 125 μL Opti-MEM, en 15 minuten op kamertemperatuur gehouden om een complex te vormen. Het mengsel werd vervolgens aan de cellen toegevoegd. Cellen werden 48 uur na transfectie geoogst voor latere experimenten.
Kwantitatieve reverse transcription polymerasekettingreactie (qRT-PCR-assay)
Totaal RNA werd geïsoleerd met behulp van TRIzol-reagens volgens de protocollen van de fabrikant, en monsters omvatten serum en cellen. Voor reverse transcriptie werd in elke reactie 1 μg totaal RNA gebruikt, in overeenstemming met het protocol van de fabrikant van PrimeScript Reverse Transcriptase. Na voltooiing van reverse transcriptie werden versterkingsreacties uitgevoerd op een realtime PCR-instrument met SYBR-Green Real Master-mix als reactiereagens. De thermische cyclusparameters waren als volgt: een initiële denaturatie bij 95 °C gedurende 30 seconden, daarna 40 cycli van 95 °C voor 5 seconden en 60 °C voor 30 s. qRT-PCR werd in technische drievoudige vorm uitgevoerd voor alle monsters. Voor kwantitatieve detectie van miRNA- en mRNA-niveaus werden cyclusdrempelwaarden (Ct) genormaliseerd met U6 en β-actine als endogene referenties, en werd de uiteindelijke data-analyse gekwantificeerd met de 2-ΔΔCT-methode . De primersequenties die voor qRT-PCR worden gebruikt, worden gepresenteerd in Aanvullende Tabel 1.
Trizolreagens is een gevaarlijke chemische stof. Het is zeer corrosief; Direct contact kan ernstige brandwonden aan huid en ogen veroorzaken, en de vluchtige dampen kunnen de luchtwegen irriteren. Het is noodzakelijk om chemisch bestendige nitril handschoenen, laboratoriumjassen en chemisch splash-proof brillen te dragen; Het kan alleen in een dampkap worden gebruikt. De afvalvloeistof wordt opgeslagen in afgesloten plastic chemische afvalcontainers met etiketten en wordt correct afgevoerd volgens de lokale regelgeving.
Cellevensvatbaarheidstest
De cellevensvatbaarheid werd geëvalueerd met behulp van de Cell Counting Kit-8 (CCK-8). Cellen werden verplat in 96-put platen bij 5 × 103 cellen per put. Bij 0, 24, 48 en 72 uur incubatie werd 10 μL CCK-8-oplossing aan elke put toegevoegd. Na het incuberen van de cellen bij 37 °C gedurende 1 uur, werd de optische dichtheid van elke put gemeten op 450 nm.
Transwell-assay
De celmigratiecapaciteit werd geëvalueerd met behulp van een Transwell-kamer met membranen van 8 μm poriegrootte. Kort gezegd werden 5 × 10cellen van 4 per put in de bovenste inserts geïntroduceerd met serumvrij medium, terwijl de onderste inserts vervolgens werden aangevuld met een compleet medium. De kamers werden 24 uur lang geïncubeerd bij 37 °C. Cellen die niet migreerden en op het bovenste membraan bleven liggen, werden voorzichtig afgeveegd met een wattenstaafje. Cellen die naar het onderste oppervlak migreerden, werden 10 minuten gefixeerd met 4% formaldehyde en 20 minuten gekleurd met 0,1% kristalviolet. Ten slotte werden de cellen die het membraan doordrongen geobserveerd en geteld met een optische microscoop (×200). Voor elk model werden vijf niet-overlappende gezichtsvelden willekeurig geselecteerd voor het tellen. Het gemiddelde aantal migrerende cellen in elke experimentele groep werd berekend en geregistreerd.
