Цель данного исследования — оценить сывороточный miR-215-5p как диагностический биомаркер остеоартрита и изучить его регуляторный механизм в хондроцитах, индуцированных IL-1β.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Исследовательская статья
* These authors contributed equally
Цель данного исследования — оценить сывороточный miR-215-5p как диагностический биомаркер остеоартрита и изучить его регуляторный механизм в хондроцитах, индуцированных IL-1β.
Остеоартрит (ОА) — дегенеративное заболевание суставов, характеризующееся деградацией суставного хряща и синовиальной воспалительной инфильтрацией. Цель данного исследования — оценить сыворотку miR-215-5p как диагностический биомаркер ОА и изучить его регуляторный механизм в хондроцитах, индуцированных IL-1β. Было привлечено 110 пациентов с ОА и 105 здоровых контрольных групп. Экспрессия miR-215-5p и EREG в сыворотке была определена количественной обратной транскрипционной полимеразной цепной реакцией. Диагностическое значение miR-215-5p для ОА оценивалось с помощью кривой рабочей характеристики приёмника. Хондроциты C28/I2 были стимулированы IL-1β для построения модели ОА-клетки. Жизнеспособность клеток, способность к миграции и уровень воспалительных цитокинов оценивались с помощью Cell Counting Kit-8, анализа Transwell и ферментно-связанного иммуносорбентного анализа (ELISA). Связь между miR-215-5p и EREG была подтверждена с помощью двухлюциферазного репортерного анализа и РНК-иммунопреципитационного (RIP) теста. У пациентов с ОА сыворотка miR-215-5p была повышена, а EREG — снижена. MiR-215-5p показал хорошие диагностические показатели для OA (площадь под кривой, AUC = 0,883). В клетках C28/I2, обработанных интерлейкином-1β (IL-1β), ингибирование miR-215-5p повышало жизнеспособность и миграцию клеток, а также снижало уровни фактора некроза IL-1β, IL-6 и опухолевых некрозов-α (TNF-α). Было подтверждено, что EREG является прямой целью miR-215-5p. Снижение EREG частично обратило стимулирующий эффект снижения miR-215-5p на жизнеспособность и миграционную способность клеток C28/I2, обработанных IL-1β, и ослабил его ингибиторный эффект на воспалительные факторы. miR-215-5p способствует патогенезу ОА, регулируя EREG, и представляет собой перспективный диагностический биомаркер и потенциальную терапевтическую мишень для ОА.
Остеоартрит (ОА) — это дегенеративное заболевание суставов, и его патология характеризуется дегенерацией хряща с воспалениемсиновиа 1,2. В мире заболеваемость ОА остаётся высокой, и соответствующие исследования отмечают тенденцию роста заболеваемости ежегодно к 3,4 годам. Установлено, что такие факторы, как ожирение, старение, генетическая восприимчивость и плотность костей, связаны с развитиемОА-5. Что касается клинических симптомов, у пациентов с ОА часто наблюдаются боль в суставах, отёк, ограниченная подвижность и скованность, что значительно снижает качество жизнипациентов 6,7. Стоит отметить, что существуют различные фенотипы ОА, и эти фенотипы точно отражают разнообразие патогенезаболезни 8. В настоящее время лечение ОА по-прежнему сосредоточено на улучшении симптомов, и широко используемые клинические препараты включают обезболивающие и нестероидные противовоспалительные препараты, которые способны лишь облегчать боль и не могут эффективно обратить прогрессированиеболезни 9. Поэтому изучение новых биомаркеров ОА стало остратой необходимостью для современных исследований.
