miR-455-3p靶向HIPK2调控高糖环境下成骨细胞的增殖和凋亡

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2530

中国组织工程研究 ›› 2020, Vol. 24 ›› Issue (11): 1641-1646.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2530

• 骨组织构建 bone tissue construction • 下一篇

miR-455-3p靶向HIPK2调控高糖环境下成骨细胞的增殖和凋亡

匡嘉兵¹，申文娟²，马永刚³，徐昊¹，张克良¹，沈波¹，许闫严¹

¹武汉市第四医院，华中科技大学同济医学院附属普爱医院西院骨科，湖北省武汉市 430030；²南华大学附属第二医院重症医学科，湖南省衡阳市 421099；³武汉大学人民医院骨科，湖北省武汉市 430030

收稿日期:2019-06-27 修回日期:2019-07-02 接受日期:2019-08-09 出版日期:2020-04-18 发布日期:2020-02-21
通讯作者: 申文娟，硕士，南华大学附属第二医院重症医学科，湖南省衡阳市 421099
作者简介:匡嘉兵，男，1983年生，湖南省邵阳市人，硕士，主治医师，主要从事骨科方面的研究。
基金资助:
湖北省卫计委项目(WJ2015MB087)

Effect of miR-455-3p targeting HIPK2 on proliferation and apoptosis of osteoblasts induced by high glucose

Kuang Jiabing¹, Shen Wenjuan², Ma Yonggang³, Xu Hao¹, Zhang Keliang¹, Shen Bo¹, Xu Yanyan¹

¹Department of Orthopedics, Wuhan Fourth Hospital, Puai Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology; ²Department of Critical Care Medicine, the Second Hospital, University of South China, ; ³Department of Orthopedics, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430030, Hubei Province, China

Received:2019-06-27 Revised:2019-07-02 Accepted:2019-08-09 Online:2020-04-18 Published:2020-02-21
Contact: Shen Wenjuan, Master, Department of Critical Care Medicine, the Second Hospital, University of South China, Hengyang 421099, Hunan Province, China
About author:Kuang Jiabing, Master, Attending physician, Department of Orthopedics, Wuhan Fourth Hospital, Puai Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, Hubei Province, China
Supported by:
the Hubei Provincial Health and Family Planning Commission Project, No. WJ2015MB087

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
糖尿病性骨病：糖尿病可导致骨代谢发生改变，表现为骨形成缺陷、成骨细胞数量减少、骨基质形成不足。高糖环境下以成骨细胞功能改变最为显著，高糖诱导成骨细胞是研究糖尿病性骨病的常用细胞模型。
成骨作用：指成骨细胞移至将要合成骨组织的部位，分泌、合成骨胶原及骨蛋白纤维，将钙、磷吸收到纤维孔隙中进行沉淀结晶，形成骨组织的过程。

背景：以往研究表明多种miRNA在骨形成中发挥作用，miR-335-5p可保护成骨细胞免受氧化应激，对枸橼酸铁铵诱导的成骨细胞具有保护作用，但miR-335-5p对高糖环境下成骨细胞增殖和凋亡的影响尚未可知。

目的：探讨miR-455-3p靶向HIPK2对高糖环境下成骨细胞增殖和凋亡的影响。

方法：双荧光素酶报告基因分析法验证miR-455-3p对HIPK2的靶向作用。体外用高糖诱导MC3T3-E1细胞，分为空白组、高糖组、高糖+miR-control组、高糖+miR-455-3p组、高糖+si-control组、高糖+si-HIPK2组、高糖+miR-455-3p+pcDNA组和高糖+miR-455-3p+pcDNA-HIPK2组。qRT-PCR检测miR-455-3p和HIPK2 mRNA的表达，MTT法检测细胞存活率，流式细胞检测细胞凋亡，Western blot检测HIPK2、p-STAT3和STAT3蛋白的表达。

