Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của liệu pháp photobiomodulation đối với sự phát triển và apoptosis của dòng tế bào tiền tạo xương MC3T3-E1 qua con đường miR-503/Wnt3a
Tóm tắt
Liệu pháp photobiomodulation (PBMT) đã được chứng minh là điều chỉnh sự phát triển của các tế bào tạo xương. MicroRNA (miRNA) tham gia vào nhiều quá trình bệnh lý trong tế bào tạo xương, nhưng vai trò của miRNA trong việc thúc đẩy sự phát triển của tế bào tạo xương dựa trên PBMT vẫn chưa rõ ràng. Nghiên cứu này nhằm điều tra tác động của điều trị PBMT (3,75 J/cm2) lên sự phát triển và apoptosis của dòng tế bào tiền tạo xương chuột MC3T3-E1 qua con đường miR-503/Wnt3a; đồng thời, phát hiện sự biểu hiện của miR-503 và Wnt3a sau điều trị PBMT và vai trò của miR-503 trong việc điều chỉnh các phân tử tín hiệu Wnt Wnt3a, β-catenin, Runx2, các protein gây apoptotic caspase-3 và Bcl-2 trong ống nghiệm. Các tham số PBMT được xác định như sau: bước sóng liên tục 808 nm, công suất đầu ra 0,401 W, mật độ công suất 0,042 W/cm2, kích thước điểm 9,6 cm2, năng lượng 36 J, mật độ năng lượng 3,75 J/cm2, thời gian chiếu xạ 90 giây ba lần trong 12 giờ, khoảng cách từ nguồn laser là 14,5 cm và góc phân kỳ của chùm laser là 7°. Trong nghiên cứu hiện tại, mối quan hệ mục tiêu đã được dự đoán và xác minh bằng phân tích sinh tin học và thử nghiệm báo cáo luciferase. Sự biểu hiện gen mRNA và protein được kiểm tra bằng qPCR và phân tích western blot. Phương pháp MTT được sử dụng để đánh giá tác động của miR-503 lên sự phát triển của tế bào MC3T3-E1. Và sự chết tế bào được kiểm tra bằng dòng tế bào. Kết quả cho thấy rằng điều trị PBMT làm giảm sự biểu hiện của miR-503 và tăng mức độ Wnt3a (p < 0,01). Phân tích sinh tin học và thử nghiệm báo cáo luciferase tiết lộ rằng Wnt3a là một mục tiêu của miR-503 và Wnt3a bị điều chỉnh bởi miR-503. Hơn nữa, người ta phát hiện ra rằng miR-503 có khả năng ức chế chức năng sự tăng trưởng và thúc đẩy apoptosis (p < 0,01). Trong quá trình này, sự biểu hiện của Wnt3a, β-catenin, Runx2 và Bcl-2 bị ức chế đáng kể (p < 0,01); tuy nhiên, mức độ caspase-3 được tăng cường (p < 0,01). Những kết quả này cho thấy rằng miR-503 đóng vai trò trong sự phát triển và apoptosis của tế bào tạo xương phản ứng với PBMT, điều này có khả năng thích ứng với việc thao tác điều trị cho ứng dụng lâm sàng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Karlekar A, Bharati S, Saxena R et al (2015) Assessment of feasibility and efficacy of class IV laser therapy for postoperative pain relief in off-pump coronary artery bypass surgery patients: a pilot study. Ann Card Anaesth 18(3):317–322. https://doi.org/10.4103/0971-9784.159800
Prasad RS, Pai A (2013) Assessment of immediate pain relief with laser treatment in recurrent aphthous stomatitis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol 116(2):189–193. https://doi.org/10.1016/j.oooo.2013.02.011
Li WH, Fassih A, Binner C et al (2018) Low-level red LED light inhibits hyperkeratinization and inflammation induced by unsaturated fatty acid in an in vitro model mimicking acne. Lasers Surg Med 50(2):158–165. https://doi.org/10.1002/lsm.22747
Hwang K, Kim SG, Kim DJ et al (2005) Laser welding of rat’s facial nerve. J Craniofac Surg 16(6):1102–1106
Aliasl J, Barikbin B, Khoshzaban F et al (2015) Effect of Arnebia euchroma ointment on post-laser wound healing in rats. J Cosmet Laser Ther 17(1):41–45. https://doi.org/10.3109/14764172.2014.968583
Chaves ME, Araujo AR, Piancastelli AC et al (2014) Effects of low-power light therapy on wound healing: LASER x LED. An Bras Dermatol 89(4):616–623
DiVito EE, Benjamin SD, LeBeau J (2014) Advances in laser dentistry: expanding beyond periodontal care. Compend Contin Educ Dent 35(10):734–735
Kang Y, Rabie AB, Wong RW (2014) A review of laser applications in orthodontics. Int J Orthod Milwaukee 25(1):47–56
Saito A, Morimoto Y, Yoshimatsu T et al (2012) Present and future for LLLT in the area of orthopedics. Masui 61(7):706–717
Pagin MT, de Oliveira FA, Oliveira RC et al (2014) Laser and light-emitting diode effects on pre-osteoblast growth and differentiation. Lasers Med Sci 29(1):55–59. https://doi.org/10.1007/s10103-012-1238-5