МикроРНК (миРНК) — это категория короткоцепочечных РНК молекул, которые не участвуют в кодированиибелков 10. Они служат важными регуляторными молекулами генов в многоклеточных организмах и могут влиять на экспрессию множества генов, кодирующихбелки 11. Многочисленные исследования подтвердили, что миРНК оказывают значительное влияние на развитиеOA 12. Предыдущее исследование показало, что miR-215-5p был переэкспрессирован при преэклампсии и снижал миграционную и инвазивную способность трофобластов за счёт регуляции экспрессииCDC6 13. Гиперэкспрессия miR-215-5p ослабляет воспалительные повреждения в клетках H9c2 присепсисе 14. miR-215-5p может оказывать защитный эффект в патогенезе остеопороза, ингибируя экспрессию XIAP и способствуя дифференцировкеhBMSCs 15. Примечательно, что при анализе профилей экспрессии миРНК синовиальных тканей у пациентов с ОА было обнаружено повышение miR-215-5p16. Однако экспрессия miR-215-5p в сыворотке и её потенциал как диагностического биомаркера ОА пока не изучены. Роль miR-215-5p в хондроцитах ОА, особенно его влияние на жизнеспособность клеток, миграцию и воспалительный ответ, остаётся неясной. Ни одно исследование не сообщало, осуществляет ли miR-215-5p свою регуляторную функцию при ОА через определённые нижеуказанные мишени. Заполнение этих пробелов позволит получить новые знания о молекулярных механизмах ОА и выявить новые кандидаты на терапевтические цели.
EREG относится к семейству эпидермальных факторов роста и доказано участвует в восстановлении тканей и воспалительных реакциях17,18. Исследование Чена и соавторов показало, что экспрессия EREG значительно снизилась в хрящевой и синовиальной ткани у пациентов с ОА по сравнению с контрольнойгруппой 19. Однако на данный момент остаётся неясным, является ли EREG следующей мишенью miR-215-5p в хондроцитах ОА и роль этой регуляторной оси в патогенезе ОА.
Основываясь на вышеуказанном контексте, мы предполагаем, что экспрессия miR-215-5p в сыворотке повышается у пациентов с ОА и вызывает воспалительную дисфункцию хондроцитов, напрямую воздействуя на EREG, тогда как ингибирование miR-215-5p облегчает повреждение хондроцитов, вызванное интерлейкином-1β (IL-1β). В этом исследовании были приняты единые измеримые конечные точки и критерии оценки для клинической и клеточной валидации: клинически включено 110 пациентов с ОА и 105 здоровых контрольных групп; Уровни miR-215-5p и EREG в сыворотке были количественно измерены с помощью qRT-PCR, а для оценки диагностической эффективности применялись кривые ROC (действительно, если AUC ≥ 0,7, P < 0,05). Корреляции анализировались с помощью тестов на хи-квадрат между miR-215-5p и клиническими признаками ОА, а многомерная логистическая регрессия выявила независимые факторы риска ОА (скорректированный P < 0,05). In vitro хондроциты C28/I2 были обработаны 10 нг/мл IL-1β в течение 24 часов для создания модели OA, после чего была трансфекция ингибитором/мимиком miR-215-5p и si-EREG. Анализы CCK-8, Transwell и ELISA использовались для оценки жизнеспособности клеток, миграции и уровней воспалительных цитокинов. Критерии спасательного эксперимента: ингибитор miR-215-5p восстановил жизнеспособность и миграцию хондроцитов (P < 0,05), а заглушание EREG частично устранило этот защитный эффект (P < 0,05). Биоинформатическое прогнозирование TargetScan, двойные репортёрные анализы с люциферазой и RIP-тесты дополнительно подтвердили их прямое связывание: значительное снижение активности люциферазы WT-EREG после мимик-трансфекции miR-215-5p и заметно повышенное обогащение miR-215-5p/EREG в осадках Ago2 по сравнению с контролем IgG (оба критерия P< 0,05) были определены как критерии взаимодействия мишеней. В совокупности эта работа систематически прояснила диагностическую ценность и молекулярный механизм miR-215-5p в ОА, тем самым выявив новых терапевтических кандидатов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Исследование проводилось в соответствии с принципами Хельсинкской декларации. Этический комитет больницы уезда Сянью одобрил исследование до его начала (Одобрение No 202514, 18 июня 2025 года).
