过表达miR-486的骨髓间充质干细胞抑制尿道纤维化并靶向Col13a1在大鼠尿道狭窄模型中

Overexpressed miR-486 in bone marrow mesenchymal stem cells represses urethral fibrosis and targets Col13a1 in urethral stricture rats.

作者信息Yali Xu, Lihong Huang, Zhixin Qiu, Jiaqi Zhang, Xueyi Xue, Junshan Lin
PMID38946723
发布时间2024-04-22
DOI10.1002/ccs3.12028

实验完整度

包含体外细胞共培养、体内大鼠模型、双荧光素酶报告基因验证、组织学和尿动力学检测等多层级功能与机制验证。

主要模型

大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs) 尿道成纤维细胞(UFs) TGF-β1诱导的尿道狭窄大鼠模型

重点核对

BMSCs的鉴定:多向分化(成脂、成骨、成软骨)和表面标志物(CD44、CD90阳性,CD34、CD11b阴性) Transwell共培养系统(0.4 μm孔径)用于BMSCs与UFs共培养 LV-miR-486转导BMSCs后miR-486过表达效率确认 TGF-β1浓度:10 ng/mL处理UFs 尿道狭窄大鼠模型:TGF-β1(1 μg)注射尿道壁,并做部分切口

摘要

尿道狭窄(US)是泌尿外科的一个挑战性问题,其发病机制与纤维化过程密切相关。先前证据表明,大鼠受损尿道标本中microRNA(miR)‐486下调。本研究旨在探讨过表达miR‐486的骨髓间充质干细胞(BMSCs)对US的影响。通过检测BMSCs的多能性和表面抗原进行鉴定。将表达miR‐486的慢病毒转导至大鼠BMSCs中以过表达miR‐486。转化生长因子(TGF)‐β1诱导尿道成纤维细胞(UFs)和大鼠模型的纤维化表型。Western blotting显示胶原I/III和XIII型胶原α1链(Col13a1)的蛋白水平。采用实时定量聚合酶链反应评估信使RNA水平。进行苏木精‐伊红、Masson三色和Von Willebrand因子染色用于组织病理学分析。采用免疫荧光染色检测α平滑肌肌动蛋白(α‐SMA)表达。荧光素酶报告基因实验验证了miR‐486与Col13a1之间的相互作用。结果表明,过表达miR‐486的BMSCs抑制了TGF‐β1刺激的UFs中胶原I/III和α‐SMA的表达。过表达miR‐486的BMSCs减轻了US大鼠尿道组织中的尿道纤维化、胶原沉积和上皮损伤。miR‐486在US大鼠中靶向并负调控Col13a1。总之,BMSCs中miR‐486的过表达靶向Col13a1,并减弱TGF‐β1触发的UFs和US大鼠中的尿道纤维化。

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
miR-486过表达的BMSCs对TGF-β1诱导的尿道纤维化是否具有缓解作用及其分子机制
核心机制
miR-486靶向并负调控Col13a1,抑制胶原I/III和α-SMA表达,从而减轻尿道纤维化
主要证据
体外共培养实验显示miR-486过表达BMSCs降低TGF-β1刺激的UFs中纤维化标志物表达;体内大鼠模型显示BMSC-miR-486减轻尿道狭窄、胶原沉积和上皮损伤,改善尿动力学参数
研究意义
为BMSCs基因修饰治疗尿道狭窄提供理论依据,可能有助于减少尿道切开术后复发

