BMP7 ameliorates intervertebral disc degeneration in type 1 diabetic rats by inhibiting pyroptosis of nucleus pulposus cells and NLRP3 inflammasome activity

doi:10.1186/s10020-023-00623-8

.2023年3月1日；29(1):30.

doi:10.1186/s10020-023-00623-8。

BMP7通过抑制髓核细胞凋亡和NLRP3炎性体活性改善1型糖尿病大鼠椎间盘退变

附属公司

¹中华人民共和国湖北省武汉市桥口区解放大道1095号华中科技大学同济医学院同济医院骨科，430030。
²滨州医学院烟台附属医院，烟台，264100，中华人民共和国。
^三中华人民共和国湖北省武汉市桥口区解放大道1095号华中科技大学同济医学院同济医院骨科，430030。drxuyong@163.com。

^#贡献均等。

PMID： 36858954
预防性维修识别码：第9979491页
内政部： 10.1186/s10020-023-00623-8

BMP7通过抑制髓核细胞凋亡和NLRP3炎性体活性改善1型糖尿病大鼠椎间盘退变

余晓军等。分子医学. 2023.

.2023年3月1日；29(1):30.

doi:10.1186/s10020-023-00623-8。

作者

余晓军^#¹, 王英光^#¹, 鲁锐¹, 郭新珍², 云坤区¹, Shan Xi Wang（王珊西）¹, 郝冉旭¹, 郝康¹, 洪博友¹, 徐勇（音）^三

附属公司

¹中华人民共和国湖北省武汉市桥口区解放大道1095号华中科技大学同济医学院同济医院骨科，430030。
²滨州医学院烟台附属医院，烟台，264100，中华人民共和国。
^三中华人民共和国湖北省武汉市桥口区解放大道1095号华中科技大学同济医学院同济医院骨科，430030。drxuyong@163.com。

^#贡献均等。

PMID： 36858954
预防性维修识别码：项目经理C9979491
内政部： 10.1186/s10020-023-00623-8

摘要

背景：越来越多的证据表明，椎间盘退变（IDD）与糖尿病（DM）相关，但其潜在机制仍不清楚。在此，本研究试图基于转录组测序数据探讨糖尿病大鼠IDD的潜在分子机制。

方法：采用链脲佐菌素（STZ）诱导的1型糖尿病（T1DM）大鼠获取髓核组织进行转录组测序。接下来，获取转录组测序数据和GSE34000微阵列数据集中的差异表达基因（DEG），并将其交叉以获取候选基因。此外，进行了GO和KEGG富集分析，以分析主要由候选DEG调节的细胞功能和分子信号通路。

结果：T1DM大鼠IDD相关的35个关键基因主要富集于细胞外基质（ECM）和细胞因子粘附相关通路。NLRP3炎性体激活促进髓核细胞（NPC）的凋亡。此外，BMP7可通过调节炎症反应影响T1DM大鼠的IDD。此外，从STZ诱导的T1DM大鼠中分离出NPC，以使用异位表达方法说明BMP7对T1DM大鼠IDD的影响。体外和体内实验均证实，BMP7通过抑制NLRP3炎症小体激活和NPC的凋亡，减轻了T1DM大鼠的IDD。

结论：总之，我们的研究结果为理解BMP7在T1DM IDD中的作用提供了新的机制性见解，并进一步强调了BMP7作为预防T1DM中IDD的潜在治疗靶点。

关键词：骨形态发生蛋白7；椎间盘退变；NLRP3炎性体活性；髓核细胞；上睑下垂；1型糖尿病。

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利益冲突声明

作者声明没有相互竞争的利益。

数字

图1
STZ诱导的T1DM大鼠出现IDD。A类正常和STZ诱导的T1DM大鼠IVD的代表性X线图像。B类正常和STZ诱导的T1DM大鼠的DHI测量。C类NP组织HE染色。NP：髓核。D类NP组织和AF组织的番红花O-快速绿色染色。AF：纤维环。E类大鼠NP组织中ECM相关基因表达的IHC分析。n个 = 12. *第页<0.05与正常大鼠。数据显示为平均值 ± 标准偏差。两组之间的数据通过未配对进行比较t吨-测试

