环状RNA circ-IQGAP1敲低通过靶向miR-671-5p/TCF4缓解白介素-1β诱导的骨关节炎进展

CircRNA circ-IQGAP1 Knockdown Alleviates Interleukin-1β-Induced Osteoarthritis Progression via Targeting miR-671-5p/TCF4.

作者信息Peng Xi, Cai-Lin Zhang, Shi-Yan Wu, Lei Liu, Wen-Ju Li, Yi-Mei Li
PMID33675175
发布时间2021-05
DOI10.1111/os.12923

实验完整度

涉及临床软骨组织样本(32例OA与32例正常)、体外细胞模型(IL-1β诱导CHON-001)、多种功能实验(MTT、流式、ELISA、Western blot)以及机制验证(双荧光素酶、RIP、rescue实验),证据层级完整。

主要模型

IL-1β诱导的CHON-001人软骨细胞 OA患者软骨组织 正常软骨组织

重点核对

IL-1β处理浓度(0, 1, 5, 10 ng/mL)和时间(24小时) circ-IQGAP1敲低(si-circ-IQGAP1)和过表达载体转染效率 miR-671-5p mimic和inhibitor的转染效率及靶向验证 TCF4过表达载体转染效率 细胞凋亡检测(Annexin V-FITC/PI,72小时)

摘要

目的:探讨环状RNA IQ基序含有GTP酶激活蛋白1(circ-IQGAP1)在白细胞介素(IL)-1β诱导的骨关节炎(OA)模型中的功能,并探讨circ-IQGAP1是否可以通过调节microRNA-671-5p(miR-671-5p)和转录因子4(TCF4)来调节软骨细胞凋亡、炎症损伤和细胞外基质降解。方法:从32名OA患者或正常受试者中收集软骨组织。人软骨细胞CHON-001细胞用不同剂量的IL-1β处理24小时。CHON-001细胞转染circ-IQGAP1过表达载体、TCF4过表达载体、circ-IQGAP1的小干扰RNA(siRNA)、miR-671-5p模拟物、miR-671-5p抑制剂或相应的阴性对照。通过定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)或蛋白质印迹检测软骨组织或CHON-001细胞中circ-IQGAP1、miR-671-5p和TCF4的表达水平。通过3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑溴化物(MTT)检测细胞活力。通过流式细胞术检测细胞凋亡。通过酶联免疫吸附测定(ELISA)分析炎症损伤,检测炎症细胞因子(IL-6、IL-8和肿瘤坏死因子-α [TNF-α])的分泌水平。通过蛋白质印迹评估细胞外基质降解,检测聚集蛋白聚糖和基质金属蛋白酶13(MMP13)的表达。通过双荧光素酶报告基因和RNA免疫沉淀(RIP)分析miR-671-5p与circ-IQGAP1或TCF4的靶向关系。结果:与正常受试者相比,OA患者软骨组织中circ-IQGAP1表达升高(n = 32),并且在IL-1β处理后,CHON-001细胞中其表达呈剂量依赖性增加。在OA患者软骨组织中(n = 32)和IL-1β攻击的CHON-001细胞中,miR-671-5p表达降低。在OA患者中,miR-671-5p表达与circ-IQGAP1水平呈负相关。circ-IQGAP1沉默减轻了IL-1β引起的软骨细胞活力降低、凋亡促进、炎性细胞因子(IL-6、IL-8和TNF-α)分泌以及细胞外基质降解(聚集蛋白聚糖减少和MMP13增加)。circ-IQGAP1靶向并抑制miR-671-5p。miR-671-5p敲低减弱了circ-IQGAP1干扰对IL-1β引起的软骨细胞凋亡、炎症损伤和细胞外基质降解的影响。TCF4是miR-671-5p的靶标,在OA患者软骨组织中(n = 32)和IL-1β攻击的CHON-001细胞中TCF4表达增加。OA患者中TCF4表达与miR-671-5p表达呈负相关。miR-671-5p过表达通过降低TCF4表达减轻了IL-1β介导的软骨细胞凋亡、炎症损伤和细胞外基质降解。circ-IQGAP1沉默通过调节IL-1β攻击的CHON-001细胞中的miR-671-5p降低TCF4表达。结论:circ-IQGAP1敲低减轻了IL-1β引起的软骨细胞凋亡、炎症损伤和细胞外基质降解。circ-IQGAP1可以通过调节miR-671-5p/TCF4轴来调节IL-1β引起的软骨细胞损伤。circ-IQGAP1可能作为治疗OA的新靶点。

