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A potential role for miR-31 in osteoblastic transition of vascular smooth muscle cells and cortisol-induced osteoporosis

Bönisch, Maximilian (2012) A potential role for miR-31 in osteoblastic transition of vascular smooth muscle cells and cortisol-induced osteoporosis.
Diplomarbeit, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Seipelt, Joachim

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DOI: 10.25365/thesis.21661
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29363.33080.395055-9

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Abstract in English

Atherosclerosis and osteoporosis are two wide-spread, age-related diseases where calcium deposition, regulated by molecular mechanisms of osteogenic differentiation, plays a key role. Recently, we found that senescent endothelial cells mitigate osteogenic differentiation of adipose-derived stem cells by secreting a microRNA, miR-31, in microvesicles. Based on this finding we tested two hypotheses. First, if miR-31 inhibits the calcification of vascular smooth muscle cells - a cell type that was shown to undergo osteogenic differentiation in arteriosclerosis, causing vascular calcification. Second, if miR-31 is up-regulated in endothelial cells upon long-term treatment with hydrocortisone (HC) - a glucocorticoid inducing osteoporosis. We observed a decrease in calcification of VSMCs transfected with miR-31 in cells from one donor. Prior to this assay we tested different concentrations of Ca2+/Pi and adapted a previously published method based on staining of cells with SYBR Green I to normalize our data to DNA content. In addition, we attempted to design a luciferase reporter plasmid to identify further targets of miR-31 which remained unfinished due to time constraints. In order to investigate the long-term effect of HC on endothelial cells we incubated HUVECs with or without HC for 5 passages and determined expression of miR-31 by qPCR. Despite a significant upregulation of miR-31 in previous short-term experiments, we did not observe a significant difference in miR-31 expression between cells receiving HC and control cells.

Schlagwörter in Englisch

miRNA / osteogenic differentiation / atherosclerosis / VSMC / calcification / osteoporosis / HUVEC / glucocorticoid

Abstract in German

Atherosklerose und Osteoporose sind zwei weitverbreitete, altersabhängige Krankheiten, die durch Kalziumablagerung, reguliert durch molekulare Mechanismen osteogener Differenzierung, gekennzeichnet sind. Vor kurzem entdeckten wir, dass seneszente Endothelzellen die osteogene Differenzierung von adipose-derived stem cells (Stammzellen, die aus Fettgewebe gewonnen werden) abschwächen können, indem sie Mikrovesikel sekretieren, welche mit einer microRNA, miR-31, angereichert sind. Von dieser Entdeckung ausgehend stellten wir zwei Hypothesen auf. Erstens, miR-31 inhibiert die Kalzifizierung von vaskulären glatten Muskelzellen (VSMCs) - ein Zelltyp, der in der Arteriosklerose osteogen zu differenzieren im Stande ist, was zur Kalzifizierung der Gefäße führt. Zweitens, Endothelzellen regulieren bei längerfristiger Behandlung mit Hydrocortison (HC) - ein Osteoporose verursachendes Glucocorticoid - miR-31 hoch. Wir beobachteten eine geringere Kalzifizierung in jenen VSMCs eines Spenders, die mit miR-31 transfeziert wurden. Bevor wir dieses Experiment beginnen konnten, testeten wir verschiedene Konzentrationen Ca2+/Pi an VSMCs in Kultur aus. Des Weiteren adaptierten wir eine bereits etablierte Methode basierend auf der Färbung von Zellen mit SYBR Green I um die gewonnenen Daten auf den DNA-Gehalt normalisieren zu können. Zur Feststellung weiterer Targets von miR-31 entwarfen wir ein Luziferase-Reporter-Plasmid welches auf Grund zeitlicher Einschränkungen nicht zu Gänze fertiggestellt werden konnte. Um den Langzeiteffekt von Hydrocortison auf Endothelzellen zu untersuchen, inkubierten wir fünf Passagen lang humane Nabelschnurvenen-Endothelzellen (HUVECs) mit oder ohne HC und bestimmten die Expression von miR-31 mittels qPCR. In vorangegangenen kurzfristigen Experimenten stellten wir eine signifikante Hochregulierung von miR-31 fest. In dem vorliegenden längerfristigen Experiment jedoch gab es keine signifikanten Unterschiede in der Expression von miR-31 zwischen Zellen mit und solchen ohne HC im Medium.

Schlagwörter in Deutsch

miRNA / osteogene Differenzierung / Atherosklerose / VSMC / Kalzifizierung / Osteoporose / HUVEC / Glucocorticoid

Item Type: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Author: Bönisch, Maximilian
Title: A potential role for miR-31 in osteoblastic transition of vascular smooth muscle cells and cortisol-induced osteoporosis
Umfangsangabe: 78 S.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publication year: 2012
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Seipelt, Joachim
Assessor: Seipelt, Joachim
Classification: 42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Number: AC10904549
Item ID: 21661
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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