miR-122-5pはCDK4を標的としたフッ化物誘発性骨芽細胞の活性化を媒介する

miR-122-5p Mediates Fluoride-Induced Osteoblast Activation by Targeting CDK4.

• Chen Li
• Yu Qin
• Ting Ouyang
• Maolin Yao
• Aihua Zhang
• Peng Luo
• Xueli Pan

抄録

環境中に存在するフッ化物を慢性的に摂取すると、骨格性フッ素症や歯性フッ素症が発生することを特徴とする風土性フッ素症を引き起こす可能性がある。しかし、フッ素症の病態は未だ解明されていません。骨芽細胞の増殖・活性化異常は、骨格性フッ素症と関連する骨のターンオーバー障害に重要な役割を果たしている。マイクロRNAは、細胞増殖を含む細胞の基本的なプロセスに関与しています。本研究では、これまでの研究に基づき、サイクリン依存性キナーゼ4（CDK4）を標的とするmiR-122-5pの骨芽細胞活性化への影響を理解することを目的とした集団研究とin vitro実験を行った。その結果、石炭燃焼型フッ化物曝露を受けたヒト集団では、miR-122-5pはダウンレギュレーションされているが、CDK4発現はアップレギュレーションされており、miR-122-5pはCDK4発現と負の相関があることが示された。さらに、フッ化ナトリウムで処理したヒト骨芽細胞において、miR-122-5pがCDK4タンパク質のアップレギュレーションを介して骨格フッ素症の骨芽細胞活性化を媒介していることを明らかにした。その結果、miR-122-5pはCDK4タンパク質の3'-翻訳されていない領域を標的とすることで、CDK4タンパク質のレベルを調節していることが明らかになった。これらの知見は、miR-122-5pがCDK4を標的とすることで、骨格性フッ素症の原因と発症に関与している可能性を初めて示した。

Chronic intake of fluoride, existing in the environment, may cause endemic fluorosis, which is characterized by the occurrence of skeletal and dental fluorosis. However, the pathogenesis of fluorosis has not yet been elucidated. Abnormal osteoblast proliferation and activation have a pivotal role in bone turnover disorders which are linked to skeletal fluorosis. MicroRNAs are involved in fundamental cellular processes, including cell proliferation. Based on our previous study, population study and in vitro experiments were designed to understand the effect of miR-122-5p on osteoblast activation in skeletal fluorosis through targeting cyclin-dependent kinase 4 (CDK4). In human populations with coal-burning type fluoride exposure, the results showed that miR-122-5p was downregulated but CDK4 expression was upregulated and miR-122-5p was negatively correlated with CDK4 expression. Furthermore, in human osteoblasts treated with sodium fluoride, we demonstrated that miR-122-5p mediated osteoblast activation of skeletal fluorosis via upregulation of the CDK4 protein. In support of this, dual-luciferase reporter assay showed that miR-122-5p modulated CDK4 protein levels by targeting its 3'-untranslated region. These findings show, for the first time, that miR-122-5p may be involved in the cause and development of skeletal fluorosis by targeting CDK4.