circCacna1c通过miR-7669-3p/Ciart轴调节骨质疏松症中骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化

《Arabian Journal of Chemistry》：circCacna1c modulates osteogenic differentiation of BMSCs via miR-7669-3p/Ciart axis in osteoporosis

circCacna1c通过miR-7669-3p/Ciart轴调控骨髓间充质干细胞成骨分化，并影响小鼠骨矿物质密度，为骨质疏松治疗提供新靶点。

　　

陈志鹏|李燕|陈柏玲

中山大学第一附属医院脊柱外科，中国广东省广州市510000

摘要

骨质疏松症是一种常见的疾病，其特征是骨量减少和骨微结构恶化，导致骨折风险增加。骨髓来源的间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化在骨骼形成中起着关键作用。环状RNA（circRNAs）通过调节基因表达，与包括骨质疏松症在内的多种疾病有关。本研究探讨了circCacna1c在成骨分化中的作用及其作为骨质疏松症治疗靶点的潜力。在OVX小鼠中，circCacna1c的表达下调，在BMSCs的成骨分化过程中表达上调。circCacna1c的过表达通过增加关键的成骨标志物（如Runx2、Ocn和Alp）促进了成骨作用。研究发现circCacna1c可作为miR-7669-3p的分子海绵，后者靶向Ciart基因，从而增强其表达。miR-7669-3p/Ciart轴在成骨分化中起关键作用，敲低Ciart基因可逆转circCacna1c的促成骨效应。总之，circCacna1c/miR-7669-3p/Ciart通路参与调控BMSCs的成骨分化，可能成为骨质疏松症的潜在治疗靶点。调节circCacna1c的表达或其下游信号通路可为骨质疏松症的治疗和管理提供新的策略。

引言

骨质疏松症是一种全身性骨骼疾病，其特征是骨量减少和微结构恶化，这增加了骨骼的脆弱性并提高了骨折风险[1]。因此，骨质疏松症是全球七大常见疾病之一，被认为是21世纪最严重的健康问题之一[2],[3]。

最近的研究强调了异常的骨间充质干细胞（BMSC）分化在骨质疏松症发病机制中的关键作用[4]。已知BMSCs的成骨分化受多种调控因子的影响，包括转录因子、miRNAs和非编码RNA。这些因子表达的失调会损害骨骼再生，从而导致骨质疏松症和佩吉特病等骨科疾病[5],[6],[7]。然而，这些过程背后的具体机制仍不甚清楚。

环状RNA（circRNAs）是一类内源性非编码RNA，其特点是具有共价闭合的环状结构，缺乏5’到3’的极性和多聚腺苷酸尾。circRNAs在调节细胞命运方面起着关键作用，并通过作为miRNA海绵以及影响转录、翻译和蛋白质相互作用来参与多种疾病的发病机制，从而影响细胞命运并促进疾病的发展[8],[9]。具体而言，先前的研究表明circRNAs通过调节骨代谢来影响骨骼代谢[10],[11]。circRNAs在骨科疾病（尤其是骨质疏松症）中的功能作用越来越受到重视，它们的独特性质使其成为有前景的治疗靶点[12],[13]。例如，Circ-ITCH在骨质疏松症和成骨细胞分化中的作用已有大量文献记载。研究表明，Circ-ITCH通过IGF2BP2介导的m6A修饰稳定BRCA1 mRNA，从而促进HOXC10的泛素化和降解[14]。此外，其他研究者发现Circ-ITCH通过上调YAP1来促进miR-214的成骨分化[15]。然而，circCacna1c（也称为mmu_circ_0001511）在骨质疏松症发病机制中的具体作用尚未得到充分研究，该基因来源于钙电压门控通道亚单位Alpha1（Cacna1c）。因此，本研究旨在探讨circCacna1c在BMSCs成骨分化中的生物学功能并阐明其分子机制。这些发现可能为circCacna1c作为骨质疏松症诊断和治疗靶点的潜力提供见解。

实验部分

样本收集和细胞培养

使用Ficoll-Paque PLUS（Cytiva，瑞典乌普萨拉）通过密度梯度离心法从C57BL/6J小鼠中分离出骨髓来源的间充质干细胞（BMSCs），并按照先前描述的方法进行培养[16],[17]。HEK-293T细胞购自Invitrogen（美国加利福尼亚州卡尔斯巴德）。

动物实验

雌性C57BL/6J小鼠由广东省医学实验动物中心（中国佛山）提供（证书编号：44007200086793、44007200084879）。所有实验程序均经过伦理审查批准。

小鼠的骨密度（BMD）结果

OVx组的BMD（332.44 ± 24.34 mg/cm3）显著低于Sham组（442.76 ± 21.96 mg/cm3）；P < 0.05。低剂量组（L）和高剂量组（H）的BMD值分别为297.82 ± 10.22 mg/cm3和365.26 ± 3.25 mg/cm3。统计分析显示Sham组、L组和H组之间的BMD存在显著差异（所有P < 0.05）。

BMSCs的鉴定

流式细胞术分析证实，分离出的细胞几乎不表达造血标志物CD45。

讨论

鉴于BMD的遗传性[21]和骨质疏松性骨折的易感性[22]，确定与骨质疏松症发病机制相关的特定分子靶点是治疗开发的关键步骤。本研究提供了证据，表明circCacna1c的表达与BMSCs的成骨分化能力呈正相关。功能实验证实，调控circCacna1c的表达可以直接影响BMSCs的成骨分化。

作者贡献声明

陈志鹏：撰写 – 原稿撰写、方法学设计、研究实施、资金获取、数据管理。李燕：撰写 – 审稿与编辑、验证、概念构思。陈柏玲：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、概念构思

未引用的参考文献

[19]。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

数据可应要求提供。

资助

本研究得到了中国国家自然科学基金（82502908）、广东省基础与应用基础研究基金（编号：2022A1515111115）、骨质疏松症创新思维研究基金（YAOJIAOXIEXIANGZI【2022】编号：10）以及广东省医学科学技术研究基金（编号：A2023082）的支持。内容仅代表作者的观点。