$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
In vitro kondrosit inflamatuar modelinin kurulması
Osteoartrit patolojisinin altında yatan moleküler mekanizmaları araştırmak için, IL-1β ile uyarılmış C28/I2 insan kondrositleri kullanılarak in vitro bir inflamatuar model oluşturuldu. Bu modelin geçerliliği, hialin kıkırdak ekstrasellüler matriksinin birincil bileşeni ve sağlıklı kondrositlerin ayırt edici özelliği olan kolajen tip II alfa 1 zincirinin (Col-II) ekspresyonu değerlendirilerek doğrulandı. Kantif analiz, IL-1β'ye maruz kalmanın kontrol grubuna göre Col-II mRNA ifadesinde istatistiksel olarak anlamlı bir azalmaya yol açtığını ortaya koydu. Bu fenotipik değişim, osteoartritik mikro ortama benzeyen katabolik bir duruma başlangıçta bir kaymayı göstermekte olup, sonraki mekanik çalışmalar için temel bir model sağlar (Şekil 1).

Şekil 1: C28/I2 insan kondrositlerinde in vitro osteoartrit (OA) modelinin kurulması. Hücreler 24 saat boyunca 20 ng/mL IL-1β ile işlendi. Col-II'nin göreli mRNA ekspresyonu qPCR ile belirlendi ve β-aktin normalizasyon kontrolü olarak hizmet verdi. Veriler, üç bağımsız biyolojik kopyadan (n = 3) ortalama ± standart sapma (SD) olarak sunulur. İstatistiksel analiz tek yönlü ANOVA kullanılarak gerçekleştirildi. *P < Kontrol grubuna göre 0,05 . Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
C28/I2 hücrelerinde SPRY2 aşırı ifade verimliliğinin doğrulanması
Bu modelde Sprouty2'nin (SPRY2) fonksiyonel rolü değerlendirilmeden önce, SPRY2 aşırı ifade vektörünün transfeksiyon verimliliği doğrulandı. Kondrositler ya aşırı ekspresyon plazmidi (OE) ya da negatif kontrol boş vektör (NC) ile transfekte edildi. Hem qPCR hem de Western Blot analizleri, OE grubundaki mRNA ve protein seviyelerinde SPRY2'nin NC ve tedavi edilmemiş kontrol gruplarına kıyasla güçlü bir şekilde yukarı regülasyonu gösterdi. Şekil 2'de sunulan bu veriler, deneysel sistemin SPRY2 seviyelerinin yüksek olduğunu ve bunun özel biyolojik etkilerinin araştırılmasını mümkün kıldığını doğrulamaktadır.

Şekil 2: C28/I2 kondrositlerinde SPRY2 aşırı ekspresyonunun doğrulanması. Hücreler ya boş bir vektör (NC) ya da SPRY2 aşırı ekspresyon plazmidi (OE) ile transfekte edildi. SPRY2'nin göreli mRNA ve protein seviyeleri sırasıyla qPCR ve Western blot ile değerlendirildi. β-aktin, dahili yükleme kontrolü olarak kullanıldı. Veriler, ortalama SD ± (n = 3) olarak ifade edilir. *P < NC grubuna göre 0.05 . Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
SPRY2 aşırı ekspresyonu, inflamatuar koşullarda otofajiyi azaltır ve apoptoz belirteçlerini modüle eder
Sonraki deneyler, SPRY2'nin inflamatuar bağlamda otofaji ve apoptozun düzenleyicisi olarak işlev görüp etmediğini belirlemeye çalıştı. OA modelinin kurulmasının ardından, sadece IL-1β tedavisi otofaji belirteçleri Beclin-1 ve LC3-II'de belirgin bir artışa yol açtı; bu da inflamatuar strese karşı telafi edici otofajik yanıt olduğunu düşündürdü. Eş zamanlı olarak, model grubunda Bcl-2 ekspresyonu yükseldi. Ancak, SPRY2 aşırı ifade vektörünün tanıtılması bu profili önemli ölçüde değiştirdi. Şekil 3'te gösterildiği üzere, Model+OE-SPRY2 grubu, Model ve Model+NC gruplarına kıyasla hem Beclin-1 hem de LC3-II mRNA seviyelerinde anlamlı bir azalma göstermiştir. Ayrıca, SPRY2 aşırı ekspresyonu, Bcl-2'nin iltihap kaynaklı yükselmesini azaltmıştır. Bu bulgular, SPRY2'nin inflamatuar kondrositlerde otofaji ile ilişkili belirteçlerin ifadesini olumsuz düzenlediğini göstermektedir.