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
circ-IQGAP1是否通过miR-671-5p/TCF4轴调节IL-1β诱导的软骨细胞凋亡、炎症损伤和细胞外基质降解,从而参与骨关节炎进展?
核心机制
IL-1β上调circ-IQGAP1,circ-IQGAP1海绵吸附miR-671-5p,解除对TCF4的抑制,从而促进软骨细胞凋亡、炎症和基质降解。
主要证据
临床软骨组织样本显示circ-IQGAP1升高、miR-671-5p降低、TCF4升高且相关;IL-1β诱导CHON-001细胞中circ-IQGAP1和TCF4呈剂量依赖性升高;双荧光素酶和RIP验证靶向关系;功能实验和rescue实验证明circ-IQGAP1敲低通过miR-671-5p/TCF4轴减轻损伤。
研究意义
本研究为OA样软骨细胞损伤的发病机制提供新见解,并提示circ-IQGAP1可能作为OA治疗的新靶点。

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

临床样本中circ-IQGAP1、miR-671-5p和TCF4的表达分析

评估circ-IQGAP1、miR-671-5p和TCF4在OA患者和正常软骨组织中的差异表达及相关性。

收集32例OA患者和32例正常软骨组织,通过qRT-PCR检测circ-IQGAP1和miR-671-5p,通过Western blot检测TCF4蛋白,并进行相关性分析。

2

IL-1β诱导的CHON-001细胞OA模型建立

建立体外OA细胞模型,观察circ-IQGAP1、miR-671-5p和TCF4的表达变化。

CHON-001细胞使用不同浓度(0, 1, 5, 10 ng/mL)IL-1β处理24小时,检测circ-IQGAP1、miR-671-5p和TCF4的表达。

3

circ-IQGAP1对IL-1β诱导软骨细胞损伤的功能验证

验证circ-IQGAP1敲低对IL-1β诱导的软骨细胞活力、凋亡、炎症和基质降解的影响。

CHON-001细胞转染si-NC或si-circ-IQGAP1后,用10 ng/mL IL-1β处理,随后进行MTT、流式细胞术、ELISA和Western blot检测。

4

验证circ-IQGAP1与miR-671-5p的靶向关系

验证circ-IQGAP1是否直接靶向并负调控miR-671-5p。

通过StarBase预测结合位点,构建WT和MUT荧光素酶报告载体,进行双荧光素酶报告实验;通过Ago2 RIP检测circ-IQGAP1和miR-671-5p的富集;检测circ-IQGAP1敲低或过表达后miR-671-5p的表达。

5

miR-671-5p敲低对circ-IQGAP1沉默效应的逆转实验

验证circ-IQGAP1是否通过miR-671-5p发挥对软骨细胞损伤的调节作用。

CHON-001细胞分别转染si-NC、si-circ-IQGAP1、si-circ-IQGAP1+anti-miR-NC或si-circ-IQGAP1+anti-miR-671-5p,然后用IL-1β处理,检测细胞活力、凋亡、炎症因子和基质降解指标。

6

验证miR-671-5p与TCF4的靶向关系

验证miR-671-5p是否直接靶向并负调控TCF4。

通过StarBase预测结合位点,构建TCF4 3'UTR-WT和MUT荧光素酶报告载体,进行双荧光素酶实验;通过Ago2 RIP检测miR-671-5p和TCF4的富集;检测OA患者和IL-1β处理细胞中TCF4水平及与miR-671-5p的相关性。

