microRNAs在骨形成中的作用——运动调控骨代谢的新机制

microRNAs(miRNAs)是一类具有组织或发育阶段特异性的小分子、非编码单链RNA,通过转录后与靶基因特定序列结合来发挥其调控作用. 作为骨中的最重要的两种重要细胞--成骨细胞和破骨细胞,其代谢平衡与骨形成密切相关.研究发现,miRNAs在调节成骨细胞和破骨细胞分化及功能发挥上具有重要作用,并且运动训练可通过调节miRNAs进而调控骨细胞分化. 一般来说,适宜强度运动训练可上调某些miRNAs表达来促进成骨细胞或破骨细胞分化及功能;当失重或过量运动时,则会产生抑制作用. 本文就miRNAs调控干细胞向成骨细胞和破骨细胞分化及功能发挥的分子生物学机制以及运动训练调节与骨代谢相关miRNAs表达的研究进展进行综述.     

miRNAs在破骨细胞中的研究进展

破骨细胞起源于造血干细胞,是体内一种负责骨吸收的骨特异性多核细胞,在骨代谢平衡的调控中起着重要作用。破骨细胞的分化形成及功能活性异常可引起一系列临床疾病,而其分化形成过程受到多种因子的调控,近年来越来越多研究聚焦于miRNAs对破骨细胞分化形成过程的调控作用。因此,本文主要对影响破骨细胞分化形成的相关miRNAs进行综述,为后续相关研究提供参考。     

miR-214对骨形成的抑制作用

越来越多的研究表明microRNA广泛参与骨代谢的调控,调节骨髓间充质干细胞、成骨及破骨细胞的增殖及分化,调控骨形成与骨吸收之间的平衡,在维持骨代谢平衡中发挥重要作用。近年来有研究报道老年性骨质疏松、绝经后骨质疏松均与miR-214的高表达有关。miR-214通过靶向作用于Osterix、ATF-4、FGFR1、Pten以及LZTS1等基因调控骨髓间充质干细胞、成骨细胞以及破骨细胞等骨组织细胞的增殖及分化,进而抑制骨形成,促进骨吸收。本文主要综述了miR-214对骨髓间充质干细胞、成骨细胞以及破骨细胞分化的调控作用,旨在探讨miR-214对骨形成的抑制作用,为骨质疏松等骨疾病的诊断及治疗提供理论依据。     

长链非编码RNA介导Wnt/β-catenin信号通路调控骨代谢的研究进展

骨代谢的平衡取决于骨形成及骨吸收之间的动态平衡,Wnt/β-catenin信号通路能够广泛参与骨吸收及骨形成的调控,在维持骨代谢平衡中发挥着重要作用。近年来有研究表明,长链非编码RNA (Long non-coding RNA,lncRNA)也广泛参与骨代谢各阶段的调节,还能通过Wnt/β-catenin信号通路参与骨代谢平衡的调控。目前关于lncRNA介导Wnt/β-catenin信号通路调控骨代谢的综述报道较为鲜见。鉴于此,文中主要以Wnt/β-catenin信号通路为切入点,概述lncRNA在骨代谢中的调控作用,发现lncRNA能够通过靶向作用于miRNA间接调控Wnt/β-catenin信号通路,也能通过Wnt/β-catenin信号通路上的关键因子直接激活或抑制Wnt/β-catenin信号通路,进而发挥其对骨代谢的调控作用,这些发现为lncRNA调控骨代谢作用机制的研究提供了新的思路和方向。     

雄激素和雄激素受体对骨代谢的调控及机制研究进展

骨代谢由成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收构成。雄激素能调控骨代谢,即促进骨形成、抑制骨吸收,在骨骼生长、骨峰值的获得和骨量维持中起重要作用;且该作用主要通过雄激素受体(androgen receptor,AR)介导。AR调控骨代谢的作用,一方面是通过直接调控骨代谢相关的AR靶基因(如与成骨相关的I型胶原蛋白α1、骨钙素、组织非特异性碱性磷酸酶、小整合素结合配体N-端连接糖蛋白和与破骨相关的核因子κB受体活化因子配体(RANKL)、组织蛋白酶K的表达;另一方面是通过间接调控骨代谢的多个信号通路[如Wnt/β-catenin、骨形态发生蛋白(BMP)/Smads-Runt相关转录因子2(Runx2)、RANKL/骨保护蛋白(OPG)、PI3K/Akt和MAPK信号通路]实现的。该文主要就雄激素/AR在骨代谢调控中的作用及机制作一综述,对丰富AR调控骨代谢的理论认识和骨代谢性疾病的药物研发具有重要意义。     