Şekil 3: SPRY2 aşırı ekspresyonu, IL-1β kaynaklı inflamatuar koşullarda otofajiyi azaltır ve apoptoz belirteçlerini modüle eder. SPRY2, Bcl-2, Beclin-1 ve LC3-II'nin göreli mRNA ifade seviyeleri, Control, Model (IL-1β ile tedavi edilmiş), Model+NC ve Model+OE-SPRY2 gruplarında qPCR ile nicelendirildi. β-aktin iç kontrol olarak hizmet verdi. Veriler ortalama SD ± (n = 3) olarak sunulur. İstatistiksel anlamlılık tek yönlü ANOVA ve ardından S-N-K post hoc testi ile belirlendi. *P < Kontrol grubuna göre 0,05 ; #P < Model+NC grubuna kıyasla 0.05 . Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
miR-590-5p otofaji ile ilişkili belirteçleri yükseltir ve kondrositlerin hayatta kalmasını destekler
Sonra, miR-590-5p'nin otofaji ile ilişkili ve hayatta kalma ile ilişkili belirteçler üzerindeki fonksiyonel etkisi araştırıldı. Şekil 4'te gösterildiği gibi, OA modelinde miR-590-5p mimik ile transfeksiyon, SPRY2 aşırı ekspresyonundan sonra gözlemlenen inhibitör etkilerle karşılaştırıldığında Bcl-2, Beclin-1 ve LC3-II ekspresyonunu anlamlı şekilde artırmıştır. Buna karşılık, miR-590-5p'nin inhibisyonu Bcl-2 ve Beclin-1 ekspresyonunu belirgin şekilde azaltmışken, LC3-II'deki azalma istatistiksel anlamlılığa ulaşmamıştır. Bu sonuçlar, miR-590-5p'nin kondrositlerde otofaji ile ilişkili belirteçlerin ve hayatta kalma ile ilişkili Bcl-2'nin ekspresyonunu artırdığını ve potansiyel aşağı akış düzenleyici hedeflerinin daha fazla araştırılmasını gerektirdiğini göstermektedir.

Şekil 4: miR-590-5p, otofaji ile ilişkili belirteç ifadesini ve hayatta kalma ile ilişkili Bcl-2 ekspresyonunu artırır. Bcl-2, Beclin-1 ve LC3-II'nin göreli mRNA ekspresyon seviyeleri, miR-590-5p mimik, inhibitörü veya ilgili negatif kontrol (NC) ile transfeksiyon sonrası OA modelinde qPCR ile ölçüldü. β-aktin, normalizasyon kontrolü olarak hizmet verdi. Veriler, ortalama SD ± (n = 3) olarak gösterilir. *P< Model+Mimic-NC grubuna kıyasla 0.05 ; #P< Model+Inhibitör-NC grubuna (Bcl-2 ve Beclin-1 için) kıyasla 0,05 oldu. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
IL-1β, miR-590-5p/SPRY2 eksenini ve otofaji ile ilişkili belirtici ekspresyonunu modüle eder
SPRY2'yi kontrol eden üst akış düzenleyici mekanizmaları ve miR-590-5p ile ilişkisini açıklamak için, bu ekspresyon profilleri iltihap koşullarında incelendi. IL-1β kaynaklı C28/I2 hücre modelinin morfolojik gözleminin (Şekil 5A) ardından, SPRY2 genetik manipülasyonu için transfeksiyon verimlilikleri doğrulandı. Hem qPCR hem de Western blot analizleri, aşırı ekspresyon (OE) grubunda güçlü SPRY2 yukarı regülasyonu ve küçük interferenif RNA (siRNA) gruplarında ilgili kontrollere kıyasla başarılı bir şekilde yok edildiğini doğruladı (Şekil 5B ve 5C). Buna karşılık, miR-590-5p seviyeleri IL-1β tedavisinden sonra anlamlı şekilde yükseldi.