结果与结论：①HIPK2是miR-455-3p的靶基因，miR-455-3p可负性调控HIPK2的表达；②高糖处理可抑制miR-455-3p的表达，促进HIPK2的表达；③过表达miR-455-3p或抑制HIPK2表达均可促进高糖条件下MC3T3-E1细胞的存活和抑制凋亡；④过表达HIPK2可部分逆转miR-455-3p对高糖条件下成骨细胞的存活促进和凋亡抑制作用；⑤miR-455-3p通过调控HIPK2抑制成骨细胞中p-STAT3的表达；⑥结果表明，miR-455-3p通过靶向下调HIPK2抑制高糖诱导的成骨细胞凋亡，促进成骨细胞增殖，这可能与抑制STAT3信号通路有关。

ORCID: 0000-0001-7129-8455(匡嘉兵)

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

关键词: miR-455-3p, HIPK2, 高糖, 成骨细胞, 细胞凋亡, STAT3信号通路

Abstract:

BACKGROUND: Previous studies have shown that various miRNAs play a role in bone formation. miR-335-5p can protect osteoblasts from oxidative stress and protect osteoblasts under induction with ferric ammonium citrate, but the effect of miR-335-5p on osteoblast proliferation and apoptosis in high glucose environments is unknown.

OBJECTIVE: To investigate the effect of miR-455-3p targeting HIPK2 on proliferation and apoptosis of osteoblasts induced by high glucose.

METHODS: Dual luciferase reporter assay was used to verify the targeting of miR-455-3p to HIPK2. MC3T3-E1 cells were induced by high glucose in vitro, and MC3T3-E1 cells were treated as follows: blank group, high glucose group, high glucose+miR-control group, high glucose+miR-455-3p group, high sugar+si-control group, high sugar+si-HIPK2 group, high glucose+miR-455-3p+pcDNA group and high glucose+miR-455-3p+pcDNA-HIPK2 group. The expression of miR-455-3p and HIPK2 mRNA was detected by qRT-PCR, cell viability was detected by MTT assay, apoptosis was detected by flow cytometry, and the expression of HIPK2, p-STAT3 and STAT3 protein was detected by western blot.

RESULTS AND CONCLUSION: HIPK2 was a target gene of miR-455-3p, and miR-455-3p negatively regulated the expression of HIPK2. High glucose treatment inhibited the expression of miR-455-3p and promoted the expression of HIPK2. The over-expression of miR-455-3p or the inhibition of HIPK2 promoted MC3T3-E1 survival and inhibit cell apoptosis after high glucose treatment. The over-expression of HIPK2 partially reversed the survival promotion and apoptosis inhibition of miR-455-3p on osteoblasts induced by high glucose. miR-455-3p inhibited the expression of p-STAT3 in osteoblasts by regulating HIPK2. To conclude, miR-455-3p inhibits the apoptosis and promotes the proliferation of osteoblasts induced by high glucose via down-regulating HIPK2, which may be related to the inhibition of STAT3 signaling pathway.

Key words: miR-455-3p, HIPK2, high glucose, osteoblasts, apoptosis, STAT3 signaling pathway

中图分类号:

匡嘉兵, 申文娟, 马永刚, 徐昊, 张克良, 沈波, 许闫严. miR-455-3p靶向HIPK2调控高糖环境下成骨细胞的增殖和凋亡[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(11): 1641-1646.

Kuang Jiabing, Shen Wenjuan, Ma Yonggang, Xu Hao, Zhang Keliang, Shen Bo, Xu Yanyan. Effect of miR-455-3p targeting HIPK2 on proliferation and apoptosis of osteoblasts induced by high glucose[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2020, 24(11): 1641-1646.