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

BMSCs的分离、培养与鉴定

确认所培养细胞具备间充质干细胞特性

从Procell获得大鼠原代BMSCs,培养至P3,通过多向分化诱导(成脂、成骨、成软骨)和表面标志物流式检测进行鉴定

2

慢病毒转导过表达miR-486

建立稳定过表达miR-486的BMSCs

用携带miR-486的慢病毒载体(GV309, GFP标记)转导BMSCs,空载体作为阴性对照,通过RT-qPCR验证过表达效率

3

体外共培养实验

检测miR-486过表达BMSCs对TGF-β1诱导的UFs纤维化的影响

使用Transwell系统(0.4 μm孔径)将BMSCs与UFs共培养,UFs用10 ng/mL TGF-β1刺激,24小时后收集UFs分析纤维化标志物表达

4

荧光素酶报告基因验证miR-486靶向Col13a1

验证miR-486与Col13a1 3'UTR的结合关系

将Col13a1 3'UTR野生型或突变型序列克隆至pmirGLO载体,与LV-NC或LV-miR-486共转染至UFs,48小时后检测荧光素酶活性

5

大鼠尿道狭窄模型建立及BMSCs移植

评估miR-486过表达BMSCs在体内的治疗效果

将40只SD大鼠随机分为四组:sham、US、US+BMSC-NC、US+BMSC-miR-486。通过尿道壁注射TGF-β1和制作切口建立US模型,随后移植BMSCs,4周后进行尿动力学评估和组织学分析

6

组织学分析和纤维化评估

评估尿道组织病理变化和胶原沉积

取阴茎中轴组织进行H&E、Masson三色染色,以及vWF和α-SMA免疫荧光染色,评估纤维化程度和上皮及肌肉层形成

7

尿动力学检测

评估尿道狭窄的功能改变

对大鼠进行膀胱测压,记录排尿量和流动压力

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
完全培养基Procell--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
成骨分化培养基Procell--
成脂分化培养基Procell--
成软骨分化培养基Procell--
茜素红SSolarbio--
油红OSolarbio--
阿尔辛蓝Solarbio--
CD34-PE抗体----
CD44-FITC抗体----
CD90-FITC抗体----
CD11b-PE抗体----
GV309载体GeneChem--
Transwell系统Corning Inc.--
pmirGLO载体Promega--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
人重组TGF-β1Abcam--
Masson三色染色试剂盒Solarbio--
抗α-SMA抗体Abcamab124964
抗vWF抗体Abcamab6994
山羊抗兔IgG H&L (Alexa Fluor 488)预吸附二抗Abcamab150081
DAPISolarbio--
TRIzol试剂Invitrogen--
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad--
SYBR Premix Ex TaqTakara--
StepOnePlus实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
RIPA裂解液Solarbio--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Beyotime--
HRP标记的山羊抗兔二抗Abcamab7090
增强化学发光试剂盒Solarbio--
抗GFP抗体Abcamab183734

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
BMSCs培养与鉴定
BMSCs来源、培养条件(37°C、5% CO2)、传代代数(P3)、表面标志物表达
阅读提示:Materials and Methods: Culture, identification, and transfection of BMSCs; Results 3.1
慢病毒转导
慢病毒载体(GV309)、转导效率、miR-486过表达验证
阅读提示:Materials and Methods: Culture, identification, and transfection of BMSCs; Results 3.2
体外共培养
Transwell孔径(0.4 μm)、共培养时间(24小时)、TGF-β1浓度(10 ng/mL)
阅读提示:Materials and Methods: Cell coculture; Results 3.2
荧光素酶报告基因
载体(pmirGLO)、共转染试剂(Lipofectamine 3000)、检测时间(48小时)、结合位点突变
阅读提示:Materials and Methods: Luciferase reporter assay; Results 3.3
动物模型
大鼠品系、周龄、体重、分组(4组,每组10只)、TGF-β1剂量(1 μg/100 μL)、BMSCs移植量(1×10^6/200 μL)、移植时间(TGF-β1注射后第二天)
阅读提示:Materials and Methods: Animal models; Results 3.4
尿动力学评估
麻醉方式、导管植入位置、测压时间(移植后4周)、参数(排尿量、流动压力)
阅读提示:Materials and Methods: In vivo functional evaluation
组织学分析
固定液(4% PFA)、切片厚度(5 μm)、染色方法(H&E、Masson)、评分标准
阅读提示:Materials and Methods: Histological analysis; Results 3.4
RT-qPCR和Western blotting
引物序列(见表1)、内参(U6或GAPDH)、蛋白上样量(20 μg)、抗体来源和稀释比例
阅读提示:Materials and Methods: Real time quantitative polymerase chain reaction; Western blotting; 表1