Краткое описание протокола приведено на дополнительном рисунке 1.
Образец
В общей сложности в этой больнице лечились 110 пациентов с ОА и 105 здоровых контрольных групп для участия в этом исследовании. Критерии включения в группу ОА были следующими: диагноз ОА подтверждён в соответствии с классификационными критериями, установленными Американским колледжемревматологии 20. Все пациенты прошли рентгеновскую визуализацию и градиацию Келлгрена-Лоуренса (K-L); не лечить антибиотиками в течение 3 месяцев до госпитализации; полные клинические данные; и было получено письменное информированное согласие от всех пациентов. Критерии исключения для группы с ОА включали пациентов, получивших соответствующее лечение или находящихся на терминальных стадиях заболевания; страдающие другими видами заболеваний суставов, такими как подагра, ревматоидный артрит и др.; у людей с сочетанием опухолей, тяжелой печёночной и почечной недостаточностью, аутоиммунными заболеваниями, инфекционными заболеваниями, неврологическими заболеваниями или тяжелыми кардиореспираторными заболеваниями; а также у тех, у кого были физические ограничения, которые мешали им заботиться о себе. На момент зачисления были записаны исходные данные всех участников, включая возраст, пол, индекс массы тела (ИМТ), курение, употребление алкоголя, семейный анамнез, течение болезни, степень K-L, шкалу визуального аналога (VAS), индекс остеоартрита Западного Онтарио и Университетов Макмастера (WOMAC), а также место поражения. Соответствующие данные были проанализированы и обобщены в Таблице 1. У всех испытуемых было взято 8 мл венозной крови натощак, которую оставили стоять 3 часа при 4 °C, затем центрифугировали при 3000 × г в течение 15 минут при 4 °C для выделения сыворотки. Сыворотку аккуратно собирали и поддерживали при −80 °C до дальнейших испытаний.
Человеческая кровь/сыворотка (инфекционный биологический материал категории B) содержит человеческие биологические жидкости, которые могут нести неизвестные инфекционные патогены и вызывать чрескожные или слизистые инфекции через брызги, уколы иглой или контакт с повреждённой кожей. Обязательно носить одноразовые нитриловые перчатки, одноразовые медицинские изолированные халаты, очки или маски для лица, а также хирургические маски. После стерилизации под высоким давлением он централизованно собирается и сжигается сертифицированными учреждениями по утилизации медицинских отходов.
Культивирование клеток и построение модели ОА-клеток
Человеческие хондроциты C28/I2 содержались в среде DMEM/F12 с 10% плодовой сывороткой (FBS) при 37 °C в увлажнённом инкубаторе, заполненном 5% CO₂. Все эксперименты проводились с использованием клеток в проходах 3–6 для поддержания стабильного клеткового фенотипа. Последующие экспериментальные манипуляции проводились, когда слияние клеток достигло 80%. Клетки в экспериментальной группе были обработаны 10 нг/мл IL-1β при 37 °C в течение 24 часов для установления in vitro OA модели21, в то время как клетки контрольной группы остались без лечения.
Трансфекция клеток
Коммерчески синтезировались отрицательный контрольный ингибитор (ингибитор-NC), ингибитор miR-215-5p, mimic-NC, miR-215-5p, отрицательный контроль малый интерферирующий РНК (si-NC) и si-EREG. Анализы трансфекции проводились в пластинах с 6 лунками с использованием трансфекционного реагента в логарифмической фазе роста клеток. В частности, 50 нМ ингибитора/имитирующего или отрицательного контроля разбавлялось в 125 мкл среды Opti-MEM на каждую скважину, в сочетании с 5 мкл трансфекционного реагента, растворённого в 125 мкл Opti-MEM, и поддерживалось при комнатной температуре в течение 15 минут для образования комплекса. Затем смесь добавлялась в клетки. Клетки собирались через 48 часов после трансфекции для последующих экспериментов.
