miR-138-5p 调控股骨骨折愈合机制新发现：靶向 SIRT1/FOXO1 轴影响成骨分化

　　在人体骨骼系统中，股骨作为支撑身体重量和保障运动功能的关键骨骼，其健康至关重要。然而，随着人们寿命的增长，中老年人群中股骨骨折（femoral fracture）的发生率呈上升趋势。股骨骨折不仅意味着骨骼结构的完整性遭到破坏，还会引发一系列后续问题，比如骨折周围毛细血管破裂，形成血肿并伴有局部组织水肿，严重影响血液循环。若肿胀不能及时消退，极有可能诱发如骨折后感染等并发症。在骨折愈合过程中，多种细胞参与其中，成骨细胞（osteoblasts）在促进新骨组织形成和增殖方面发挥着核心作用，它能分泌多种细胞外基质蛋白，对骨组织的再生和重塑意义重大。但骨折愈合的机制十分复杂，仍有许多未知等待探索。

在此背景下，内蒙古医科大学第三附属医院的研究人员开展了一项关于 “miR-138-5p 通过 SIRT1/FOXO1 轴调节成骨细胞分化对大鼠股骨骨折愈合影响” 的研究，相关成果发表在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》上。这项研究对于深入理解股骨骨折愈合机制、开发更有效的治疗方法具有重要意义。

研究人员为开展此项研究，主要运用了以下几种关键技术方法：一是构建大鼠闭合性股骨骨折模型，选用 36 只雄性 Sprague-Dawley 大鼠，通过特定手术操作及外力撞击造成骨折；二是进行细胞培养，使用 MC3T3-E1 细胞系，在特定培养基中培养并诱导其向成骨细胞分化；三是运用 qPCR（Quantitative real-time polymerase chain reaction，定量实时聚合酶链式反应）技术，检测细胞或组织中相关基因的 mRNA 表达水平；四是采用 western blot 技术，测定相关蛋白的表达水平；五是实施双荧光素酶报告基因检测，确定 miR-138-5p 与 SIRT1 的靶向关系。

研究结果如下：

1. miR-138-5p 抑制股骨骨折大鼠模型的成骨分化：通过建立大鼠股骨骨折模型，向大鼠静脉注射 miR-138-5p-NC 和 miR-138-5p 抑制剂。利用 micro-CT 分析发现，注射 miR-138-5p 抑制剂后，骨折愈合速度显著加快，骨痂形成、骨矿物质密度（BMD）、骨小梁厚度（Tb.Th）和骨小梁数量（Tb.N）均有明显改善。qRT-PCR 检测显示，模型组中 miR-138-5p 的表达明显升高，而添加 miR-138-5p 抑制剂后表达显著下降。同时，western blot 和 ELISA 检测发现，模型组和 miR-138-5p-NC 组成骨细胞相关蛋白 OCN、OPN、Runx2 和碱性磷酸酶（ALP）水平均降低，miR-138-5p 抑制剂则可逆转这一趋势。这表明 miR-138-5p 通过抑制成骨细胞分化影响骨折愈合。
2. miR-138-5p 在体外抑制成骨分化：培养 MC3T3-E1 前成骨细胞，发现 miR-138-5p 抑制剂组中 miR-138-5p 表达大幅降低。western blot 结果显示，该组中 OCN、OPN 和 RUNX2 蛋白表达水平升高，ALP 活性增强，矿化结节数量增多。这与体内实验结果一致，进一步证实 miR-138-5p 抑制成骨分化。
3. miR-138-5p 靶向 SIRT1 调节 FOXO1 表达：通过双荧光素酶报告基因检测证实 miR-138-5p 能与 SIRT1 结合。实验发现，miR-138-5p 抑制剂处理后，SIRT1 和 FOXO1 的表达水平显著升高。转染 SIRT1 shRNA 后，miR-138-5p 抑制剂诱导的 SIRT1 mRNA 表达上调被抵消，FOXO1 表达也选择性下降，表明 miR-138-5p 通过作用于 SIRT1 调节 FOXO1 表达。
4. miR-138-5p/SIRT1/FOXO1 轴在体外抑制成骨分化：添加 miR-138-5p 抑制剂后，FOXO1 的 mRNA 和蛋白水平显著增强，而 SIRT1 shRNA 和 FOXO1 shRNA 则使其表达减弱。同时，miR-138-5p 抑制剂处理后，OCN、OPN、RUNX2 和 ALP 的蛋白水平升高，添加 shRNA SIRT1 或 FOXO1 后则降低，矿化结节数量变化也符合这一趋势。这验证了 miR-138-5p 通过结合 SIRT1 调节 FOXO1 表达，最终影响成骨细胞分化。