图/表（结果） 9

2.1 高糖对成骨细胞miR-455-3p和HIPK2表达的影响见表1和图1。与空白组相比，高糖组成骨细胞中miR-455-3p的表达显著降低，HIPK2 mRNA和HIPK2蛋白的表达显著升高(P < 0.05)，提示高糖诱导可抑制成骨细胞中miR-455-3p的表达，促进HIPK2的表达。

2.2 转染miR-455-3p促进成骨细胞存活和抑制细胞凋亡见表2和图2。与空白组相比，高糖组成骨细胞中miR-455-3p的表达显著降低，成骨细胞存活率显著降低，凋亡率显著增加；与高糖+miR-control组相比，高糖+ miR-455-3p组成骨细胞中miR-455-3p的表达显著增加，成骨细胞存活率显著增加，凋亡率显著降低。

2.3 miR-455-3p靶向HIPK2表达由图3A可见，miR-455-3p与HIPK2-WT的3’-UTR之间存在特异性结合位点。由表3可见，野生型HIPK2基因荧光素酶表达载体WT-HIPK2和miR-455-3p共转染组成骨细胞细胞荧光素酶活性较WT-HIPK2和miR-control共转染组明显降低(P < 0.05)；而突变型HIPK2基因荧光素酶表达载体MUT-HIPK2和miR-455-3p共转染组成骨细胞荧光素酶活性较MUT-HIPK2和miR-control共转染组差异无显著性意义(P > 0.05)。

由表4和图3B可见，与miR-control组比较，miR-455-3p组成骨细胞HIPK2蛋白的表达量显著减低；与anti-miR-control组比较，anti-miR-455-3p组成骨细胞HIPK2蛋白的表达量显著升高(P < 0.05)。结果提示，HIPK2是miR-455-3p的靶基因，miR-455-3p可负性调控HIPK2的表达。

2.4 沉默HIPK2对高糖条件下成骨细胞存活和细胞凋亡的影响见表5和图4。与空白组相比，高糖组成骨细胞中HIPK2蛋白的表达显著升高，成骨细胞的存活率显著降低，凋亡率显著升高；与高糖+si-control组相比，高糖+ si-HIPK2组成骨细胞中HIPK2蛋白的表达显著降低，成骨细胞的存活率显著升高，凋亡率显著降低(P < 0.05)。

2.5 HIPK2过表达部分逆转miR-455-3p对高糖条件下成骨细胞的存活促进和凋亡抑制作用见表6和图5。与高糖+ miR-control组相比，高糖+miR-455-3p组HIPK2的表达显著降低，成骨细胞存活率显著升高，凋亡率显著降低；与高糖+miR-455-3p+pcDNA组相比，高糖+miR-455-3p+ pcDNA-HIPK2组HIPK2的表达显著升高，成骨细胞的存活率显著降低，凋亡率显著升高(P < 0.05)。以上结果表明，HIPK2过表达可部分逆转miR-455-3p对高糖条件下成骨细胞的存活促进和凋亡抑制作用。

2.6 miR-455-3p通过调控HIPK2影响成骨细胞STAT3信号通路见表7和图6。与高糖+miR-control组相比，高糖+ miR-455-3p组p-STAT3蛋白的表达显著降低，总STAT3蛋白的表达变化不明显；与高糖+miR-455-3p+pcDNA组相比较，高糖+miR-455-3p+pcDNA-HIPK2组p-STAT3蛋白的表达显著升高，总STAT3蛋白的表达变化不明显。结果表明，miR-455-3p通过调控HIPK2抑制成骨细胞中p-STAT3的表达，影响STAT3信号通路。