Usumez A, Cengiz B, Oztuzcu S et al (2014) Effects of laser irradiation at different wavelengths (660, 810, 980, and 1,064 nm) on mucositis in an animal model of wound healing. Lasers Med Sci 29(6):1807–1813. https://doi.org/10.1007/s10103-013-1336-z
Peplow PV, Chung TY, Ryan B et al (2011) Laser photobiomodulation of gene expression and release of growth factors and cytokines from cells in culture: a review of human and animal studies. Photomed Laser Surg 29(5):285–304. https://doi.org/10.1089/pho.2010.2846
Li Q, Chen Y, Dong S et al (2017) Laser irradiation promotes the proliferation of mouse pre-osteoblast cell line MC3T3-E1 through hedgehog signaling pathway. Lasers Med Sci 32(7):1489–1496. https://doi.org/10.1007/s10103-017-2269-8
Imai H, Matsubayashi S, Santo ML et al (1994) A 85-year-old right-handed woman with aphasia and left hemiparesis. No to shinkei 46(4):397–405
Wang J, Huang W, Wu Y et al (2012) MicroRNA-193 pro-proliferation effects for bone mesenchymal stem cells after low-level laser irradiation treatment through inhibitor of growth family, member 5. Stem Cells Dev 21(13):2508–2519. https://doi.org/10.1089/scd.2011.0695
Ozawa Y, Shimizu N, Kariya G et al (1998) Low-energy laser irradiation stimulates bone nodule formation at early stages of cell culture in rat calvarial cells. Bone 22(4):347–354
Schubert MM, Eduardo FP, Guthrie KA et al (2007) A phase III randomized double-blind placebo-controlled clinical trial to determine the efficacy of low level laser therapy for the prevention of oral mucositis in patients undergoing hematopoietic cell transplantation. Support Care Cancer 15(10):1145–1154. https://doi.org/10.1007/s00520-007-0238-7
Wang X, Tang S, Le SY et al (2008) Aberrant expression of oncogenic and tumor-suppressive microRNAs in cervical cancer is required for cancer cell growth. PLoS One 3(7):e2557. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0002557
Thompson BJ, Cohen SM (2006) The Hippo pathway regulates the bantam microRNA to control cell proliferation and apoptosis in Drosophila. Cell 126(4):767–774. https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.07.013
Li X, Carthew RW (2005) A microRNA mediates EGF receptor signaling and promotes photoreceptor differentiation in the Drosophila eye. Cell 123(7):1267–1277. https://doi.org/10.1016/j.cell.2005.10.040
Foekens JA, Sieuwerts AM, Smid M et al (2008) Four miRNAs associated with aggressiveness of lymph node-negative, estrogen receptor-positive human breast cancer. Proc Natl Acad Sci U S A 105(35):13021–13026. https://doi.org/10.1073/pnas.0803304105
Arfat Y, Xiao WZ, Ahmad M et al (2015) Role of microRNAs in osteoblasts differentiation and bone disorders. Curr Med Chem 22(6):748–758
Papaioannou G, Mirzamohammadi F, Kobayashi T (2014) MicroRNAs involved in bone formation. Cell Mol Life Sci 71(24):4747–4761. https://doi.org/10.1007/s00018-014-1700-6
Pi C, Li YP, Zhou X et al (2015) The expression and function of microRNAs in bone homeostasis. Front Biosci 20:119–138
Liu L, Liu M, Li R et al (2017) MicroRNA-503-5p inhibits stretch-induced osteogenic differentiation and bone formation. Cell Biol Int 41(2):112–123. https://doi.org/10.1002/cbin.10704
Niehrs C (2012) The complex world of WNT receptor signalling. Nat Rev Mol Cell Biol 13(12):767–779. https://doi.org/10.1038/nrm3470
Khosla S, Westendorf JJ, Oursler MJ (2008) Building bone to reverse osteoporosis and repair fractures. J Clin Invest 118(2):421–428. https://doi.org/10.1172/JCI33612
Weivoda MM, Ruan M, Hachfeld CM et al (2016) Wnt signaling inhibits osteoclast differentiation by activating canonical and noncanonical cAMP/PKA pathways. J Bone Miner Res 31(1):65–75. https://doi.org/10.1002/jbmr.2599
Bennett CN, Ouyang H, Ma YL et al (2007) Wnt10b increases postnatal bone formation by enhancing osteoblast differentiation. J Bone Miner Res 22(12):1924–1932. https://doi.org/10.1359/jbmr.070810
Boland GM, Perkins G, Hall DJ et al (2004) Wnt 3a promotes proliferation and suppresses osteogenic differentiation of adult human mesenchymal stem cells. J Cell Biochem Suppl 93(6):1210–1230. https://doi.org/10.1002/jcb.20284