禾花鲤与建鲤肌间骨miRNAs测序与分析比较

为了研究禾花鲤(Rice flower carp)肌间骨柔软的分子调控机制,采集禾花鲤和建鲤(Jian carp)的肌间骨进行micro RNAs (miRNAs)的高通量测序,并进行了生物信息学分析。从禾花鲤肌间骨的小RNA文库测序获得18 32 nt的高质量miRNA序列25474895条、鉴定出成熟miRNAs 595种,而从建鲤文库获得miRNA序列24625715条、成熟miRNAs 570种。表达差异分析结果显示,与建鲤相比,禾花鲤肌间骨中84个miRNAs呈上调表达、267个呈下调表达。禾花鲤下调表达的miRNAs中有7条为已报道的促进人类成骨的miRNAs,上调表达的miRNAs中有6条为已报道的抑制人类成骨的miRNAs。因此推测禾花鲤可能是通过下调表达促进成骨的miRNAs及上调表达抑制成骨的miRNAs来抑制成骨过程,从而维持其肌间骨细小及柔软的特性。研究为国内首次开展禾花鲤肌间骨发育的分子调控机制研究,为水产动物肌间骨发育的研究奠定了基础。     

微小RNA调控骨髓间充质干细胞成骨分化的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是机体内具有多向分化能力及自我更新能力的成体干细胞,具有自身增殖能力强、分化范围广的特点。其具有多种分化潜能,其中可分化为成骨细胞或成脂细胞,所以如何提高BMSCs向成骨细胞分化受到了越来越多研究者的关注。随着表观遗传学研究的逐步深入,研究人员对骨代谢相关微小RNA(microRNAs)的作用靶基因、信号通路等进行了大量研究,发现miRNAs是调节BMSCs成骨诱导分化的关键调控因子,在调控骨组织代谢性疾病方面具有重要意义。本研究将对miRNAs调控BMSCs成骨分化的相关因子及信号通路的研究进展进行综述。     

流体剪应力对成骨细胞OPG和ODF表达的影响

通过平板流动腔装置对大鼠成骨细胞施以流体剪应力,研究剪应力作用对成骨细胞中骨保护因子(osteoprotegerin,OPG),破骨细胞分化因子(osteoclast differentiation factor,ODF)基因表达的影响.分别考察了剪应力大小和作用时间,以及单一水平和梯度变化的剪切力加载方式的影响.运用RT-PCR和蛋白质印迹技术检测OPG、ODFmRNA和蛋白质表达的变化,结果显示,剪切力作用下OPG的表达得到促进,ODF的表达受到抑制,mRNA与蛋白质表达的变化一致,这种影响与剪切力的大小和作用时间有关.1.0和1.5N/m2的剪应力作用效果比0.5N/m2明显,梯度变化的作用方式在作用效果上与最后一个梯度水平相当的恒定剪应力单独作用没有显著差异,在加载的24h内剪应力对OPG、ODF表达的影响始终存在.这种影响使得OPG/ODF的平衡向着OPG占优的方向发展,这种变化意味着骨吸收会受到抑制,提示力学刺激可能通过OPG/ODF调控系统对骨代谢平衡进行调控.     

microRNA在衰老性肌萎缩和运动干预中的调节作用

衰老性肌萎缩症是由于衰老所致的骨骼肌质量减少及功能减退的增龄性机能退化症,运动干预是其防治的最有效措施之一。研究表明,microRNAs (miRNAs)作为基因表达的调控因子,通过调节骨骼肌发育(增殖、分化)、线粒体生物发生、蛋白质合成与降解、炎症反应和代谢途径来维持衰老骨骼肌细胞稳态。此外,运动可改变miRNAs表达水平,调节骨骼肌细胞的代谢平衡,从而改善衰老相关的骨骼肌质量、组成和功能的变化。本文综述了miRNAs在衰老性肌萎缩症中的调节机制,阐述在运动条件下miRNAs在衰老性肌萎缩症中的调控作用和分子机制,以期为预防和治疗衰老性肌萎缩症提供新的思路。     

动物骨代谢相关信号通路研究进展

骨骼是组成脊椎动物内骨骼的坚硬器官,对机体起着运动、支撑和保护的作用。骨骼处于骨形成和骨吸收两种活动所组成的骨代谢的动态平衡状态,这种平衡对于维持骨量和矿物质稳态至关重要。在动物骨代谢过程中,存在着众多调节骨形成和骨吸收的信号通路,如BMP(bone morphogenetic protein)/SMADs、TGF-β(transforming growth factor β)、Wnt/β-catenin、OPG (osteoprotegerin)/RANKL (receptor activator of NF-κB ligand)/RANK (receptor activator of NF-κB)、FGF (fibroblast growth factor)和Notch信号通路等。这些信号通路具有复杂的调控机制,参与骨代谢过程的调节。本文综述了在动物骨代谢过程中起关键调节作用的相关信号通路的作用机制及研究进展,以期为动物骨代谢研究奠定基础。     

