表达Neat-1、Hotair-1、miR-21、miR-644和miR-144的骨髓间充质干细胞通过重塑IGF-1-kisspeptin系统、卵巢凋亡和血管生成缓解环磷酰胺诱导的卵巢功能不全

Bone marrow mesenchymal stem cells expressing Neat-1, Hotair-1, miR-21, miR-644, and miR-144 subsided cyclophosphamide-induced ovarian insufficiency by remodeling the IGF-1-kisspeptin system, ovarian apoptosis, and angiogenesis.

作者信息Amany I Ahmed, Mohamed F Dowidar, Asmaa F Negm, Hussein Abdellatif, Asma Alanazi, Mohammed Alassiri, Walaa Samy, Dina Mohamed Mekawy, Eman M A Abdelghany, Nesma I El-Naseery, Mohamed A Ibrahem, Emad Ali Albadawi, Wed Salah, Mamdouh Eldesoqui, Emil Tîrziu, Iulia Maria Bucur, Ahmed Hamed Arisha, Tarek Khamis
PMID39267091
发布时间2024-09-12
DOI10.1186/s13048-024-01498-x

实验完整度

包括体外BM-MSCs培养与鉴定(流式细胞术)、体内动物模型(环磷酰胺诱导POI大鼠)及移植实验,并检测基因表达(RT-qPCR)、蛋白表达(免疫组化)、组织学及激素水平,涵盖多个验证层次。

主要模型

Sprague Dawley大鼠环磷酰胺诱导POI模型 BM-MSCs(体外培养) 大鼠成纤维细胞系(对照)

重点核对

POI建模:环磷酰胺IP 50 mg/kg单次,随后8 mg/kg/天连续14天 BM-MSCs移植剂量:2×10^7细胞/大鼠,IP单次 分组:对照组(PBS)、POI组、POI+BM-MSCs组,每组20只 检测时间:初始环磷酰胺给药后12周收集样本 主要检测:血清激素(FSH、LH、E2、PRL、AMH)、氧化应激标志物、mRNA表达(RT-qPCR)、免疫组化(VEGF、Kiss-1)

摘要

卵巢功能不全是影响女性的常见生殖障碍之一,治疗手段有限。间充质干细胞已在此类疾病中进行过研究,但MSCs在卵巢再生中关于其表观遗传调控的确切机制仍不清楚。本研究旨在探讨骨髓来源间充质干细胞(BM-MSCs)的lncRNA(Neat-1和Hotair1)和miRNA(mir-21-5p、mir-144-5p和mir-664-5p)在减轻卵巢颗粒细胞凋亡中的作用,并研究BM-MSCs在环磷酰胺诱导的卵巢衰竭大鼠模型中改变卵巢和下丘脑IGF-1-kisspeptin系统表达的作用,以及其与HPG轴的联系。六十只成熟雌性Sprague Dawley大鼠被分为3个相等组:对照组、早发性卵巢功能不全(POI)组和POI+BM-MSCs组。使用环磷酰胺建立POI雌性大鼠模型。结果显示,BM-MSCs及其条件培养基显示出Neat-1、Hotair-1、mir-21-5p、mir-144-5p和mir-664-5p的显著表达水平。此外,在POI大鼠中移植BM-MSCs改善了卵巢和下丘脑IGF-1-kisspeptin、HPG轴、卵巢颗粒细胞凋亡、类固醇生成、血管生成、能量平衡和氧化应激。BM-MSCs表达更高水平的抗凋亡lncRNA和microRNA,从而缓解卵巢功能不全。

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
探讨BM-MSCs分泌的lncRNA(Neat-1、Hotair-1)和miRNA(miR-21-5p、miR-144-5p、miR-664-5p)在环磷酰胺诱导的卵巢功能不全大鼠模型中减轻卵巢颗粒细胞凋亡、改善IGF-1-kisspeptin系统及HPG轴的作用机制。
核心机制
BM-MSCs通过其富含抗凋亡lncRNA(Neat-1、Hotair-1)和miRNA(miR-21-5p、miR-144-5p、miR-664-5p)的分泌组,以旁分泌方式抑制卵巢颗粒细胞凋亡(如Neat-1和Hotair-1分别海绵吸附miR-125a和miR-34a,上调BCL-2和Notch-1),并改善外周和中枢IGF-1-kisspeptin系统、HPG轴及卵巢血管生成。
主要证据
体外BM-MSCs及条件培养基高表达抗凋亡ncRNA;体内移植BM-MSCs上调卵巢Neat-1、Hotair-1、BCL-2、Notch-1,下调miR-34a、miR-125a、P53、caspase-3;同时上调下丘脑和卵巢IGF-1、Kiss-1、Kiss-1r及类固醇生成相关基因表达,并下调抗血管生成VEGF-A165b亚型免疫组化表达。
研究意义
BM-MSCs可能作为改善卵巢功能不全的潜在治疗策略,通过其分泌组调节凋亡、改善IGF-1-kisspeptin系统及血管生成,为POI治疗提供新方向。

