SLAMF8通过S100A6/Wnt/β-catenin信号通路调控骨髓间充质干细胞的成骨和成脂分化

SLAMF8 regulates osteogenesis and adipogenesis of bone marrow mesenchymal stem cells via S100A6/Wnt/β-catenin signaling pathway.

作者信息Yibo Wang, Kai Hang, Xiaoyong Wu, Li Ying, Zhongxiang Wang, Zemin Ling, Hao Hu, Zhijun Pan, Xuenong Zou
PMID39380096
发布时间2024-10-08
DOI10.1186/s13287-024-03964-1

实验完整度

包含体外细胞模型(mBMSCs敲低/过表达)、体内动物模型(小鼠股骨骨折)及多个证据层级(qPCR、WB、染色、IF、IP-MS、microCT等)

主要模型

小鼠骨髓间充质干细胞(mBMSCs) 小鼠股骨骨折模型(C57BL/6小鼠)

重点核对

SLAMF8敲低和过表达mBMSCs的建立与验证 成骨分化诱导条件(含抗坏血酸和β-甘油磷酸) 成脂分化诱导条件(成脂诱导培养基) Wnt/β-catenin通路抑制实验(DKK1处理) 体内骨折模型中SLAMF8过表达mBMSCs的局部注射及效果评估

摘要

背景:炎症微环境在骨折后骨愈合中起着重要作用。信号淋巴细胞激活分子家族(SLAMF)成员深度参与炎症反应并产生重大影响。方法:我们在GEO数据集(GSE129165和GSE176086)中鉴定了SLAMF8,并进行共表达分析以确定SLAMF8与成骨相关基因(RUNX2和COL1A1)之间的关系。在体外,我们建立了SLAMF8敲低和过表达的小鼠骨髓间充质干细胞(mBMSCs)系。通过qPCR、Western blot、ALP染色、ARS染色、油红O染色和免疫荧光分析研究SLAMF8在mBMSCs成骨和成脂分化中的作用。在体内,建立小鼠股骨骨折模型探讨SLAMF8的功能。结果:SLAMF8敲低显著抑制成骨相关基因(RUNX2、SP7和COL1A1)的表达、ALP活性和矿化沉积,但增加成脂相关基因(PPARγ和C/EBPα)的表达。此外,SLAMF8过表达具有相反的效果。SLAMF8在mBMSCs成骨和成脂分化中的作用是通过S100A6和Wnt/β-Catenin信号通路实现的。此外,SLAMF8过表达的mBMSCs促进了股骨骨折的愈合。结论:SLAMF8通过S100A6和Wnt/β-Catenin信号通路促进mBMSCs的成骨分化并抑制成脂分化。SLAMF8过表达的mBMSCs可有效加速小鼠股骨骨折的愈合。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
SLAMF8是否参与调控骨髓间充质干细胞的成骨与成脂分化,及其在骨折愈合中的作用?
核心机制
SLAMF8通过S100A6和Wnt/β-Catenin信号通路促进成骨分化并抑制成脂分化
主要证据
体外:SLAMF8敲低/过表达mBMSCs中qPCR、WB、ALP/ARS/油红O染色、IF显示成骨/成脂标志物变化;机制:IP-MS鉴定S100A6,WB显示β-Catenin激活,DKK1抑制;体内:小鼠骨折模型中microCT和组织学显示SLA-OE组骨愈合改善
研究意义
SLAMF8可能作为骨折愈合治疗的新靶点,为促进骨愈合提供新思路

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

生物信息学筛选

鉴定骨折愈合相关基因,分析SLAMF8与成骨基因的相关性

从GEO数据集(GSE129165和GSE176086)进行差异表达分析,筛选31个交集DEGs;在CCLE、TCGA、GTEx数据库中进行SLAMF8与RUNX2、COL1A1的相关性分析;进行GSEA富集分析

2

体外SLAMF8功能验证

验证SLAMF8对mBMSCs成骨和成脂分化的影响

通过siRNA敲低和慢病毒过表达SLAMF8,进行成骨和成脂诱导,使用qPCR、WB、ALP染色、ARS染色、油红O染色和免疫荧光检测分化标志物

3

机制探索

确定SLAMF8调控mBMSCs分化的信号通路和相互作用蛋白

检测常见信号通路(p38、ERK、AKT、p65、β-Catenin)的磷酸化/激活水平;IP-MS鉴定SLAMF8互作蛋白;使用DKK1抑制Wnt通路;敲低S100A6验证其在成骨成脂分化中的作用

4

体内骨折模型验证

评估SLAMF8过表达mBMSCs对小鼠股骨骨折愈合的影响

建立小鼠股骨骨折模型,局部注射PBS(空白)、SLA-NC mBMSCs或SLA-OE mBMSCs,4周后通过microCT、组织学染色(H&E、Safranin O/Fast Green、Masson)和免疫荧光分析评估骨愈合