Количественная обратная транскрипционная полимеразная цепная реакция (qRT-ПЦР-анализ)
Общая РНК была выделена с помощью реагента TRIzol в соответствии с протоколами производителя, образцы включали сыворотку и клетки. Для обратной транскрипции в каждой реакции использовался 1 мкг общей РНК в соответствии с производственным протоколом PrimeScript Reverse Transcriptase. После завершения обратной транскрипции реакции усиления проводились на ПЦР-приборе реального времени с использованием смеси SYBR-Green Real Master в качестве реагента. Параметры термического цикла были следующими: начальная денатурация при 95 °C в течение 30 секунд, затем 40 циклов при 95 °C в течение 5 с и при 60 °C при 30 секундах. qRT-PCR проводилась технически тройной для всех образцов. Для количественного обнаружения уровней миРНК и мРНК значения порога цикла (Ct) нормализовались с использованием U6 и β-актина в качестве эндогенных эталонов, а итоговый анализ данных количественно оценивался методом 2-ΔΔCT . Праймерные последовательности, используемые для qRT-PCR, приведены в Дополнительной таблице 1.
Реагент TRIzol — это опасное химическое вещество. Он очень коррозийный; Прямой контакт может вызвать сильные ожоги кожи и глаз, а летучие пары раздражают дыхательные пути. Необходимо носить химически устойчивые нитриловые перчатки, лабораторные халаты и защищённые от химикатов очки; Её можно использовать только в вытяжке с дымом. Отходная жидкость хранится в герметичных пластиковых контейнерах с этикетками и правильно утилизируется в соответствии с местными нормативами.
Анализ жизнеспособности клеток
Жизнеспособность клеток оценивалась с помощью Cell Counting Kit-8 (CCK-8). Ячейки были покрыты в пластины с 96 лунками при 5 × 103 ячейках на скважину. На 0, 24, 48 и 72 часах инкубации в каждую скважину добавлялось по 10 мкл раствора CCK-8. После инкубации ячеек при 37 °C в течение 1 часа оптическая плотность каждой ямы измерялась на 450 нм.
Анализ Трансвелла
Способность миграции клеток оценивалась с помощью камеры Трансвелла с мембранами диаметром 8 мкм пор. Кратко, в верхние вставки с безсывороточной средой вводились 5 ×10 4 клеток/скважины, а нижние вставки дополнялись полным материалом. Камеры инкубировали при 37 °C в течение 24 часов. Клетки, которые не мигрировали, оставшиеся на верхней поверхности мембраны, аккуратно вытирались ватной палочкой. Клетки, мигрировавшие на нижнюю поверхность, фиксировались 4% формальдегидом в течение 10 минут и окрашены 0,1% кристаллическим фиолетовым цветом в течение 20 минут. Наконец, клетки, проникшие через мембрану, наблюдались и подсчитывались с помощью оптического микроскопа (×200). Для каждой модели случайным образом выбирались пять неперекрывающихся полей обзора для подсчёта. Среднее число мигрирующих клеток в каждой экспериментальной группе было рассчитано и зафиксировано.
Формальдегид (канцероген, раздражитель кожи/дыхательных путей, летучие токсичные органические соединения). Его летучий газ может вызывать раздражение слизисты, дерматит и аллергические реакции. Все операции должны выполняться в хорошо проветриваемом выхлопчике. Наденьте перчатки, устойчивые к химикатам, лабораторный халат, противозатуманные очки и респиратор на активированном угле. Отходы, содержащие PFA, должны обрабатываться в соответствии с требованиями по опасным отходам. Отходы должны утилизироваться в соответствии с местными нормативами.
Кристаллическая фиолетовая — это биологическая окраска. Он токсичен при всасывании через кожу; Она оказывает долгосрочные вредные последствия для окружающей среды. Избегайте прямого контакта с кожей и случайных выделений. Наденьте одноразовые нитриловые перчатки и лабораторный халат.
Ферментно-связанный иммуносорбентный анализ (ELISA)
Уровни IL-1β, IL-6 и фактора некроза опухолей α (TNF-α) измерялись с помощью наборов для ИФА человека в соответствии с операционными рекомендациями, указанными в руководстве по продукту.