参考文献

[1] WITTRANT Y, GORIN Y, WOODRUFF K, et al. High d(+)glucose concentration inhibits RANKL-induced osteoclastogenesis. Bone. 2008;42(6):1122-1130.
[2] BOUILLON R. Diabetic bone disease. Calcif Tissue Int. 1991;49(3): 155-160.
[3] 王欢,王允山,吉爱国.同源结构域相互作用蛋白激酶2(HIPK2)研究进展[J].生命的化学,2014,34(2):257-261.
[4] ZHOU Y, LI S, CHEN P, et al. MicroRNA-27b-3p inhibits apoptosis of chondrocyte in rheumatoid arthritis by targeting HIPK2. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019;47(1):1766-1771.
[5] HARADA J, KOKURA K, KANEI-ISHII C, et al. Requirement of the co-repressor homeodomain-interacting protein kinase 2 for ski-mediated inhibition of bone morphogenetic protein-induced transcriptional activation. J Biol Chem. 2003;278(40):38998-39005.
[6] LI Z, MENG Q, PAN A, et al. MicroRNA-455-3p promotes invasion and migration in triple negative breast cancer by targeting tumor suppressor EI24. Oncotarget. 2017;8(12):19455-19466.
[7] ZHAO Y, YAN M, YUN Y, et al. MicroRNA-455-3p functions as a tumor suppressor by targeting eIF4E in prostate cancer. Oncol Rep. 2017; 37(4):2449-2458.
[8] ZHANG S, WU W, JIAO G, et al. MiR-455-3p activates Nrf2/ARE signaling via HDAC2 and protects osteoblasts from oxidative stress. Int J Biol Macromol. 2018;107(Pt B):2094-2101.
[9] 冯正平,邓华聪,杜佳,等.不同浓度葡萄糖对成骨细胞凋亡的影响[J].重庆医科大学学报,2010,35(6):840-842.
[10] JACKULIAK P, PAYER J. Osteoporosis, fractures, and diabetes. Int J Endocrinol. 2014;2014:820615.
[11] MARIE PJ. Osteoblast dysfunctions in bone diseases: from cellular and molecular mechanisms to therapeutic strategies. Cell Mol Life Sci. 2015;72(7):1347-1361.
[12] DONG S, YANG B, GUO H, et al. MicroRNAs regulate osteogenesis and chondrogenesis. Biochem Biophys Res Commun. 2012;418(4): 587-591.
[13] LI J, FENG Z, CHEN L, et al. MicroRNA-335-5p inhibits osteoblast apoptosis induced by high glucose. Mol Med Rep. 2016;13(5): 4108-4112.
[14] CHEN Y, SUN C, LU J, et al. MicroRNA-590-5p antagonizes the inhibitory effect of high glucose on osteoblast differentiation by suppressing Smad7 in MC3T3-E1 cells. J Int Med Res. 2019;47(4): 1740-1748.
[15] GONG K, QU B, LIAO D, et al. MiR-132 regulates osteogenic differentiation via downregulating Sirtuin1 in a peroxisome proliferator-activated receptor β/δ-dependent manner. Biochem Biophys Res Commun. 2016;478(1):260-267.
[16] YOU L, GU W, CHEN L, et al. MiR-378 overexpression attenuates high glucose-suppressed osteogenic differentiation through targeting CASP3 and activating PI3K/Akt signaling pathway. Int J Clin Exp Pathol. 2014;7(10):7249-7261.
[17] ZHENG J, LIN Z, ZHANG L, et al. MicroRNA-455-3p Inhibits Tumor Cell Proliferation and Induces Apoptosis in HCT116 Human Colon Cancer Cells. Med Sci Monit. 2016;22:4431-4437.
[18] UJIFUKU K, MITSUTAKE N, TAKAKURA S, et al. miR-195, miR-455-3p and miR-10a( *) are implicated in acquired temozolomide resistance in glioblastoma multiforme cells. Cancer Lett. 2010;296(2): 241-248.
[19] ZHAO Y, YAN M, YUN Y, et al. MicroRNA-455-3p functions as a tumor suppressor by targeting eIF4E in prostate cancer. Oncol Rep. 2017; 37(4):2449-2458.
[20] 李济伶. miR-335-5p对高糖状态下成骨细胞功能的影响[D].重庆:重庆医科大学,2015.
[21] BLAQUIERE JA, VERHEYEN EM. Homeodomain-Interacting Protein Kinases: Diverse and Complex Roles in Development and Disease. Curr Top Dev Biol. 2017;123:73-103.
[22] ZHANG N, TIAN L, MIAO Z, et al. MicroRNA-197 induces epithelial- mesenchymal transition and invasion through the downregulation of HIPK2 in lung adenocarcinoma. J Genet. 2018;47(1):47-53.
[23] TAN X, TANG H, BI J, et al. MicroRNA-222-3p associated with Helicobacter pylori targets HIPK2 to promote cell proliferation, invasion, and inhibits apoptosis in gastric cancer. J Cell Biochem. 2018;119(7): 5153-5162.
[24] LI R, SHANG J, ZHOU W, et al. Overexpression of HIPK2 attenuates spinal cord injury in rats by modulating apoptosis, oxidative stress, and inflammation. Biomed Pharmacother. 2018;103:127-134.
[25] 伊庆强,姜斌. STAT3信号通路与肝癌研究进展[J].医学综述,2015,21(1): 15-17.
[26] 从丽,陶林,赵瑾,等.p-Stat3与胃癌临床病理学关系研究[J].中华实用诊断与治疗杂志,2013,27(6):540-542.
[27] 王林,宋涛,王艳丽,等.p-STAT3在肝细胞肝癌中的表达及临床意义[J].肝癌电子杂志,2014,1(2):40-43.