Formaldehyde (kankerverwekkend, huid-/ademhalingsirritant, vluchtige giftige organische stof). Het vluchtige gas kan mucosale irritatie, dermatitis en allergische reacties veroorzaken. Alle operaties moeten worden uitgevoerd in een goed geventileerde afzuigkap. Draag chemisch bestendige handschoenen, een laboratoriumjas, anti-condensbril en een actieve koolstofbeademingsmasker. Afval met PFA moet worden behandeld volgens de voorschriften voor gevaarlijk afval. Afval moet worden afgevoerd volgens de lokale regelgeving.
Kristalviolet is een biologische vlek. Het is giftig wanneer het via de huid wordt opgenomen; Het heeft langdurige schadelijke effecten op het milieu. Vermijd direct contact met de huid en willekeurige afscheiding. Draag wegwerphandschoenen van nitril en een laboratoriumjas.
Enzym-gekoppelde immunosorbent-assay (ELISA)
IL-1β, IL-6 en tumornecrose factor-α (TNF-α) niveaus werden gemeten via menselijke ELISA-kits volgens de operationele richtlijnen die in de producthandleiding zijn gespecificeerd.
Dual luciferase-reportergenassay
De TargetScan-database werd gebruikt om kandidaat-doelgenen van miR-215-5p te voorspellen. De interactie van miR-215-5p met het doelgen EREG werd geanalyseerd via de dual luciferase assay kit: de wildtype- en mutantsequenties van EREG werden versterkt en gekloond tot de pGL3-vector. Vervolgens werden geconstrueerde recombinante plasmiden geco-transfecteerd in C28/I2-cellen met respectievelijk mimic-NC of miR-215-5p mimic. Luciferase-activiteit werd gedetecteerd na 48 uur incubatie.
RNA-immunoprecipitatie (RIP)
De interactie tussen miR-215-5p en EREG werd gevalideerd via de EZ-Magna RIP Kit. De stappen waren als volgt: cellen werden eerst gelyseerd met RIP-lysaat. Vervolgens werden cellysaten co-geïncubeerd met magnetische kralen die geconjugeerd waren met anti-argonaute 2 (Ago2) of anti-immunoglobuline G (IgG) antilichamen (menselijk) in een RIP-buffer. Daarna werd het RNA behandeld met proteïnase K en gezuiverd. Ten slotte werden de niveaus van miR-215-5p en EREG gemeten met qRT-PCR.
Statistieken
Data-analyse en beeldplotten werden uitgevoerd met SPSS en GraphPad Prism. De Shapiro-Wilk-test werd toegepast om de normaliteit van de verdeling te beoordelen vóór statistische analyse. Metingen volgens een normale verdeling werden uitgedrukt als gemiddelde ± standaarddeviatie (SD). De t-test van studenten werd gebruikt voor tweegroepsvergelijkingen, terwijl variantieanalyse (ANOVA) gevolgd door Tukey's post-hoc test werd gebruikt voor meervoudige groepsanalyses. Niet-normaal verdeelde continue variabelen werden gerapporteerd als medianen en interkwartielbereiken (IQR) en vergeleken met de Mann-Whitney U-test. Categorische variabelen werden uitgedrukt als percentages (n (%)), en intergroepverschillen werden onderzocht via de chi-kwadraattest. De diagnostische effectiviteit van miR-215-5p voor OA werd beoordeeld met behulp van receiver operating characteristic (ROC) curves. De associatie tussen miR-215-5p en klinische kenmerken van OA-patiënten werd geëvalueerd via de chi-kwadraattest. Risicofactoren voor de ontwikkeling van OA werden onderzocht met behulp van multivariabele logistische regressie. De associatie tussen miR-215-5p en EREG werd beoordeeld met behulp van Spearman-correlatieanalyse. P < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Basiskenmerken
105 patiënten werden opgenomen in de controlegroep, waaronder 58 (55,24%) mannen en 47 (44,76%) vrouwen, met een gemiddelde leeftijd van 52,81 ± 12,57 jaar en een BMI van 24,25 ± 2,71 kg/m2. De OA-groep bestond uit 110 patiënten, 69 (62,73%) mannen en 41 (37,27%) vrouwen, met een gemiddelde leeftijd van 54,42 ± 12,33 jaar en een BMI van 24,88 ± 3,51 kg/m². Extra basisinformatie voor de OA-groep werd geprese...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
OA, een veelvoorkomende gewrichtsaandoening in klinische omgevingen, is de derde belangrijkste oorzaak van organische invaliditeit geworden na diabetes en dementie22,23. De pathogenese van OA is echter complex en vereist de diagnose vaak een combinatie van klinische symptomen, beeldvormende onderzoeken en andere middelen, en de lange diagnostische cyclus vertraagt de tijdige behandeling van patiënten24 jaar oud<...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen financiële of eigendomsrechten in enig materiaal dat in dit artikel wordt besproken.
