microRNA-124-3p靶向calpain-1影响椎间盘髓核细胞功能的机制

Mechanism of microRNA-124-3p targeting calpain-1 to affect the function of intervertebral disc nucleus pulposus cells.

作者信息Xunan Xu, Yong Liu, Chun Jiang, Peng Jia, Pengfei Cao, Yi He, Yin Zhang
PMID39897108
发布时间2025-04
DOI10.1007/s10616-024-00693-4

实验完整度

研究包含体外细胞实验、靶基因验证(双荧光素酶)和功能回补实验,但缺乏体内动物模型或临床样本验证。

主要模型

大鼠椎间盘髓核细胞(NPCs,CP-R145)

重点核对

miR-124-3p模拟物及抑制剂转染浓度和转染时间(48小时)需核实 CAPN1过表达质粒(oe-CAPN1)的转染效率 细胞培养条件:DMEM/F12培养基、10% FBS、1%青霉素-链霉素、37°C、5% CO2 实验分组:miR-124-3p mimics、miR-124-3p inhibitor、oe-CAPN1及各自阴性对照 检测指标:CCK-8、流式凋亡、Transwell迁移、Western blot(凋亡及ECM蛋白)

摘要

椎间盘退变(IVDD)是腰痛的主要原因,其患病率随年龄增长而升高。本研究探讨了microRNA(miR)-124-3p通过靶向calpain-1(CAPN1)调节髓核细胞(NPCs)功能的机制。体外培养大鼠IVD NPCs,并转染miR-124-3p模拟物、miR-124-3p抑制剂、oe-CAPN1及其阴性对照。通过RT-qPCR评估miR-124-3p和CAPN1的mRNA水平。通过CCK-8、流式细胞术和Transwell实验评估细胞增殖、凋亡和迁移。通过Western blot检测CAPN1蛋白、凋亡相关蛋白(BAX、Cleaved-Caspase3、BCL-2)和细胞外基质(ECM)蛋白(Collagen II、Aggrecan、Fibronectin、Collagen I、基质金属蛋白酶[MMP]-13)的水平。通过双荧光素酶实验验证miR-124-3p与CAPN1的靶向结合关系。miR-124-3p过表达促进NPC功能并维持ECM稳态,表现为NPC增殖和迁移增加、凋亡减少、凋亡相关蛋白BCL-2水平升高、BAX和Cleaved-Caspase3水平降低、ECM稳态相关因子Collagen I和MMP-13蛋白水平降低,以及Collagen II、Aggrecan和Fibronectin蛋白水平升高。相反,miR-124-3p敲低则产生相反结果。miR-124-3p靶向CAPN1。此外,CAPN1的过表达部分逆转了miR-124-3p对NPCs中ECM稳态、增殖和迁移的调节作用,并促进凋亡。miR-124-3p通过抑制CAPN1表达促进IVD NPCs的增殖和迁移,并减少其凋亡,从而调节ECM稳态并维持IVD NPCs的功能。

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-124-3p是否通过靶向CAPN1调控椎间盘髓核细胞的增殖、迁移、凋亡及细胞外基质稳态。
核心机制
miR-124-3p通过靶向并抑制CAPN1表达,从而促进髓核细胞增殖和迁移,抑制凋亡,并维持ECM稳态。
主要证据
体外培养的大鼠髓核细胞中,miR-124-3p过表达促进增殖、迁移,抑制凋亡,并调节ECM相关蛋白(降低Collagen I、MMP-13,升高Collagen II、Aggrecan、Fibronectin);双荧光素酶实验证实miR-124-3p直接靶向CAPN1;CAPN1过表达部分逆转miR-124-3p的作用。
研究意义
提示miR-124-3p/CAPN1轴可能作为IVDD治疗的潜在靶点,但需要进一步体内实验验证。

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

细胞培养与转染

建立体外髓核细胞模型并进行miR-124-3p和CAPN1的过表达/敲低处理。

大鼠髓核细胞培养于DMEM/F12培养基(含10% FBS和1%青霉素-链霉素),使用Lipofectamine 2000转染miR-124-3p mimics、inhibitor、oe-CAPN1及对照,转染48小时。