研究结论表明，miR-138-5p 在体内外均抑制成骨细胞分化，其对 SIRT1/FOXO1 轴的影响有助于抑制成骨细胞分化。这一研究为治疗与骨折愈合相关的疾病提供了新的临床思路，即通过靶向 miR-138-5p 有可能改善骨折愈合情况。然而，该研究也存在一定局限性，实验模型仅局限于啮齿动物，其研究结论在人类骨折愈合中的应用还需临床研究进一步验证；此外，miR-138-5p 在骨折修复过程中与炎症反应和血管生成途径的相互调节机制尚未明确，有待进一步深入研究。但总体而言，这项研究为股骨骨折愈合机制的探索和治疗方法的开发奠定了重要基础，具有重要的科学价值和临床应用潜力。<【miR-138-5p 调控股骨骨折愈合机制新发现：靶向 SIRT1/FOXO1 轴影响成骨分化】【为探究 miR-138-5p 在股骨骨折愈合中的作用，研究发现其抑制成骨分化，或为骨折治疗提供新靶点。】【股骨骨折 | 成骨分化 | miR-138-5p|SIRT1|FOXO1 | 骨折愈合 | 细胞培养 | qPCR|western blot | 双荧光素酶报告基因检测】【国内】【在骨骼的 “舞台” 上，股骨是绝对的 “主角” 之一，它像一根坚实的支柱，支撑着我们的身体，让我们能够自由行走、奔跑。然而，随着年龄增长这根 “支柱” 却变得愈发脆弱，股骨骨折的发生率不断攀升。股骨骨折可不是简单的骨头断裂，骨折后周边毛细血管破裂，引发血肿和组织水肿，就像道路堵塞一样，严重阻碍了血液循环。要是肿胀问题不解决，各种并发症便会 “乘虚而入”，骨折后感染就是其中一个 “麻烦制造者”。骨折愈合是一个复杂的 “工程”，众多细胞参与其中，而成骨细胞在这个过程中起着关键作用，它能分泌多种物质，帮助新骨组织 “搭建” 起来。但目前骨折愈合的具体机制还存在很多谜团，吸引着科研人员不断探索。

内蒙古医科大学第三附属医院的研究人员针对这些问题展开了深入研究，他们聚焦于 “miR-138-5p 通过 SIRT1/FOXO1 轴调节成骨细胞分化对大鼠股骨骨折愈合影响” 这一课题。该研究成果发表在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》杂志上，为我们理解股骨骨折愈合机制打开了新的窗口，也为相关治疗方法的开发带来了新希望。

在研究过程中，研究人员使用了几种关键技术。首先，构建大鼠闭合性股骨骨折模型，挑选 36 只雄性 Sprague-Dawley 大鼠，经过一系列手术操作和外力撞击让股骨骨折；接着培养 MC3T3-E1 细胞系，并诱导其向成骨细胞分化；然后运用 qPCR 技术检测相关基因的 mRNA 表达水平，利用 western blot 技术测定相关蛋白的表达情况；最后通过双荧光素酶报告基因检测，明确 miR-138-5p 与 SIRT1 的靶向关系。

研究收获了一系列重要结果：

1. miR-138-5p 抑制股骨骨折大鼠模型的成骨分化：研究人员给大鼠静脉注射 miR-138-5p-NC 和 miR-138-5p 抑制剂，再用 micro-CT 观察发现，注射 miR-138-5p 抑制剂后，骨折愈合速度明显加快，骨痂形成、骨矿物质密度（BMD）、骨小梁厚度（Tb.Th）和骨小梁数量（Tb.N）都有显著改善。通过 qRT-PCR 检测，模型组 miR-138-5p 表达较高，添加 miR-138-5p 抑制剂后表达大幅下降。同时，western blot 和 ELISA 检测显示，模型组和 miR-138-5p-NC 组成骨细胞相关蛋白 OCN、OPN、Runx2 和碱性磷酸酶（ALP）水平下降，而 miR-138-5p 抑制剂可以让这些蛋白水平回升。这说明 miR-138-5p 会抑制成骨细胞分化，进而影响骨折愈合。
2. miR-138-5p 在体外抑制成骨分化：在培养 MC3T3-E1 前成骨细胞时，发现 miR-138-5p 抑制剂组中 miR-138-5p 表达量大幅减少。western blot 结果显示，这个组里 OCN、OPN 和 RUNX2 蛋白表达水平升高，ALP 活性变强，矿化结节数量也增多了。这和体内实验的结果相互印证，进一步证实 miR-138-5p 确实会抑制成骨分化。
3. miR-138-5p 靶向 SIRT1 调节 FOXO1 表达：双荧光素酶报告基因检测表明 miR-138-5p 能够和 SIRT1 结合。研究还发现，用 miR-138-5p 抑制剂处理后，SIRT1 和 FOXO1 的表达水平都明显升高。当转染 SIRT1 shRNA 后，miR-138-5p 抑制剂引起的 SIRT1 mRNA 表达上调被抑制，FOXO1 的表达也跟着下降，这表明 miR-138-5p 是通过作用于 SIRT1 来调节 FOXO1 表达的。
4. miR-138-5p/SIRT1/FOXO1 轴在体外抑制成骨分化：添加 miR-138-5p 抑制剂后，FOXO1 的 mRNA 和蛋白水平显著上升，而加入 SIRT1 shRNA 和 FOXO1 shRNA 后，FOXO1 的表达又会下降。同时，miR-138-5p 抑制剂处理后，OCN、OPN、RUNX2 和 ALP 的蛋白水平升高，加入 shRNA SIRT1 或 FOXO1 后这些蛋白水平又降低，矿化结节数量也有类似的变化。这就验证了 miR-138-5p 通过结合 SIRT1 调节 FOXO1 表达，最终对成骨细胞分化产生影响。

综合来看，研究明确了 miR-138-5p 在体内外都会抑制成骨细胞分化，而且它对 SIRT1/FOXO1 轴的调控在这个过程中发挥了重要作用。这一发现为治疗骨折愈合相关疾病提供了新的方向，未来或许可以通过靶向 miR-138-5p 来改善骨折愈合情况。不过，目前研究还存在一些不足，比如实验是在啮齿动物上进行的，能否直接应用到人类骨折治疗还需要进一步的临床研究来验证；另外，miR-138-5p 在骨折修复过程中与炎症反应、血管生成途径之间的相互调节机制还不清楚，需要更多的研究去探索。但不可否认，这项研究为我们了解股骨骨折愈合机制和开发新治疗方法提供了重要的线索，具有很高的科学价值和临床应用潜力。