长链非编码RNA H19通过miR-21a-5p-Smad7/p-Smad2/3通路调控骨折修复中的血管化和软骨内骨化

本研究针对骨折修复中血管化与软骨内骨化(Endochondral Ossification)的调控机制，通过靶向沉默长链非编码RNA H19(LncRNA H19)，揭示了其通过吸附miR-21a-5p解除对Smad7的抑制，进而调控TGFβ-Smad2/3信号通路的分子机制。研究发现H19缺失会导致小鼠骨折部位血管网络紊乱、软骨内骨化延迟，而拮抗miR-21a-5p可逆转这一表型，为临床骨折延迟愈合提供了新的治疗靶点。

　　

骨骼作为人体的支撑结构，其损伤修复一直是医学研究的重点领域。骨折愈合是一个高度协调的生物学过程，涉及炎症反应、血管生成、软骨形成和软骨内骨化等多个阶段。然而，临床上约5%-10%的骨折患者会出现延迟愈合或不愈合，其中血管化不足和软骨向骨转化障碍是重要原因。尽管已知低氧诱导因子(HIF)和血管内皮生长因子(VEGF)等分子参与调控，但长链非编码RNA在这一过程中的作用机制仍不清楚。

重庆医科大学附属儿童医院骨科和附属第一医院骨科的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究，首次系统阐明了长链非编码RNA H19在骨折修复中的关键作用。研究人员通过构建小鼠胫骨半稳定骨折模型，结合腺病毒介导的基因沉默技术，发现H19通过miR-21a-5p-Smad7/p-Smad2/3轴调控血管化和软骨内骨化过程。

研究采用的主要技术包括：腺病毒载体构建(AdsimH19)、荧光原位杂交(FISH)定位H19表达、微计算机断层扫描(μCT)量化骨痂形成、免疫荧光检测CD31标记血管内皮细胞，以及双荧光素酶报告基因验证H19与miR-21a-5p的相互作用。实验使用8-10周龄C57BL/6小鼠建立骨折模型，并通过裸鼠皮下软骨移植验证体外发现。

H19在骨骼发育中的表达特征
通过新生小鼠前肢荧光原位杂交发现，H19在肥厚软骨细胞、生长中的软骨内骨松质和皮质骨中特异性表达，且主要定位于细胞质。值得注意的是，皮质骨中H19表达水平与周围骨骼肌相当，提示其可能参与骨发育调控。

H19缺失导致骨折愈合延迟
腺病毒介导的H19沉默使骨折部位出现明显延迟愈合：X射线和μCT显示实验组在术后4周仍存在放射线透亮间隙；组织学分析显示软骨向骨转化受阻，外部骨痂中持续存在大量未分化间充质组织。有趣的是，H19抑制虽延缓骨化但不影响软骨痂形成，表明其对血管化和骨化的调控具有特异性。

H19通过血管化调控软骨内骨化
裸鼠皮下移植实验显示，BMP2诱导的软骨内骨化被AdsimH19显著抑制，骨体积分数降低42%。CD31免疫荧光证实H19沉默组血管密度显著下降，骨折间隙内出现无血管的纤维软骨样组织，这可能是导致延迟愈合的关键因素。

分子机制解析
微阵列分析发现H19沉默使miR-21a-5p表达增加3倍。双荧光素酶报告基因证实H19通过"分子海绵"作用吸附miR-21a-5p，解除其对Smad7 mRNA的抑制。Western blot显示H19缺失导致Smad7蛋白减少而p-Smad2/3增加，表明TGFβ信号通路过度激活。引人注目的是，拮抗miR-21a-5p可完全逆转H19沉默导致的愈合延迟。

这项研究首次建立了H19-miR-21a-5p-Smad7-TGFβ信号轴在骨折修复中的调控网络，为理解非编码RNA在骨再生中的作用提供了新视角。临床意义在于：针对该通路的干预可能成为治疗骨折延迟愈合的新策略，特别是H19模拟物或miR-21a-5p抑制剂具有转化医学潜力。研究还揭示了骨骼发育与损伤修复的保守调控机制，为其他骨骼疾病的治疗提供了参考框架。未来研究需进一步明确H19在不同细胞类型（如内皮细胞与成骨细胞）中的特异性作用，以及其在临床骨折样本中的表达特征。