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
α-MEM培养基CyagenMUBMX-01001
胎牛血清CyagenFBSAD-01011
抗坏血酸SigmaPHR1008
β-甘油磷酸SigmaG9422
成脂诱导培养基CyagenMUXMX-90031
聚凝胺----
Lipo6000转染试剂BeyotimeC0526
RNAiso Plus试剂Takara Bio Inc.9109
PrimeScript RT预混液Takara--
双链cDNA合成试剂盒Takara--
SYBR Green PCR预混液Takara--
StepOnePlus实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems Inc.--
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液Fdbio ScienceFD008
蛋白酶体抑制剂Fdbio ScienceFD1001
磷酸酶抑制剂Fdbio ScienceFD1002
FuturePAGE™ 4-20%预制胶ACE BiotechnologyET15420
PVDF膜Millipore--
抗GAPDH抗体Abcamab8245
抗RUNX2抗体Cell Signaling Technology12556
抗COL1A1抗体Abcamab255809
抗SP7抗体Abcamab209484
抗PPARγ抗体BeyotimeAF7797
抗C/EBPα抗体Cell Signaling Technology8178
抗SLAMF8抗体Sino Biological US Inc.50623-RP02
抗S100A6抗体Abcamab181975
抗非磷酸化(活性)β-Catenin抗体Cell Signaling Technology#19807
抗总β-Catenin抗体Cell Signaling Technology8480
抗p38抗体Cell Signaling Technology8690
抗磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology4511
抗ERK抗体Cell Signaling Technology4695
抗磷酸化ERK抗体Cell Signaling Technology4670
抗AKT抗体Cell Signaling Technology4691
抗磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology4060
抗p65抗体Cell Signaling Technology8242
抗磷酸化p65抗体Cell Signaling Technology3033
HRP标记的山羊抗兔IgG(H+L)BeyotimeA0208
增强型化学发光试剂Millipore--
Amersham™ ImageQuant™ 800成像系统GE--
抗SLAMF8抗体R&D SystemsAF4156
银染试剂盒BeyotimeP0017S
纳升超高效液相色谱(EASY-nLC1200)Thermo Fisher Scientific--
Q Exactive HFX Orbitrap质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Proteome Discoverer软件Thermo Fisher Scientific--
BCIP/NBT碱性磷酸酶显色试剂盒BeyotimeC3206
碱性磷酸酶活性检测试剂盒BeyotimeP0321S
茜素红染色试剂Cyagen Biosciences--
抗COL1A1抗体Proteintech67288-1-Ig
Alexa Fluor 555标记驴抗兔IgG(H+L)BeyotimeA0453
Alexa Fluor 647标记山羊抗小鼠IgG(H+L)BeyotimeA0473
Alexa Fluor™ 647标记驴抗绵羊IgG(H+L)二抗Thermo Fisher ScientificA-21448
DAPI染色液BeyotimeC1002
荧光显微镜Leica--
25号针头----
0.1%胰蛋白酶消化液SolarbioX1020
免疫组化试剂盒ZSGB-BIOSP-9001
Mayer苏木素溶液SolarbioG1080
抗骨钙素抗体Abcamab93876
MILabs显微CT系统MILabs--
Imalytics Preclinical分析系统----
GraphPad Prism软件GraphPad Software--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与分化
mBMSCs来源(Cyagen Biosciences),培养基成分(α-MEM+10%FBS),成骨诱导条件(100μg/mL抗坏血酸、10mM β-甘油磷酸),成脂诱导培养基(Cyagen),培养条件(37°C、5%CO2)
阅读提示:Methods 细胞培养和分化部分
基因操作
siRNA序列(Supplementary Table 1)及转染试剂(Lipo6000),慢病毒载体及转染条件(4μg/mL polybrene,48h),嘌呤霉素浓度(2μg/mL)
阅读提示:Methods 细胞培养和分化部分
Western blot
抗体列表及稀释比例(1:1000等),一抗孵育条件(4°C过夜),二抗孵育(室温1h),检测系统(Amersham ImageQuant 800)
阅读提示:Methods Western blotting分析部分
免疫共沉淀与质谱
SLAMF8抗体(AF4156)用量(1:50),银染试剂盒(Beyotime),质谱仪型号(Q Exactive HFX),软件(Proteome Discoverer 2.4.0.305)
阅读提示:Methods 免疫共沉淀、银染和质谱部分
动物实验
小鼠品系、年龄、性别(C57BL/6雄性12周),麻醉(戊巴比妥钠30mg/kg),骨折模型制作方法,细胞注射量(5×10^6)及部位(骨折局部),观察时间(4周)
阅读提示:Methods 小鼠股骨骨折模型部分及图8图注