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Authors:

Bertacco, Jessica

Title:

Role of miR-204 and bioactive compounds in modulating chondrogenic and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells

Year:

2023

Type of item:

Doctoral Thesis

Language:

Inglese

Keyword:

chondrogenesis, osteogenesis, miR-204, methylsulfonylmethane, fisetin

Abstract (italian):

Nelle malattie associate all'invecchiamento, come l'osteoporosi e l'artrosi, la cartilagine e l'osso sono i tessuti più comunemente danneggiati. I condrociti e gli osteociti originano da cellule staminali mesenchimali pluripotenti (MSCs) attraverso il differenziamento condrogenico e osteogenico; due processi correlati. RUNX2 e SOX9 sono i principali fattori di trascrizione per l’osteogenesi e la condrogenesi, rispettivamente. Essi interagiscono direttamente e possono inibire reciprocamente la loro attivazione. La regolazione epigenetica mediata dai miRNA influenza notevolmente la direzione del differenziamento delle MSCs. È stato scoperto che il miR-204 ha come bersaglio molecolare l’mRNA di RUNX2 e che la sua espressione è promossa da SOX9. È risaputo che lo stato di infiammazione altera il differenziamento condrogenico e osteogenico delle MSCs. Il metilsulfonilmetano (MSM) e la fisetina, due composti nutraceutici con proprietà anti-infiammatorie e antiossidanti, sono efficaci nella gestione terapeutica delle malattie degenerative della cartilagine e dell'osso. In questo studio, abbiamo delucidato il ruolo del miR-204 durante il commissionamento e il differenziamento delle MSCs e analizzato gli effetti complessivi dell’MSM e della fisetina sulla condrogenesi e osteogenesi. Le analisi sperimentali sono state condotte sia in vitro che in vivo. Il silenziamento dell’attività del miR-204 nelle MSCs aumentava l’espressione di geni associati alla maturazione condrogenica (SOX9, COMP, COL2A1) e osteogenica (COL1A1) durante la fase iniziale del differenziamento delle MSCs. Al contrario, l’assenza di attività del miR-204 influenzava notevolmente la maturazione dei condroblasti e degli osteoblasti durante la fase tardiva del differenziamento. L’espressione di RUNX2 risultava leggermente alterata rispetto al controllo, mentre il livello di espressione della proteina aumentava nelle cellule in cui il miR-204 era silenziato. In vivo, l’espressione del miR-204 aumentava durante lo sviluppo larvale degli zebrafish e fino a 6 mesi di età, per poi diminuire quando gli zebrafish anziani. È interessante notare come i livelli di espressione della proteina -catenina e di p-ERK diminuivano durante il differenziamento condrogenico delle MSCs, mentre invece negli zebrafish aventi 2 anni di età alti livelli di p-ERK e bassi livelli di aggrecano, un marcatore di maturazione condrogenica, suggerivano un ridotto processo di condrogenesi. In seguito a trattamento con IL-1, l’espressione del miR-204 e di SOX9 diminuiva sia nelle MSCs che nei condrociti maturi. È interessante notare come l’aggiunta dell’MSM abbia annullato gli effetti negativi dell’IL-1 in entrambi i tipi cellulari aumentando l’espressione di miR-204, SOX9, SESN1 e COMP. L’MSM promuoveva la condrogenesi sia nelle larve che negli zebrafish adulti. Inoltre, l’MSM stimolava la maturazione degli osteoblasti in vitro e l’osteogenesi in vivo, come dimostrato dalla maggiore intensità della colorazione con calceina e Alizarin Red (AR) negli zebrafish adulti e nelle larve trattate con MSM rispetto ai non trattati. Inoltre i livelli di p-ERK erano più bassi nelle pinne e nelle squame degli zebrafish trattati con MSM rispetto ai non trattati. Il trattamento con fisetina promuoveva il differenziamento osteogenico delle MSCs. Inoltre, la fisetina favoriva la formazione e la mineralizzazione dell’osso in vivo, come evidenziato dalla maggiore intensità della colorazione con calceina e AR negli zebrafish adulti e nelle larve trattate con fisetina rispetto ai non trattati. Sorprendentemente, la fisetina aumentava sensibilmente la maturazione osteogenica di fibroblasti primari isolati da pazienti affetti da Displasia Cleidocranica, una malattia genetica dello sviluppo osseo causata da mutazioni nel gene RUNX2. Abbiamo generato delle nanoparticelle costituite da acido lattico e glicolico (PLGA) con incapsu

Product ID:

135094

Handle IRIS:

11562/1103766

Last Modified:

September 4, 2023

Bibliographic citation:

Bertacco, Jessica, Role of miR-204 and bioactive compounds in modulating chondrogenic and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells

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