冲骨颗粒通过miR-148a-3p/Wnt/β-catenin通路改善膝骨关节炎软骨基质代谢

Chonggu Granules Improve Cartilage Matrix Metabolism in Knee Osteoarthritis via the miR-148a-3p/Wnt/β-Catenin Pathway.

作者信息Lili Cheng, Chuanbing Huang, Ming Li, Shuangshuang Shang, Junjie Chen, Zhongfu Tang
PMID37881649
发布时间2023-10-16
DOI10.2147/JIR.S428582

实验完整度

包括体内动物模型(木瓜蛋白酶诱导KOA大鼠)、组织病理检测(H&E、TEM)、分子表达检测(ELISA、IF、WB、RT-PCR)及机制验证(双荧光素酶报告基因),多个证据层级。

主要模型

SD大鼠木瓜蛋白酶诱导KOA模型 大鼠软骨组织

重点核对

木瓜蛋白酶注射剂量0.2mL(纯度800u/mg,CAS#9001-73-4) CGG给药剂量:低、中、高剂量分别为6.2、12.4、24.8 g/kg/d,持续4周 阳性对照:盐酸氨基葡萄糖0.135g/kg/d 分组:空白组、模型组、CGG低/中/高剂量组、阳性对照组,每组6只 miR-148a-3p与wnt1靶向关系经双荧光素酶报告基因验证

摘要

目的:本研究旨在探讨冲骨颗粒(CGG)对大鼠膝骨关节炎(KOA)的作用及其潜在机制。方法:建立木瓜蛋白酶诱导的KOA大鼠模型。通过苏木精-伊红(H&E)染色观察大鼠软骨组织细胞外基质的病理变化,并用Mankin评分进行定量评分。在透射电子显微镜(TEM)下观察软骨细胞外基质的超微结构。ELISA检测大鼠血清中IL-6、TNF-α和IL-1β的水平。免疫荧光检测大鼠软骨中MMP-3、MMP-13和Col2al的水平。Western blot检测大鼠软骨中wnt1、GSK-3β、β-catenin和Aggrecan的蛋白表达。RT-PCR检测大鼠软骨中miR-148a-3p、wnt1、β-catenin和GSK-3β的mRNA相对表达。荧光素酶报告基因检测miR-148a-3p的靶基因。结果:与模型组相比,H&E、Mankin评分和TEM数据显示CGG显著改善了关节软骨组织和细胞外基质代谢。此外,低、中、高剂量的CGG不同程度地降低了血清中IL-6、TNF-α、IL-1β、MMP-3和MMP-13的水平,但增加了Col2al和Aggrecan的水平。机制上,CGG通过剂量依赖性地增加miR-148a-3p的表达来靶向wnt1,从而下调软骨组织中β-catenin的mRNA和蛋白表达,并上调GSK-3β的mRNA和蛋白表达。结论:CGG可能通过控制miR-148a-3p/wnt/β-catenin信号通路来降低其下游靶基因MMP-13和MMP-3的水平,增加Col2al和Aggrecan的表达,并下调炎症细胞因子IL-6、TNF-α和IL-1β的含量,从而改善软骨细胞外基质的代谢并减轻KOA中关节软骨的退变。

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
冲骨颗粒(CGG)能否改善膝骨关节炎(KOA)大鼠的软骨基质代谢,其作用机制是否涉及miR-148a-3p/Wnt/β-catenin信号通路?
核心机制
CGG通过上调miR-148a-3p表达,靶向抑制wnt1,从而下调β-catenin,上调GSK-3β,抑制MMP-13和MMP-3,增加Col2al和Aggrecan,并降低炎症因子IL-6、TNF-α和IL-1β,最终改善软骨ECM代谢。
主要证据
在木瓜蛋白酶诱导的KOA大鼠模型中,CGG治疗改善了组织病理(H&E、Mankin评分、TEM),降低了血清炎症因子和MMP水平,升高了Col2al和Aggrecan;Western blot和RT-PCR显示wnt1和β-catenin下调,GSK-3β上调;双荧光素酶报告基因证实miR-148a-3p靶向wnt1。
研究意义
研究为CGG临床治疗KOA提供了理论基础和支持,表明其可能通过调节miR-148a-3p/Wnt/β-catenin通路来改善软骨代谢,为KOA治疗提供了潜在策略。