引言

材料方法

1.1 设计细胞学体外观察实验。

1.2 时间及地点实验于2018年2月至2019年1月在武汉市第四医院骨科实验室完成。

1.3 材料 MC3T3-E1细胞(ATCC公司)；α-MEM培养基和青链霉素(HyClone公司)；胎牛血清(杭州四季青公司)；Lipofectamine^TM 2000转染试剂和TRIzol抽提试剂(美国Invitrogen公司)；miR-control、miR-455-3p、si-control、si-HIPK2、pcDNA、pcDNA-HIPK2、WT-HIPK2和MUT- HIPK2的构建和测序(上海英骏公司)；RIPA试剂、MTT试剂、BCA试剂盒、PVDF膜、Western blot相关试剂(上海碧云天公司)；兔抗HIPK2、p-STAT3和STAT3一抗(英国Abcam公司)；β-actin一抗和HRP标记的二抗(武汉博士德公司)；双荧光素酶报告基因检测试剂盒(美国Promega公司)；酶标仪和荧光定量PCR仪(美国BIO-RAD公司)；流式细胞仪(美国BD公司)。

1.4 实验方法

1.4.1 细胞培养与转染采用含有体积分数为10%胎牛血清、1%青霉素/链霉素的α-MEM低糖培养基(5.5 mmol/L的葡萄糖)在37 ℃、体积分数为5%CO₂细胞培养箱中培养MC3T3-E1细胞，每两三天更换1次培养液，当细胞融合度达到80%，用胰酶消化后进行传代培养。取对数生长期的MC3T3-E1细胞，以2×10⁵/孔接种于96孔板，当细胞融合度为50%-60%时，利用Lipofectamine^TM 2000将miR-455-3p 模拟物、miR-control(miRNA模拟物对照)、si-HIPK2和si-control(小干扰RNA对照)分别转染MC3T3-E1细胞，于细胞培养箱培养48 h后，用终浓度为22.0 mmol/L葡萄糖诱导培养7 d^[9]，进行后续实验分析。

实验分为以下8组：空白组(α-MEM低糖培养基培养7 d)、高糖组(22.0 mmol/L葡萄糖诱导培养7 d)、高糖+miR-control组(先转染miR-control，其他处理同高糖组)、高糖+ miR-455-3p组(先转染miR-455-3p模拟物，其他处理同高糖组)、高糖+si-control组(先转染si-control，其他处理同高糖组)、高糖+si-HIPK2组(先转染si-HIPK2，其他处理同高糖组)、高糖+miR-455-3p+pcDNA组(共转染miR-455-3p模拟物和pcDNA，其他处理同高糖组)和高糖+miR-455-3p+ pcDNA-HIPK2组(共转染miR-455-3p模拟物和pcDNA-HIPK2，其他处理同高糖组)。

为进一步验证miR-455-3p对HIPK2的调控关系，检测上调或下调miR-455-3p后HIPK2的表达情况。实验分为以下4组：miR-control组(转染miR-control)、miR-455-3p组(转染miR-455-3p模拟物)、anti-miR-control组(转染anti-miR-control)和anti-miR-455-3p组(转染miR-455-3p抑制剂)。