2

验证miR-124-3p对NPC功能的影响

检测miR-124-3p对髓核细胞增殖、凋亡和迁移的影响。

通过CCK-8、流式细胞术和Transwell实验分别评估细胞增殖、凋亡和迁移;Western blot检测凋亡相关蛋白(BAX、Cleaved-Caspase3、BCL-2)表达。

3

验证miR-124-3p对ECM稳态的影响

检测miR-124-3p对髓核细胞ECM合成和降解相关蛋白表达的影响。

通过Western blot检测ECM相关蛋白(Collagen I、Collagen II、Aggrecan、Fibronectin、MMP-13)的表达水平。

4

验证miR-124-3p靶向CAPN1

验证miR-124-3p与CAPN1的靶向结合关系。

使用Targetscan预测结合位点,通过双荧光素酶报告基因实验验证miR-124-3p与CAPN1 3'UTR的结合。

5

回补实验验证CAPN1在miR-124-3p功能中的作用

验证CAPN1过表达是否能够逆转miR-124-3p对NPC功能和ECM稳态的影响。

将miR-124-3p mimics和oe-CAPN1共转染NPCs,检测CAPN1表达、ECM相关蛋白、细胞增殖、迁移和凋亡。

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/F12培养基Gibco11320033
青霉素-链霉素Gibco15140122
胎牛血清GibcoA5256701
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher11668030
总RNA提取试剂盒AxygenAP-MN-MS-RNA-250
PrimeScript逆转录试剂盒TaKaRaRR037Q
SYBR Premix Ex Taq II荧光定量试剂TakaraRR390Q
ABI7900HT快速实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
CCK-8试剂盒BeyotimeC0038
酶标仪BioTek--
Transwell聚碳酸酯膜小室Corning3422
结晶紫BeyotimeC0121
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒Yeasen40302ES20
BD FACSCanto II流式细胞仪Becton Dickinson--
BCA蛋白浓度测定试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜MilliporeIPVH 20200
兔抗β-Actin抗体CST#4970
兔抗BAX抗体CST5023
兔抗Bcl-2抗体CST3498
兔抗Cleaved Caspase-3抗体Abcamab32042
兔抗Collagen I抗体Abcamab270993
兔抗Collagen II抗体Abcamab34712
兔抗MMP-13抗体Abcamab39012
兔抗Aggrecan抗体Abcamab313636
兔抗Fibronectin抗体Abcamab268020
HRP标记的山羊抗兔IgG二抗ServicebioGB23303
电化学发光工作液MilliporeWBKLS0500
pmiR-GLO荧光素酶载体Promega--
双荧光素酶报告基因检测试剂盒PromegaE1910

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
细胞系(大鼠髓核细胞,CP-R145)、培养基(DMEM/F12)、血清浓度(10% FBS)、抗生素(1%青霉素-链霉素)、培养条件(37°C, 5% CO2)、传代时间(48-72小时)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
细胞转染
转染试剂(Lipofectamine 2000)、转染时间(48小时)、细胞融合度(60%)
阅读提示:Materials and methods: Cell transfection
增殖检测
CCK-8试剂盒(C0038)、每孔细胞数、CCK-8孵育时间(2-3小时)、检测波长(450 nm)
阅读提示:Materials and methods: Cell counting kit-8 (CCK-8) assay
迁移检测
Transwell小室(8.0 μm孔径)、细胞数(2×10^4)、培养时间(24小时)、结晶紫染色
阅读提示:Materials and methods: Transwell assay
凋亡检测
Annexin V-FITC/PI试剂盒、染色时间(15分钟)、流式细胞仪型号
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry
蛋白检测
BCA蛋白定量、PVDF膜、一抗(抗BAX、BCL-2、Cleaved Caspase-3、Collagen I/II、MMP-13、Aggrecan、Fibronectin)、二抗(HRP标记)、内参(β-Actin)
阅读提示:Materials and methods: Western blot assay
靶基因验证
双荧光素酶报告基因实验、CAPN1-WT/MUT质粒、共转染miR-124-3p mimics或对照
阅读提示:Materials and methods: Dual-luciferase reporter gene assay