Şekil 5: SPRY2 transfeksiyon verimliliklerinin morfolojik gözlemi ve doğrulanması. (A) IL-1β tedavisinden sonra C28/I2 hücrelerinin morfolojik gözlemi (20×, faz kontrast mikrografı). (B) Control, NC ve SPRY2 aşırı ekspresyon (OE) gruplarında SPRY2'nin göreli mRNA ve protein ekspresyon seviyeleri. (C) Kontrollere kıyasla (sağda) SPRY2 aşırı ekspresyonunu (solda) ve SPRY2'nin aşırı ekspresyonu (solda) ve SPRY2'nin etkisini doğrulayan temsilli Western blot görüntüleri. β-aktin, dahili yükleme kontrolü olarak hizmet verdi. Veriler, ortalama SD ± (n = 3) olarak ifade edilir. *P < Kontrol grubuna göre 0,05. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Bu ters ifade deseninin potansiyel bir düzenleyici ilişkiyi yansıtıp yansıtmadığını belirlemek için, TargetScan Human 7.1 kullanılarak insan SPRY2'nin 3′-UTR'si içinde has-miR-590-5p için 8mer olası bağlanma noktası tespit edildi (nukleotidler 236–243). Şekil 6'daki dizi hizası, tahmin edilen tohum-bölge tamamlayıcılığını gösterir. Daha sonra miR-590-5p modülasyonunun OA modelinde SPRY2 ekspresyonunu değiştirip değiştirmediğini işlevsel olarak incelemek için kurtarma deneyleri yapıldı. miR-590-5p mimik ve inhibitörün transfeksiyon verimliliği doğrulandıktan sonra (Şekil 7A, B), kurtarma testleri miR-590-5p inhibitionunun SPRY2 mRNA ekspresyonunun OA ile ilişkili baskılanmasını tersine çevirdiğini gösterdi (Şekil 7C). miR-590-5p mimik, SPRY2 ekspresyonunu IL-1β tarafından indüklenen belirgin baskının ötesinde daha fazla azaltmadı; miR-590-5p inhibitisiyası, inhibitör negatif kontrole göre SPRY2 ifadesini anlamlı şekilde artırdı. Bu bulgular, inflamatuar kondrositlerde miR-590-5p ile SPRY2 arasında ters ve varsayılan düzenleyici bir ilişkiyi desteklemektedir.

Şekil 6: Varsayılan miR-590-5p/SPRY2 düzenleyici etkileşiminin in silico tahmini. Biyoinformatik analiz, TargetScan Human 7.131,32 kullanılarak yapılarak muhtemel miRNA bağlanma noktalarını tespit etmiştir. Şematik, has-miR-590-5p ile insan SPRY2'nin 3′-UTR'si (nukleotidler 236–243) arasındaki tahmin edilen dizilim hizasını ve tohum-bölge tamamlayıcılığını göstermektedir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: miR-590-5p modülasyonunun kondrositlerde SPRY2 ekspresyonu üzerindeki etkileri. miR-590-5p mimik (A) ve inhibitör (B) için transfeksiyon verimliliği, ilgili kontrol gruplarına göre qPCR ile doğrulandı. (C) OA modelinde miR-590-5p modülasyonu sonrası belirtilen deneysel gruplar arasında göreli SPRY2 mRNA ekspresyonu ölçüldü. U6 ve β-aktin, sırasıyla miRNA ve mRNA niceli olarak iç kontrol olarak kullanıldı. Veriler ortalama SD ± (n = 3) olarak sunulur. *P < Kontrol grubuna göre 0,05; #P < ilgili Mimic-NC veya Inhibitör-NC grubuna kıyasla 0,05; &P< OA+Inhibitör-NC grubuna kıyasla 0.05. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4'teki sonuçlarla tutarlı olarak, otofaji ile ilişkili belirteçlerdeki değişiklikler, SPRY2 ifadesinin azalmasından beklenen etkilerle paralellik gösterdi ve miR-590-5p'nin SPRY2 aracılı inhibisyonu hafifleterek bu etkileri artırabileceğini düşündürüyor. Bu bulgular birlikte, IL-1β'nin miR-590-5p'yi yükselttiği, miR-590-5p'nin SPRY2 ekspresyonunu baskıladığı ve SPRY2'nin azalmasının Beclin-1 ve LC3-II belirtici ekspresyonunun artmasıyla ilişkili olduğu varsayılan bir sinyal eksenini destekler.
VERİ ERIŞILEBILIRLIĞI:
Bu çalışmanın verileri Ek Dosya 1'de sağlanmıştır.
Ek Dosya 1: Bu çalışma için kullanılan veri setleri, qPCR kaynak verileri, Western blot kaynak görüntüleri ve istatistiksel analiz çıktıları dahil.Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.