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

建立KOA大鼠模型

模拟膝骨关节炎的病理状态,用于评估CGG的治疗效果。

通过向大鼠右膝关节腔注射木瓜蛋白酶溶液建立KOA模型,每周注射三次(第1、4、7天),并观察大鼠行为改变。

2

分组与药物干预

比较不同剂量CGG与阳性对照药对KOA大鼠的影响。

将大鼠随机分为6组:空白组、模型组、CGG低/中/高剂量组和阳性对照组,分别给予生理盐水、CGG(6.2、12.4、24.8 g/kg/d)或盐酸氨基葡萄糖(0.135g/kg/d)灌胃,连续4周。

3

组织病理学评估

观察关节软骨的组织形态和基质变化,评估CGG对软骨损伤的改善作用。

采集大鼠胫骨平台和股骨髁软骨,进行H&E染色,并使用Mankin评分系统定量评估软骨结构、软骨细胞和潮线损伤。

4

炎症因子检测

检测血清中炎症因子水平,评估CGG的抗炎作用。

采集大鼠腹主动脉血,分离血清,使用ELISA试剂盒检测IL-6、TNF-α和IL-1β的浓度。

5

基质代谢标志物检测

评估软骨基质合成与降解相关蛋白的表达,验证CGG对ECM代谢的影响。

通过免疫荧光检测软骨组织中MMP-3、MMP-13和Col2al的蛋白水平,通过Western blot检测Aggrecan等蛋白表达。

6

信号通路分子检测

检测Wnt/β-catenin通路关键分子的表达,探讨CGG的分子机制。

使用RT-PCR检测miR-148a-3p、wnt1、β-catenin和GSK-3β的mRNA表达,Western blot检测蛋白表达,并进行双荧光素酶报告基因实验验证miR-148a-3p与wnt1的靶向关系。

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
木瓜蛋白酶Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd9001-73-4
盐酸氨基葡萄糖Jiangsu Zhengda Qingjiang Pharmaceutical Co., LTD.H20060647
TritonX-100EbiogoB025
MMP3抗体Biossbs-0413R
MMP13抗体Biossbs-0575R
Col2aI抗体Biossbs-0578R
山羊抗兔IgG(FITC)--1:400
Wnt1抗体Abcamab1525
GSK3β抗体Biossbs-0023R
β-catenin抗体CST8480S
Aggrecan抗体Abcamab3778
ECL试剂盒Thermo340958
TRIzol试剂Life Technologies--
PrimeScript™RT试剂盒(含gDNA Eraser)TaKaRaRR047A
Novostart SYBR qPCR SuperMix PlusNovoproteinE096-01B
荧光素酶检测试剂IIProgema--
Stop&Glo®试剂Progema--

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
动物模型建立
木瓜蛋白酶注射剂量0.2mL,纯度800u/mg,CAS#9001-73-4;每周注射三次(第1、4、7天);注射方式:右膝关节腔
阅读提示:见Materials and Methods中的Establishment of a Rat Model of KOA
药物干预
CGG剂量:6.2、12.4、24.8 g/kg/d;阳性对照:盐酸氨基葡萄糖0.135g/kg/d;给药方式:灌胃;给药周期:4周
阅读提示:见Materials and Methods中的Animals and Groups
组织病理检测
软骨组织固定:4%多聚甲醛固定24小时;切片厚度5μm;Mankin评分
阅读提示:见Materials and Methods中的Hematoxylin and Eosin (H&E) Staining and Mankin Score
炎症因子检测
ELISA试剂盒:IL-6 (YM0646Ra), IL-1β (JYM0419Ra), TNF-α (JYM0635Ra);血清样本每孔50μL,37°C孵育30分钟
阅读提示:见Materials and Methods中的Measurement of IL-6, IL-1β, and TNF-α Levels
蛋白检测
免疫荧光一抗:MMP3 (1:200), MMP13 (1:200), Col2aI (1:200);Western blot一抗:Wnt1 (1:1000), GSK3β (1:2000), β-catenin (1:1000), Aggrecan (1:2000)
阅读提示:见Materials and Methods中的Immunofluorescence和Western Blot部分
基因表达检测
RT-PCR引物序列见表1;内参:β-actin和U6;定量方法:2-ΔΔCt
阅读提示:见Materials and Methods中的RT-PCR和表1
靶向验证
双荧光素酶报告基因:Rno-Wnt1-wt和Rno-Wnt1-mut质粒;转染试剂与DMEM混合;检测荧光素酶活性
阅读提示:见Materials and Methods中的Detection of the Target Gene of miR-148a-3p