Keupp K, Beleggia F, Kayserili H et al (2013) Mutations in WNT1 cause different forms of bone fragility. Am J Hum Genet 92(4):565–574. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2013.02.010
Aleksic V, Aoki A, Iwasaki K et al (2010) Low-level Er:YAG laser irradiation enhances osteoblast proliferation through activation of MAPK/ERK. Lasers Med Sci 25(4):559–569. https://doi.org/10.1007/s10103-010-0761-5
Hirata S, Kitamura C, Fukushima H et al (2010) Low-level laser irradiation enhances BMP-induced osteoblast differentiation by stimulating the BMP/Smad signaling pathway. J Cell Biochem Suppl 111(6):1445–1452. https://doi.org/10.1002/jcb.22872
Feng J, Sun Q, Liu L et al (2015) Photoactivation of TAZ via Akt/GSK3beta signaling pathway promotes osteogenic differentiation. Int J Biochem Cell Biol 66:59–68. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2015.07.002
Schindl A, Schindl M, Pernerstorfer-Schon H et al (2000) Low-intensity laser therapy: a review. J Investig Med 48(5):312–326
Khori V, Alizadeh AM, Gheisary Z et al (2016) The effects of low-level laser irradiation on breast tumor in mice and the expression of Let-7a, miR-155, miR-21, miR125, and miR376b. Lasers Med Sci 31(9):1775–1782. https://doi.org/10.1007/s10103-016-2049-x
Li L, Sarver AL, Khatri R et al (2014) Sequential expression of miR-182 and miR-503 cooperatively targets FBXW7, contributing to the malignant transformation of colon adenoma to adenocarcinoma. J Pathol 234(4):488–501. https://doi.org/10.1002/path.4407
Long J, Ou C, Xia H et al (2015) MiR-503 inhibited cell proliferation of human breast cancer cells by suppressing CCND1 expression. Tumour Biol 36(11):8697–8702. https://doi.org/10.1007/s13277-015-3623-8
Zhou B, Ma R, Si W et al (2013) MicroRNA-503 targets FGF2 and VEGFA and inhibits tumor angiogenesis and growth. Cancer Lett 333(2):159–169. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2013.01.028
Wu J, Li A, Zhang P et al (2016) Increased expression of microRNA-503 and reduced expression of kangai-1 in B-cell non-Hodgkin’s lymphoma. Exp Ther Med 11(3):917–922. https://doi.org/10.3892/etm.2016.2971
Zhou Y, Deng L, Zhao D et al (2016) MicroRNA-503 promotes angiotensin II-induced cardiac fibrosis by targeting Apelin-13. J Cell Mol Med 20(3):495–505. https://doi.org/10.1111/jcmm.12754
Chen C, Cheng P, Xie H et al (2014) MiR-503 regulates osteoclastogenesis via targeting RANK. J Bone Miner Res 29(2):338–347. https://doi.org/10.1002/jbmr.2032
Jing D, Zhai M, Tong S et al (2016) Pulsed electromagnetic fields promote osteogenesis and osseointegration of porous titanium implants in bone defect repair through a Wnt/beta-catenin signaling-associated mechanism. Sci Rep 6:32045. https://doi.org/10.1038/srep32045
Li J, Yin X, Huang L et al (2017) Relationships among bone quality, implant osseointegration, and Wnt signaling. J Dent Res 96(7):822–831. https://doi.org/10.1177/0022034517700131
Mouraret S, Hunter DJ, Bardet C et al (2014) Improving oral implant osseointegration in a murine model via Wnt signal amplification. J Clin Periodontol 41(2):172–180. https://doi.org/10.1111/jcpe.12187
Jullien N, Maudinet A, Leloutre B et al (2012) Downregulation of ErbB3 by Wnt3a contributes to wnt-induced osteoblast differentiation in mesenchymal cells. J Cell Biochem Suppl 113(6):2047–2056. https://doi.org/10.1002/jcb.24076
Karner CM, Esen E, Chen J et al (2016) Wnt protein signaling reduces nuclear acetyl-CoA levels to suppress gene expression during osteoblast differentiation. J Biol Chem 291(25):13028–13039. https://doi.org/10.1074/jbc.M115.708578
Kramer I, Halleux C, Keller H et al (2010) Osteocyte Wnt/beta-catenin signaling is required for normal bone homeostasis. Mol Cell Biol 30(12):3071–3085. https://doi.org/10.1128/MCB.01428-09
Shin HR, Islam R, Yoon WJ et al (2016) Pin1-mediated modification prolongs the nuclear retention of beta-catenin in Wnt3a-induced osteoblast differentiation. J Biol Chem 291(11):5555–5565. https://doi.org/10.1074/jbc.M115.698563