7

miR-671-5p过表达对IL-1β损伤的保护作用及TCF4的逆转实验

验证miR-671-5p是否通过靶向TCF4减轻IL-1β诱导的软骨细胞损伤。

CHON-001细胞转染miR-NC、miR-671-5p mimic、miR-671-5p mimic+pcDNA或miR-671-5p mimic+TCF4过表达载体,然后用IL-1β处理,检测细胞活力、凋亡、炎症因子和基质降解指标。

8

circ-IQGAP1沉默对TCF4表达的影响及miR-671-5p的介导作用

验证circ-IQGAP1是否通过miR-671-5p调节TCF4表达。

CHON-001细胞转染si-NC、si-circ-IQGAP1、si-circ-IQGAP1+anti-miR-NC或si-circ-IQGAP1+anti-miR-671-5p,然后用IL-1β处理,检测TCF4表达。

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Procell--
胎牛血清Thermo Fisher--
G-418Solarbio--
白细胞介素-1βAmyjet--
Trizol试剂Applygen--
逆转录试剂盒Takara--
SYBR荧光染料Solarbio--
引物Genscript--
pCD5-ciR载体Geneseed--
pcDNA3.1载体Invitrogen--
circ-IQGAP1 siRNABiosyntech--
siRNA阴性对照Biosyntech--
miR-671-5p模拟物Biosyntech--
模拟物阴性对照Biosyntech--
miR-671-5p抑制剂Biosyntech--
抑制剂阴性对照Biosyntech--
MTT试剂Beyotime--
酶标仪Molecular Devices--
Annexin V-FITC凋亡试剂盒Thermo Fisher--
流式细胞仪Agilent--
IL-6、IL-8、TNF-α ELISA试剂盒R&D Systems--
RIPA裂解液Solarbio--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
硝酸纤维素膜Bio-Rad--
抗aggrecan抗体Abcamab36861
抗MMP13抗体Abcamab39012
抗TCF4抗体Abcamab130014
HRP标记IgGAbcamab6721
抗GAPDH抗体Abcamab9485
ECL化学发光试剂Abcam--
pMIR-REPORT载体Thermo Fisher--
双荧光素酶分析试剂盒Thermo Fisher--
Magna RIP试剂盒Millipore--
GraphPad Prism 6GraphPad Inc.--
StarBase----

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
临床样本收集
OA患者和正常受试者各32例,样本来源、诊断标准(美国风湿病学会)、正常软骨获取方式(全髋关节置换术)、伦理批准
阅读提示:Methods部分Cartilage Tissue Collection
细胞培养和IL-1β诱导
CHON-001细胞来源(BeNa Culture Collection)、培养基(DMEM+10% FBS+0.1 mg/mL G-418)、IL-1β浓度(0, 1, 5, 10 ng/mL)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods部分Cell Culture and Exposure to IL-1β
细胞转染
转染试剂、载体构建(pCD5-ciR、pcDNA3.1)、siRNA和mimic/inhibitor序列、转染后收集时间(24小时)
阅读提示:Methods部分Cell Transfection
功能检测
MTT检测细胞密度(1×10^4)、培养时间(24、48、72小时)、MTT浓度(0.5 mg/mL);流式凋亡细胞密度(2×10^5)、培养72小时;ELISA细胞密度(5×10^4)、培养72小时
阅读提示:Methods部分MTT、Flow Cytometry、ELISA
机制验证
双荧光素酶报告载体(WT/MUT)、RIP使用Ago2抗体和IgG阴性对照
阅读提示:Methods部分Dual-luciferase Reporter Analysis and RNA Immunoprecipitation
统计分析
实验重复三次,每次三个复孔;数据表示方法(mean ± SD);统计方法(Student's t-test或ANOVA with Tukey test);显著性阈值(P < 0.05)
阅读提示:Methods部分Statistical Analysis