OPG/RANKL/RANK系统与骨破坏性疾病

近年来发现的OPG/RANKL/RANK系统在破骨细胞生成中起着至关重要的作用,是骨骼生理研究领域的重大进展。成骨细胞、骨髓基质细胞、激活的T淋巴细胞表达RANKL,与破骨细胞前体细胞或成熟破骨细胞表面上的RANK结合后,促进破骨细胞的分化及骨吸收活性。成骨细胞及骨髓基质细胞分泌表达OPG可与RANKL竞争性结合,从而阻断RANKL与RANK之间的相互作用。体内多种激素或因子通过影响骨髓微环境内的OPG/RANKL比率来调节骨代谢。此外,乳腺上皮细胞表达有RANK,孕期在性激素的诱导下可表达RANKL,OPG/RANKL/RANK系统在孕期乳腺发育以及母体向胎儿的钙转运过程中发挥重要作用。阻断RANKL/RANK通路有望给骨质疏松、类风湿关节炎及癌症骨转移等骨破坏性疾病的治疗开辟新的途径。进一步研究应了解OPG/RANKL/RANK系统与其它信号传导途径的关系,重视骨骼、免疫及内分泌系统之间的相互作用。目前,开发与OPG功能相似或促进其表达的合成药物有可能成为具有良好经济效益和社会效益的产业。     

WNT家族在脊椎动物骨骼发育中的作用机制

脊椎动物骨骼系统起源于中胚层间充质细胞,起初,这些细胞定向分化形成软骨原基,后者经软骨内骨化发育为成熟的骨骼系统。近年来,很多研究表明,WNT家族与其相关作用成分在骨发育过程中发挥了重要作用,通过在细胞分化不同阶段的正向或负向调控机制,保证了软骨细胞在特定的位置以合适的速率有序分化。在WNT家族及其作用途径的相关信号分子中,无论何种亚型或分子的异常表达都可能破坏WNT系统维系的正负平衡机制,导致骨骼系统畸形。了解WNT系统的作用机制有助于深入探究骨骼系统发生的相关调控机理。     

HIF-1α在骨组织细胞代谢及骨疾病中的调控作用

低氧诱导因子-1α(HIF-1α)是调节细胞对低氧应答的关键因子,可在氧含量降低时被激活,能够调节氧代谢、糖酵解等多种生理活动。骨代谢主要包括骨形成和骨吸收作用,均受到氧浓度等多种因素的调控。HIF-1α在细胞代谢、骨组织生理及病理过程的调控中起着重要的作用,能够增加骨组织的低氧耐受能力,调节骨形成和矿化过程。该文主要综述了HIF-1α对成骨细胞、破骨细胞、骨髓间充质干细胞、软骨细胞等骨组织细胞的调控,对骨血管形成过程的影响,以及对肿瘤骨转移、股骨头坏死、异位骨化等病理过程的调节作用,为探讨HIF-1α对骨代谢的调控和相关疾病的治疗提供参考。     

BMP-9与骨代谢及糖代谢关系研究进展

骨形成蛋白-9(BMP-9)是从胚胎鼠的肝脏c DNA文库中克隆得到的新型细胞因子,属于转化生长因子β超家族的成员,由肝脏非实质细胞合成分泌,在体内以类激素的形式发挥广泛的生物学作用。BMP-9不仅具有强烈的骨诱导活性,促进成骨细胞分化,还可通过调控糖代谢过程中关键酶的表达、促进胰岛素合成及分泌、增加胰岛素敏感性等方式调节体内葡萄糖平衡。本文主要对BMP-9与骨代谢及糖代谢的关系进行综述,为深入认识糖尿病、代谢性骨病及糖尿病性骨质疏松的发生机理提供理论依据,为糖尿病和骨骼疾病的防治提供新的思路。     

甘蔗调控相关MicroRNAs的研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是内源性非编码小RNA,在植物生长发育和环境胁迫时发挥重要的监管作用。甘蔗高度多倍体和基因组特异性导致其相关代谢具有复杂的调控机制,而调控途径涉及许多基因、转录因子和不同内别的RNAs:siRNAs和miRNAs。该文主要论述miRNAs在甘蔗干旱胁迫、其他非生物胁迫、生物量相关特征及糖代谢途径中的表达调控机制。     

