1.1 设计 细胞和分子生物学实验。
1.2 时间及地点 于2013年7月至2014年9月在中国医科大学基础医学院完成。
1.3 材料 小鼠成骨细胞系MC3T3-E1细胞购自于中国医学科学院基础医学研究所基础医学细胞中心,细胞培养于α-MEM培养基(Gibco,Grand Island,NY,USA),置于37 ℃,体积分数5%CO2的培养箱中,每隔3 d换液1次。所有细胞实验操作经中国医科大学医学伦理学委员会批准同意。
1.4 实验方法
1.4.1 MC3T3-E1细胞分组及处理 为检测miR-155在成骨细胞骨分化过程中的表达,将MC3T3-E1细胞分为0,3,7,14 d各组,按照Zeng等[13]报道的方法通过小鼠骨形态发生蛋白2(200 μg/L)诱导成骨分化,相应时间点检测miR-155表达。
为检测miR-155对成骨分化能力的影响,将MC3T3-E1细胞分为对照组、骨形态发生蛋白2组、miR-155和miR-155 inhibitor组,对照组不作任何处理,骨形态发生蛋白2组、miR-155和miR-155 inhibitor组给予骨形态发生蛋白2 (200 μg/L)刺激,miR-155和miR-155 inhibitor组在刺激前分别转染agomir-155(50 nmol/L)和antagomir-155 (50 nmol/L),诱导14 d后检测各组分化程度。
为检测miR-155对SMAD5 mRNA和蛋白表达的影响,将MC3T3-E1细胞分为对照组、miR-155组和阴性对照(Scramble)组,对照组不作任何处理,miR-155和Scramble组分别转染agomir-155(50 nmol/L)和miR-155 Scramble (50 nmol/L),48 h后检测SMAD5 mRNA和蛋白表达水平。
1.4.2 碱性磷酸酶活性测定 MC3T3-E1细胞经细胞裂解液裂解后离心(12 000×g,10 min)取上清,用于碱性磷酸酶活性的检测。
按照碱性磷酸酶活性检测试剂盒(碧云天,中国上海)说明书设置空白对照孔、标准品孔和样品孔。标准品的用量分别为4,8,16,24,32和40 μL,样品孔中加50 μL。用枪头轻轻吹打混匀,37 ℃孵育10 min。每孔加入100 μL反应终止液终止反应。在405 nmol/L测定吸光度。根据酶活性定义,计算出样品中的碱性磷酸酶活性。
1.4.3 茜素红染色 MC3T3-E1细胞诱导后用缓冲中性甲醛固定,1×PBS清洗3次,每次5 min。然后将细胞放入体积分数95%乙醇中处理,将载玻片在空气中干燥。将载玻片放在装有茜素红S染色液(碧云天,中国上海)的染色缸中染色1 min。用蒸馏水洗涤载片1次,然后用丙酮浸泡载波片30 s。用丙酮-二甲苯混合液(1∶1)浸泡浸泡载波片15 s。大体观察可见红色即可终止染色,显微镜下观察并拍照。
1.4.4 qRT-PCR检测miR-155、碱性磷酸酶和SMAD5 mRNA表达 通过Trizol法提取总RNA,使用EasyScript First-Strand cDNA Synthesis SuperMix (TransGen Biotech,Beijing,China)进行cDNA合成。将2.5 μL合成的cDNA、1 μL特异性引物与TransStartTM SYBR Green qPCR SuperMix TransGen Biotech,Beijing,China)充分混合后,在ABI 7 500 PCR仪上进行实时定量PCR测定,以GAPDH mRNA内参,定量产物浓度。
1.4.5 Western blot检测SMAD5的表达 向6孔板中加入含蛋白酶抑制剂PMSF的细胞裂解液,冰上刮取细胞并裂解,吸取裂解液并离心12 000 r/min,20 min。取上清,采取BCA法测定总蛋白浓度。每个样品取总蛋白20 μg与loading buffer混合,沸水变性5 min。取蛋白样品行10% SDS-PAGE不连续凝胶电泳(110 V,90 min),湿法电转膜(200 mA,60-90 min)。转膜后经脱脂牛奶封闭2 h后,TBST洗脱6次(每次10 min)。加一抗兔抗小鼠SMAD5多克隆抗体I gG (Abcam,Hongkang,China) 1∶1 000,于4 ℃孵育过夜。次日TBST洗脱6次(每次10 min)。加入HRP标记的二抗羊抗兔多克隆抗体(Abcam,Hongkang,China)1∶5 000,室温孵育2 h后行ECL化学发光法显示蛋白条带,结果以SMAD5条带灰度值与内参GAPDH灰度值比值表示。
1.4.6 荧光报告基因检测 含有miR-155结合位点的小鼠SMAD5 3’UTR全长经PCR扩增后克隆入荧光报告基因质粒中,命名为SMAD5-3’UTR-wt。SMAD5-3’UTR-wt经点突变后,命名为SMAD5-3’UTR-mut。
取HEK 293T细胞种入24孔板中,分为3组:对照组(empty vector)加入400 ng的空质粒,野生型组(SMAD5-3’UTR-wt)加入400 ng SMAD5-3’UTR-wt质粒,突变组(SMAD5-3’UTR-mut)加入400 ng SMAD5-3’UTR- mut质粒。每组中在加入agomiR- 155和20 ng的pRL-TK作为内参,另外每组均设立复孔加入agomiR-155的阴性对照(Scramble)。转染48 h后,收集细胞经检测荧光强度。
1.5 主要观察指标 ①通过qRT-PCR检测MC3T3-E1细胞定向分化过程中miR-155的表达;②茜素红染色、碱性磷酸酶活性检测和碱性磷酸酶 mRNA检测观察骨分化程度;③荧光报告基因验证miR-155和SMAD5 mRNA 3’-UTR的结合序列;④Western blot和qRT-PCR分别检测miR-155对SMAD5蛋白和mRNA的调控。
1.6 统计学分析 使用SPSS 18.0软件进行数据分析,所有计量资料均符合正态分布,用x±s表示。两组间比较采用两样本t 检验,多组间数据差异的比较采用单因素或重复测量方差分析,检验水准α=0.05。
中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程