图2
T1DM大鼠IDD关键基因的筛选。A类微阵列数据GSE34000中DEG的火山图。正常大鼠（n = 3）和STZ诱导的T1DM大鼠（n = 3). 黑色圆点表示没有差异表达的基因，红色圆点表示上调的基因，绿色圆点表示下调的基因）。B类转录组测序中DEG的火山图。正常大鼠（n = 3）和T1DM诱导的IDD大鼠（n = 3). 黑色圆点表示没有差异表达的基因，红色圆点表示上调的基因，绿色圆点表示下调的基因）。C类转录组测序和微阵列数据GSE34000之间的DEG文氏图

图3
糖尿病IDD候选基因的功能富集分析。A类在BP、CC和MF水平上对35个候选DEG进行GO功能分析的直方图和气泡图。柱颜色表示第页值时，列的长度表示富集目标的数量，点颜色表示第页值和点大小表示富集目标的数量。B类35个候选DEG的KEGG途径富集分析的直方图和气泡图。列颜色表示第页值时，列的长度表示富集目标的数量，点颜色表示第页值，点大小表示富集目标的数量

图4
ELISA法测定STZ诱导的T1DM大鼠NP组织中凋亡相关蛋白的含量。n个 = 12. *第页<0.05. 数据显示为平均值 ± 标准偏差。两组之间的数据通过未配对进行比较t吨-测试

图5
T1DM诱导IDD关键基因PPI蛋白相互作用分析。A类STRING数据库中候选基因分析的PPI网络。B类使用Cytoscape构建的前10个核心基因的PPI网络。颜色从深到浅表示基因表达从低到高，红色表示最高表达。C类Cytoscape分析的前10个核心基因得分

图6
BMP7通过调节NLRP3炎性体活性和NPC凋亡对T1DM大鼠IDD的影响。A类T1DM诱导的IDD大鼠转录组序列数据中BMP7的表达。对照组（正常大鼠）n = 3，STZ（T1DM诱导的IDD大鼠） = 三。B类RT-qPCR检测STZ诱导的T1DM大鼠NP组织中BMP7的表达。C类RT-qPCR检测STZ诱导的T1DM大鼠NPC中BMP7的表达。D类ELISA法测定NPC和细胞上清液中的热解相关蛋白水平。E类通过RT-qPCR测定用oe-BMP7转导并用4’MR处理的STZ诱导的T1DM大鼠的NPC中BMP7的表达。F类ELISA法测定经oe-BMP7转导并经4'MR处理的STZ诱导的T1DM大鼠NPC和细胞上清液中BMP7的水平。**G公司**ELISA法测定经oe-BMP7转导并经4'MR处理的STZ诱导的T1DM大鼠NPC中的凋亡相关蛋白水平。n个 = 12. *第页<0.05. n.s.表示不显著。数据显示为平均值 ± 标准偏差。两组之间的数据通过未配对进行比较t吨-采用Tukey的事后检验进行单因素方差分析，并对多组数据进行比较。细胞实验独立重复三次

图7
BMP7通过调节NLRP3炎性体活性和NPC凋亡来影响T1DM大鼠的IDD。用oe-BMP7单独或联合4'MR治疗STZ诱导的T1DM大鼠（n = 12).A类STZ诱导的T1DM大鼠椎间盘高度的测量。B类STZ诱导的T1DM大鼠NP组织的HE染色。C类对STZ诱导的T1DM大鼠NP组织和AF组织进行藏红O-固绿染色。D类STZ诱导的T1DM大鼠NP组织中ECM相关基因的表达。E类RT-qPCR检测STZ诱导的T1DM大鼠NP组织中BMP7的表达。F类ELISA法测定STZ诱导的T1DM大鼠NP组织中BMP7的水平。**G公司**通过ELISA测定STZ诱导的T1DM大鼠NP组织中焦下垂相关蛋白的水平。**H（H）**TUNEL染色检测STZ诱导的T1DM大鼠NP组织的凋亡。我IHC检测STZ诱导的T1DM大鼠NP组织中Ki67阳性细胞*第页<0.05. 数据显示为平均值 ± 标准偏差。采用Tukey事后检验进行单因素方差分析，对多组数据进行比较

图8
BMP7参与T1DM大鼠IDD的分子机制。BMP7抑制NPC凋亡和NLRP3炎性体活性改善T1DM患者IDD

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