1.4.2 qRT-PCR检测miR-455-3p和HIPK2的相对表达量利用TRIzol试剂从各组MC3T3-E1细胞中提取总RNA，用反转录试剂盒将其反转录为cDNA，然后以cDNA为模板，用SYBR Green kit进行qRT-PCR扩增。所有引物由上海生工公司提供。分别以U6和β-actin作为miR-455-3p和HIPK2的内参，用2^-^∆∆Ct方法计算miR-455-3p和HIPK2的相对表达量。实验所用引物如下：miR-455-3p-F：5’-GAA CTG CAG TCC ATG GGC ATA-3’；miR-455-3p-R：5’-GCA GGG TCC GAG GTA TTC-3’；U6-F：5’-CTC GCT TCG GCA GCA CA-3’；U6-R：5’-AAC GCT TCA CGA ATT TGC GT-3’；HIPK2-F：5’-CCC GTG TAC GAA GGT ATG GC-3’；HIPK2-R：5’-AGT TGG AAC TCG GCT CTA TTT TC-3’；β-actin-F：5’-TAT GCT CTC CCT CAC GCC A-3’；β-actin-R：5’-TTT ACG GAT GTC AAC GTC ACA C-3’。

1.4.3 MTT法检测细胞增殖活力取各转染组MC3T3-E1细胞按2×10³/孔细胞密度接种于96孔板，每孔加入MTT溶液20 μL，室温孵育4 h，吸去孔内上清液，每孔再加入150 μL二甲基亚砜进行处理，充分混合至完全溶解。用酶标仪在 490 nm处检测各孔的吸光度值(以空白孔进行调零)。

1.4.4 流式细胞术检测细胞凋亡取各组MC3T3-E1细胞，用胰酶消化，离心后弃上清液，收集各组细胞，用预冷的PBS漂洗细胞2次，加入适量的1×结合缓冲液轻轻吹打重悬细胞，调整细胞浓度为1×10⁹ L^-1，取100 μL细胞悬液加入5 μL Annexin V-FITC进行混匀，室温避光孵育 15 min，加入5 μL PI染色，流式细胞仪测定各组MC3T3-E1细胞凋亡情况。

1.4.5 Western blot检测HIPK2、p-STAT3和STAT3蛋白表达分别收集各组MC3T3-E1细胞，预冷PBS漂洗，加入RIPA缓冲液裂解细胞，在4 ℃条件下12 000 r/min离心 20 min，收集细胞蛋白，BCA试剂盒测定蛋白浓度，用SDS-PAGE分离胶分离蛋白，将蛋白转至PVDF膜，加入封闭液室温封闭1 h，Western blot洗涤液漂洗膜2 min，分别加入稀释好的β-actin、HIPK2、p-STAT3和STAT3一抗4 ℃孵育过夜，Western blot洗涤液充分漂洗3次，10 min/次，然后加入HRP标记的二抗室温孵育1 h，Western blot洗涤液充分漂洗3次，10 min/次，用ECL显色液进行显色并拍照，利用Image J软件对目的条带进行分析(以β-actin为内参)。

1.4.6 双荧光素酶报告基因检测利用靶基因预测数据库Target Scan(http://www.targetscan.org)预测miR-455-3p的靶基因，发现miR-455-3p的5’端可与HIPK2的3’-UTR特异性结合，猜测HIPK2是miR-455-3p的靶基因。为验证这一猜想，构建野生型WT-HIPK2和突变型MUT-HIPK2的3’UTR荧光素酶报告载体。利用Lipofectamine^TM2000将miR-455-3p和miR-control分别与WT-HIPK2和MUT-HIPK2共转染MC3T3-E1细胞，分为以下4组：miR-control和WT-HIPK2共转染组；miR-455-3p和WT-HIPK2共转染组；miR-control和MUT-HIPK2共转染组；miR-455-3p和MUT-HIPK2共转染组。将各组MC3T3-E1细胞于细胞培养箱内培养48 h，按照双荧光素酶报告基因检测试剂盒操作步骤检测各组MC3T3-E1细胞的荧光素酶活性。

