通过RNA干扰敲低SMYD3调节氟暴露成骨细胞中自噬相关蛋白的表达并抑制骨形成

Knockdown of SMYD3 by RNA Interference Regulates the Expression of Autophagy-Related Proteins and Inhibits Bone Formation in Fluoride-Exposed Osteoblasts.

作者信息Jie Deng, Xiaoxiao Zeng, Kailin Zhang, Ting Zhang, Yangting Dong, Jian Zou, Changxue Wu, Yi Li, Fucheng Li, Zhizhong Guan
PMID39106008
发布时间2025-04
DOI10.1007/s12011-024-04327-w

实验完整度

研究包含患者样本检测、体外细胞实验(MG63细胞和大鼠原代成骨细胞)、透射电镜观察、siRNA敲低功能验证及Western blot机制验证,多个独立证据层级。

主要模型

人成骨样MG63细胞 大鼠原代成骨细胞 燃煤污染型氟骨症患者

重点核对

MG63细胞使用4×10^4 μmol/L NaF处理48小时 大鼠原代成骨细胞使用10^3 μmol/L NaF处理48小时 siRNA敲低效率:h-siSMYD3-2和r-siSMYD3-2使SMYD3表达降低70-80% 患者样本:21例氟骨症患者和20例对照,尿氟、血浆OC、血清BALP水平检测

摘要

本研究旨在探讨组蛋白甲基转移酶SET和MYND结构域包含3(SMYD3)在氟暴露成骨细胞骨代谢中的作用。在知情同意的情况下,测定了燃煤污染型氟骨症患者和非氟暴露人群的尿氟、BALP、OC水平以及SMYD3的mRNA表达。用氟化钠(NaF)处理人成骨样MG63细胞和大鼠原代成骨细胞48小时,检测SMYD3蛋白表达、OC含量和BALP活性。通过透射电子显微镜观察自噬体。然后,我们敲低SMYD3以确认其是否参与骨形成的调节,并与自噬和Wnt/β-catenin通路相关。我们观察到氟骨症患者的OC和BALP水平显著升高,而SMYD3的mRNA表达在氟骨症组中显著降低。在体外,NaF处理的成骨细胞中OC含量、BALP活性和SMYD3表达显著增加,并观察到许多自噬体。SMYD3的下调显著抑制了OC含量、BALP活性和自噬相关蛋白的表达,但Wnt/β-catenin通路没有显著变化。我们的结果表明,燃煤污染引起的氟暴露导致骨科损伤和OC、BALP水平异常,并阻碍了正常的骨代谢。沉默SMYD3基因可通过抑制氟诱导的自噬增加来显著降低OC和BALP水平。

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
SMYD3是否参与氟暴露引起的成骨细胞活性改变,并且其调控是否与自噬和Wnt/β-catenin通路有关。
核心机制
SMYD3通过调节自噬相关蛋白(Beclin1、p-ULK1或LC3)的表达,抑制氟诱导的自噬增加,从而降低OC和BALP水平。
主要证据
在MG63细胞和大鼠原代成骨细胞中,氟处理增加SMYD3蛋白表达和自噬体形成;siRNA敲低SMYD3后,OC和BALP水平降低,自噬相关蛋白表达改变(MG63中LC3II/LC3I比值降低,原代成骨细胞中p-ULK1和Beclin1降低)。
研究意义
该研究为深入探索SMYD3在氟暴露成骨细胞骨代谢中的作用机制及寻求更好的临床解决方案提供了创新性见解。

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

临床样本检测

评估氟暴露患者骨形成标志物和SMYD3表达的变化。

收集21例氟骨症患者和20例对照的尿样和血样,检测尿氟、血浆OC、血清BALP水平及SMYD3 mRNA表达。

2

体外氟处理成骨细胞

验证氟处理对成骨细胞SMYD3表达和骨形成标志物的影响。

MG63细胞和大鼠原代成骨细胞分别用不同浓度NaF处理48小时,检测SMYD3蛋白表达、OC含量和BALP活性。

3

透射电镜观察自噬体

观察氟处理是否诱导成骨细胞自噬。

MG63细胞经不同浓度NaF处理后,通过透射电镜观察自噬体结构。

4

siRNA敲低SMYD3

验证SMYD3在氟诱导成骨细胞骨形成变化中的作用。

使用siRNA转染MG63细胞和大鼠原代成骨细胞敲低SMYD3,随后进行NaF处理,检测OC、BALP和自噬相关蛋白表达。

5

Western blot检测蛋白表达

检测SMYD3敲低后自噬和Wnt/β-catenin通路相关蛋白的表达变化。

提取细胞总蛋白,通过Western blot检测SMYD3、非磷酸化β-catenin、c-myc、p-ULK1、Beclin1、LC3A/B及GAPDH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
氟离子选择电极Yingke Crystal Materials CompanyPF-202-CF
人骨钙素ELISA试剂盒R&D Systems--
骨碱性磷酸酶EIA试剂盒Immunodiagnostic Systems--
TRIzol试剂Thermo Scientific--
cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
SYBR Green预混液----
DMEM培养基----
ALP活性比色测定试剂盒Jiancheng--
RIPA裂解液Thermo Scientific--
Pierce蛋白测定试剂盒Thermo Fisher Scientific--
人/大鼠骨钙素ELISAElabscience--
茜素红SSolarbio--
日立H-7500透射电子显微镜HitachiH-7500
Lipofectamine RNAiMAX试剂Thermo Scientific--
SMYD3抗体Abcamab187149
非磷酸化β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology#19807
c-myc抗体Cell Signaling Technology#5605
磷酸化ULK1抗体Cell Signaling Technology#5869
Beclin-1抗体Cell Signaling Technology#3495
LC3A/B抗体Cell Signaling Technology#12741
GAPDH抗体Abcamab181302
HRP偶联抗兔IgGAbcamab205718
ECL Plus试剂----

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
患者组和对照组样本量(21 vs 20),尿氟、OC、BALP检测方法
阅读提示:Methods: Study Participants, Determination of Urinary Fluoride, Determination of OC and BALP Levels in the Blood Plasma and Serum
细胞培养与氟处理
细胞系(MG63)和原代成骨细胞分离方法,NaF浓度和处理时间
阅读提示:Methods: Cell Cultures, Results: Protein Expression Level of SMYD3...
基因敲低
siRNA序列,转染试剂和分组,NaF处理浓度
阅读提示:Methods: RNA Interference
蛋白检测
抗体稀释比例和来源,蛋白上样量和检测设备
阅读提示:Methods: Western Blotting