Двойной анализ репортёров Люциферазы
База данных TargetScan использовалась для прогнозирования кандидатов-мишеневых генов miR-215-5p. Взаимодействие miR-215-5p с целевой геном EREG было проанализировано с помощью комплекта двойного анализа люциферазы: дикие и мутантные последовательности EREG были амплификация и клонированы в pGL3-вектор. Впоследствии сконструированные рекомбинантные плазмиды были котрансфектированы в клетки C28/I2 с имитацией mimic-NC или miR-215-5p соответственно. Активность люциферазы была обнаружена спустя 48 часов инкубации.
Иммунопреципитация РНК (RIP)
Взаимодействие между miR-215-5p и EREG было подтверждено с помощью EZ-Magna RIP Kit. Шаги были следующими: клетки сначала лизались с RIP лисатом. Впоследствии клеточные лизаты были коинкубированы с магнитными шариками, конъюгированными с антителами к антиаргонавту 2 (Ago2) или антииммуноглобулину G (IgG) (человек) в буфере RIP. Затем РНК обработали протеиназой K и очищали. Наконец, уровни miR-215-5p и EREG измерялись с помощью qRT-PCR.
Статистика
Анализ данных и построение изображений выполнялись с помощью SPSS и GraphPad Prism. Тест Шапиро-Уилка применялся для оценки нормальности распределения перед статистическим анализом. Измерения, следующие нормальному распределению, выражались в виде среднего ± стандартного отклонения (SD). t-тест Студента использовался для двухгрупповых сравнений, а анализ дисперсии (ANOVA), а затем пост-хок тест Тьюки — для многогруппового анализа. Ненормально распределенные непрерывные переменные были представлены как медианы и межквартильные диапазоны (IQR) и сравнивались с помощью теста Mann-Whitney U. Категориальные переменные выражались в процентах (n (%)), а межгрупповые различия изучались с помощью теста хи-квадрата. Диагностическая эффективность miR-215-5p для ОА оценивалась с помощью кривых операционных характеристик приемника (ROC). Связь между miR-215-5p и клиническими характеристиками пациентов с ОА была оценена с помощью теста хи-квадрат. Факторы риска развития ОА изучались с помощью многопеременной логистической регрессии. Связь между miR-215-5p и EREG была оценена с помощью корреляционного анализа Спирмана. P < 0,05 считался статистически значимым.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Исходные характеристики
В контрольную группу было включено 105 пациентов, включая 58 (55,24%) мужчин и 47 (44,76%) женщин, со средним возрастом 52,81 ± 12,57 года и ИМТ 24,25 ± 2,71 кг/м². В группе с ОА было 110 пациентов: 69 (62,73%) мужчин и 41 (37,27%) женщина, средний возраст 54,42 ± 12,33 года и ИМТ 24,88 ± 3,51 кг/м². Дополнительная базовая информация для группы OA была представлена в Таблице 1.
...Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ОА, распространённое заболевание суставов в клинических условиях, стало третьей по значимости причиной органической инвалидности после диабета идеменции 22,23. Однако патогенез ОА сложен, и его диагностика часто требует сочетания клинических симптомов, визуализации и других методов, а длительный диагностический цикл серьёзно задерживает своевременное лечениепациентов 24. Поэтому клинически важно изучать би...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют финансовых или собственных интересов в любом материале, обсуждаемом в этой статье.
Авторы не получили специального финансирования для этой работы.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 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 | Набор для определения жизнеспособности клеток |
| 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 | Инструмент для реального времени ПЦР |
| Lipofectamine 3000 | Invitrogen/USA | L3000015 | Реагент для трансфекции, используемый в трансфекции клеток |
| Microplate reader | Thermo Fisher Scientific/USA | VA000010C | |
| Microscopy | 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 | Набор для обратной транскрипции |
| 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 | Реагент для выделения РНК |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.