1.5 主要观察指标采用MTT实验和流式细胞术观察过表达miR-455-3p或沉默HIPK2对高糖条件下成骨细胞增殖活力和凋亡的影响。

1.6 统计学分析利用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析，数据均以x(_)±s表示，组间比较用t 检验进行分析，多组间比较用单因素方差分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

糖尿病性骨病是常见的代谢性疾病，近年来糖尿病性骨病的发病率呈上升趋势^[10]。成骨细胞作为骨形成的主要功能细胞，其通过合成和分泌骨基质，在骨的矿化和重建中发挥重要作用。成骨细胞的功能障碍导致骨形成相对减少，骨吸收增加，骨量减少，骨质疏松和骨折的风险增加^[11]。miRNA是一类短链的非编码小RNA，参与细胞分化、增殖和凋亡等多种细胞过程。多种miRNA在骨形成过程发挥作用^[12]。最近发现miR-335-5p在高糖诱导的成骨细胞中表达下调，上调其表达可抑制高糖诱导的成骨细胞凋亡^[13]。上调miR-590-5p、miR-132、miR-378可促进成骨细胞生长，拮抗高糖对成骨细胞分化的抑制作用^[14-16]。miR-455-3p是miR-455的一个亚型，已有的研究表明，miR-455-3p参与人类多种病理生理过程的调控。例如，ZHENG等^[17]报道miR-455-3p抑制人结肠癌HCT116细胞增殖，诱导细胞凋亡；UJIFUKU等^[18]认为miR-455-3p与成胶质母细胞瘤多形细胞获得性替莫唑胺耐药有关；ZHAO等^[19]研究发现miR-455-3p通过靶向eIF4E在前列腺癌中发挥抑癌作用，并且miR-455-3p有望成为前列腺癌的分子靶向治疗位点。此外，miR-455-3p在枸橼酸铁铵诱导的成骨细胞中表达下调，miR-455-3p通过上调HDAC2蛋白，抑制Nrf2/ARE信号通路活化，从而增加氧化应激，进而抑制成骨细胞生长^[8]。该研究发现，高糖诱导后，成骨细胞的凋亡率显著增加，这与李济伶^[20]的研究结果一致。另外，作者发现miR-455-3p的表达显著降低，推测miR-455-3p与高糖诱导的成骨细胞的增殖和凋亡有关。用脂质体转染法上调miR-455-3p发现能促进成骨细胞存活和抑制细胞凋亡。此外，首次用双荧光素酶报告基因检测发现miR-455-3p靶向调控HIPK2与高糖条件下成骨细胞的增殖和凋亡有关。

人HIPK2基因位于染色体7q32-q34位置，其编码的HIPK2蛋白通过与同源转录因子或其他转录因子结合，参与调控细胞增殖、细胞凋亡、肿瘤发生、血管形成等多种生物学过程，并参与多种疾病的发生发展^[21]。例如，miR-197通过下调HIPK2诱导肺腺癌上皮-间质转化和侵袭^[22]；miR-222-3p靶向下调HIPK2促进胃癌细胞增殖、侵袭和抑制胃癌细胞凋亡^[23]。此外，上调HIPK2还可通过调节细胞凋亡、氧化应激和炎症反应减轻脊髓损伤^[24]。该研究中，作者发现高糖条件下成骨细胞中HIPK2的表达显著升高，沉默HIPK2能促进成骨细胞存活和抑制细胞凋亡。Western blot检测发现，miR-455-3p可负性调控HIPK2的表达，进一步进行功能恢复实验发现miR-455-3p通过靶向下调HIPK2表达促进高糖条件下成骨细胞的增殖，抑制成骨细胞凋亡。STAT3是一种可以被细胞因子受体或生长因子受体激活的相关蛋白，其通过与受体的相互作用，将细胞外信号传送至细胞核，激活靶基因的转录^[25]。STAT3在多种肿瘤组织中存在异常活化或过表达，活化的STAT3对肿瘤细胞的生长、增殖以及凋亡抑制等生物学过程起重要的调控作用^[26-27]。该研究发现，过表达miR-455-3p后，高糖条件下成骨细胞中p-STAT3蛋白的表达显著降低，STAT3蛋白表达无显著变化。miR-455-3p通过靶向下调HIPK2促进高糖条件下成骨细胞增殖和抑制凋亡，可能与抑制STAT3信号活化有关，但STAT3路径是否是主要的或唯一的路径还需进一步研究。