De auteurs ontvingen geen specifieke financiering voor dit werk.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 96-well plates | Corning/USA | 3903 | |
| Anti-Ago2 | Abcam/USA | AB_867543 RRID: ab186733 | |
| Anti-IgG | Abcam/USA | AB_10673832 RRID: ab133470 | |
| C28/I2 chondrocytes | Merck Millipore/USA | SCC043 | |
| CCK-8 Kit | Beyotime/China | C0038 | Cellebensvatbaarheidskit |
| Crystal violet | Sigma-Aldrich/USA | V5265 | |
| DMEM/F12 medium | Gibco/USA | 11320033 | |
| Dual-Luciferase Reporter Assay Kit | Promega/USA | E1910 | |
| EZ-Magna RIP Kit | Merck Millipore/USA | 17701 | |
| FBS | Thermo Fisher Scientific/USA | 26010074 | |
| Formaldehyde | Sigma-Aldrich/USA | F8775 | |
| Graphpad Prism 9.0 | GraphPad Software Inc. /USA | https://www.graphpad.com/features | |
| IL-1β | Sigma-Aldrich/USA | SRP3083 | |
| IL-1β ELISA kit | Nanjing Jiancheng/China | H002-1-2 | |
| IL-6 ELISA kit | Nanjing Jiancheng/China | H007-1-2 | |
| Incubator | Thermo Fisher Scientific/USA | BB150-2TCS-L | |
| Inhibitor-NC | GenePharma (custom synthesis) /China | https://www.genepharma.com/ | |
| Light Cycler 480 | Roche/Switzerland | https://lifescience.roche.com/global/en/article-listing/article/lightcycler-480-system-technology.html | Real-time PCR instrument |
| Lipofectamine 3000 | Invitrogen/USA | L3000015 | Het transfectiereagens gebruikt bij celtransfectie |
| Microplate reader | Thermo Fisher Scientific/USA | VA000010C | |
| Microscopie | Nikon/Japan | https://www.nikon.com.cn/sc_CN/ | |
| Mimic-NC | GenePharma (custom synthesis) /China | https://www.genepharma.com/ | |
| MiR-215-5p inhibitor | GenePharma (custom synthesis) /China | https://www.genepharma.com/ | |
| MiR-215-5p mimic | GenePharma (custom synthesis) /China | https://www.genepharma.com/ | |
| Opti-MEM | Gibco/USA | 31985070 | |
| pGL3 vector | Promega/USA | E1751 | |
| PrimeScript Reverse Transcriptase | Takara/Japan | 2680 | Reverse transcriptiekit |
| Si-EREG | GenePharma (custom synthesis) /China | https://www.genepharma.com/ | |
| Si-NC | GenePharma (custom synthesis) /China | https://www.genepharma.com/ | |
| SPSS 24.0 | IBM Corp/USA | https://spssau.com/index.html | |
| SYBR Green Supermix | Bio-Rad/USA | 1725121 | |
| TNF-α ELISA kit | Nanjing Jiancheng/China | H052-1-2 | |
| Transwell chamber | Corning/USA | 3422 | |
| TRIzol reagent | Thermo Fisher Scientific/USA | 15596026 | RNA isolatiereagens |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.