植物microRNA跨界调控作用

MicroRNAs (miRNAs)是一类19～24个核苷酸的非编码内源性小分子RNA,功能研究表明，miRNAs参与所有细胞过程的调节，包括生长发育、分化凋亡、炎症、免疫应答、代谢及信号转导等生物学过程。最近研究发现，植物miRNAs作为一类功能广泛的分子调控因子，不仅调控植物自身基因的表达，外源植物miRNAs还通过饮食进入到哺乳动物细胞中，调节某些与人类疾病治疗相关的基因或生物学过程。一些植物miRNAs由于其3′端存在2′-O-甲基化修饰、独特茎环结构、高GC含量以及微囊泡、RNA结合蛋白或外泌体样纳米颗粒等载体对其的保护作用，从而在食物加工与极端胃肠道环境中能保持高度稳定。植物miRNAs主要通过饮食获取，借助跨膜miRNA转运蛋白质、受体介导的内吞作用、肠上皮细胞间隙扩散、肠道微生物群脂质依赖性摄取等不同的转运机制，其被消化系统吸收后进入体循环并递送至器官组织，再调节受体细胞功能。本文综述了植物来源miRNAs的跨界调控研究现状，详细总结了植物miRNAs抵抗降解的可能方法、跨越胃肠道屏障的转运机制以及被摄入后在哺乳动物体内的调控作用，例如抗炎、抗病毒和抗肿瘤等相关发现，揭...     

miR-138生物学功能研究进展*

microRNAs(miRNAs)是真核生物体内高度保守的非编码小分子RNA,具有多种生物学功能,参与疾病发生和发展、细胞增殖和分化等多种病理及生理过程的调控。miR-138作为一种肿瘤抑制因子已在肿瘤发生与治疗中被广泛研究和应用,同时在心血管及神经系统疾病、成骨分化、脂肪生成及卵巢功能维持等生命过程中具有调控作用。在总结分析miR-138相关功能最新研究进展的基础上,对miR-138的潜在研究方向进行了分析、讨论和展望,旨在为进一步深入探明miR-138的生物学功能提供参考和理论依据。     

lncRNAs调控破骨细胞分化的研究进展

长链非编码RNA (long noncoding RNAs, lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸的非编码RNA,调控转录和转录后的基因表达,在各种生命活动过程中都起着重要的作用。破骨细胞是一种组织特异性的多核巨噬细胞,受多种信号因子和信号通路的调控,作为人体唯一的骨吸收细胞对维持骨代谢平衡具有非常重要的作用,当平衡被打破时则会引起一系列骨代谢疾病,如骨质疏松症、骨硬化症等。近些年研究发现,lncRNAs在破骨细胞分化过程中呈现差异化表达,且在其增殖、分化、凋亡过程中具有多重调控作用。该文就lncRNAs调控破骨细胞分化和功能的机制进行归纳总结,为破骨细胞功能异常所造成的骨代谢疾病提供新的研究靶点和诊疗思路。     

长链非编码RNA H19对成骨分化及骨性疾病影响的研究进展

越来越多的研究表明长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)广泛参与干细胞成骨分化进程,调节多种干细胞及成骨细胞的增殖与凋亡,在维持骨代谢平衡中发挥重要的作用。近年来有研究报道,lncRNA H19的异常表达与骨质疏松、骨性关节炎、骨质增生、骨肉瘤及多发性骨髓瘤等疾病都有密切关系。LncRNA H19可通过直接吸附微小RNA (microRNA,miRNA)或作为上游基因调控miRNA表达,然后通过Wnt/β-catenin、转化生长因子β(transforming growth factorβ,TGF-β)及Notch等信号转导通路改变成骨分化相关基因RUNX2、OCN等的表达,最后调控骨形成进程。本文对国内外关于lncRNA H19对骨性疾病的影响的研究进展作一综述,探讨lncRNA H19调节骨性疾病的发生和发展的作用和机制,以期为骨代谢相关疾病治疗和预防提供更加可靠的理论依据。     

Wnt信号通路在骨细胞生物学及骨疾病中作用的研究进展

Wnt信号通路参与细胞增殖、胚胎发育、组织再生和干细胞维持等多种生物学过程。近年来,Wnt信号通路在骨骼系统发育及代谢过程中的作用引起广泛关注。探讨Wnt信号通路调节成骨细胞分化、增殖以及维持整个骨骼系统平衡的分子机制,对于临床治疗各种骨疾病(如骨质疏松)具有重要意义。