综上所述，miR-455-3p通过靶向下调HIPK2促进高糖条件下成骨细胞的增殖，抑制成骨细胞凋亡，这可能与抑制STAT3信号通路有关，这为miR-455-3p作为糖尿病性骨病的潜在治疗靶点提供了理论依据。

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

miR-455-3p靶向HIPK2调控高糖环境下成骨细胞的增殖和凋亡

Effect of miR-455-3p targeting HIPK2 on proliferation and apoptosis of osteoblasts induced by high glucose

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 9

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	耿秋东, 葛海雅, 王和鸣, 李楠. 基于网络药理学探讨龟鹿二仙胶治疗骨关节炎的作用及机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1229-1236.
[2]	李时斌, 赖渝, 周毅, 廖建钊, 章晓云, 张璇. 激素性股骨头坏死发病机制及相关信号通路的靶点效应[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 935-941.
[3]	徐银琴, 史红美, 王光义. 通痹方热敷联合针刺治疗对退变椎间盘细胞凋亡相关基因Caspase-3、Bcl-2 mRNA的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 713-718.
[4]	张雯雯, 金颂峰, 赵国梁, 宮丽鸿. 复方中药稳斑汤减少同型半胱氨酸诱导大鼠心肌微血管内皮细胞凋亡的作用机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 723-728.
[5]	刘青, 万碧江. 针刀治疗胶原诱导性关节炎大鼠滑膜组织Bcl-2/Bax的表达[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 729-734.
[6]	王秋霏, 顾叶, 彭育沁, 薛峰, 巨荣, 朱锋, 王熠军, 耿德春, 徐耀增. 人工假体磨损颗粒作用下Wnt/β-catenin信号通路对成骨细胞的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(24): 3894-3901.
[7]	唐小凯, 李伟明. Nel样分子1型蛋白在脊柱融合术后促进骨性融合的作用与机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(24): 3914-3920.
[8]	左振魁, 韩佳瑞, 计树灵, 贺璐璐. 银杏酮酯预处理减轻辐射所致模型小鼠的急性肠损伤[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(23): 3666-3671.
[9]	张亮, 马晓燕, 王佳虹. 肾衰饮调控慢性肾功能衰竭大鼠肾脏细胞凋亡的机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(23): 3672-3677.
[10]	刘珂珂, 段昕, 马向瑞, 张云涛. 以电纺丝膜为载体观察桂皮醛对高糖环境下成骨细胞的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3500-3504.
[11]	霍花, 程余婷, 周倩, 齐昱晗, 伍超, 石前会, 杨童景, 廖健, 洪伟. 种植体表面药物涂层对骨结合的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3558-3564.
[12]	魏琴, 张雪, 马磊, 李志强, 寿玺, 段明军, 吴硕, 贾麒钰, 马创. 血小板衍生生长因子BB诱导大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(19): 2953-2957.
[13]	郭志斌, 吴春芳, 刘子洪, 张钰英, 迟博婧, 王宝, 马超, 张国彬, 田发明. 辛伐他汀可刺激骨髓间充质干细胞的成骨分化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(19): 2963-2968.
[14]	严秀蕊, 陶金, 梁雪云. 人胎盘间充质干细胞来源外泌体保护氧化应激损伤肺上皮细胞的机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(19): 2994-2999.
[15]	姜涛, 凌翠敏, 陈庆真, 杨冰璇, 林燕平, 邵敏. 淫羊藿苷通过提高自噬促进成骨细胞分化防治骨质疏松[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(17): 2643-2649.