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

BM-MSCs的分离、培养与鉴定

获取并验证BM-MSCs的干细胞特性,并评估其ncRNA表达。

从大鼠股骨和胫骨分离骨髓细胞,培养至第3代,通过流式细胞术鉴定表面标志物(CD105、CD90、CD73阳性;CD45、CD34、HLA-DR阴性);检测BM-MSCs及其条件培养基中Neat-1、Hotair-1、miR-21-5p、miR-144-5p、miR-664-5p的表达。

2

POI大鼠模型建立与BM-MSCs移植

建立环磷酰胺诱导的卵巢功能不全模型,并评估BM-MSCs移植的治疗效果。

大鼠随机分为3组(对照组、POI组、POI+BM-MSCs组),POI组腹腔注射环磷酰胺(50 mg/kg单次,随后8 mg/kg/天连续14天);POI+BM-MSCs组在POI诱导成功后腹腔注射2×10^7个BM-MSCs。

3

样本采集与分子检测

评估血清激素水平、卵巢组织氧化应激、基因表达及组织学变化。

在初始环磷酰胺给药后12周,采集血液和卵巢组织。通过ELISA检测血清FSH、LH、E2、PRL、AMH水平;用试剂盒测定卵巢组织MDA、SOD、CAT、GSH、TAC;通过RT-qPCR检测卵巢、下丘脑、垂体中相关基因表达;进行H&E染色和免疫组化检测VEGF-A和Kiss-1。

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
DMEM培养基Lonza Bioscience--
胎牛血清Lonza Bioscience--
青霉素-链霉素Lonza Bioscience--
胰蛋白酶-EDTALonza Bioscience--
磷酸盐缓冲液Lonza Bioscience--
PKH26红色荧光染料Sigma AldrichPKH26GL
环磷酰胺Baxter--
Qiazol试剂Qiagen--
高性能逆转录cDNA试剂盒Applied Biosystem--
TopReal SYBR Green预混液Enzynomics--
miScript II逆转录试剂盒Qiagen--
FSH、LH、PRL、E2 ELISA试剂盒Cusabio--
AMH ELISA试剂盒MyBioSourceMBS453381
MDA、SOD、GSH、CAT、TAC检测试剂盒Diagnostic and Research Reagents--
NanoDrop ND-1000分光光度计NanoDrop TechnologiesND-1000
RotorGene Q 2 plex实时荧光定量PCR仪Qiagen--
抗VEGF-A抗体(兔多克隆)ABclonalA0280
抗kisspeptin抗体(兔多克隆)Biossbs-0749R

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
大鼠品系(Sprague Dawley)、性别(雌性)、年龄(6-8周)、体重(150-200g)、环磷酰胺剂量方案(50 mg/kg单次+8 mg/kg/天连续14天,IP)、对照组处理(0.25 mL PBS每日IP连续14天)
阅读提示:Materials and methods: Animals, Experimental design
BM-MSCs制备与移植
BM-MSCs来源(大鼠股骨和胫骨)、培养条件(DMEM+10%FBS、37°C、5%CO2)、传代数(第3代)、移植剂量(2×10^7细胞/大鼠)、给药途径(IP)、移植时间(POI诱导成功后)
阅读提示:Materials and methods: Isolation and culturing of BM-MSCs, Experimental design
样本采集与检测
时间点(初始环磷酰胺后12周)、血清获取方法(眶后静脉丛)、卵巢组织处理(RNA提取、组织匀浆、组织学固定)、检测指标(激素、氧化应激标志物、基因表达、形态学)
阅读提示:Materials and methods: Blood and tissue sample collection, Assay of serum hormonal level and ovarian oxidative stress markers, Real-time PCR analysis, Histological and immunohistochemical analysis
基因表达分析
内参(Gapdh用于mRNA和lncRNA,U6用于miRNA)、RT-qPCR方法(2-ΔΔCT)、引物序列(见表1)
阅读提示:Materials and methods: Real-time PCR analysis, Table 1
统计分析
统计方法(单因素方差分析+ Tukey事后检验)、显著性水平(p<0.05)、数据表示(均值±SEM)
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis