MiR-133a in Human Circulating Monocytes: A Potential Biomarker Associated with Postmenopausal Osteoporosis

Abstract

Background Osteoporosis mainly occurs in postmenopausal women, which is characterized by low bone mineral density (BMD) due to unbalanced bone resorption by osteoclasts and formation by osteoblasts. Circulating monocytes play important roles in osteoclastogenesis by acting as osteoclast precursors and secreting osteoclastogenic factors, such as IL-1, IL-6 and TNF-α. MicroRNAs (miRNAs) have been implicated as important biomarkers in various diseases. The present study aimed to find significant miRNA biomarkers in human circulating monocytes underlying postmenopausal osteoporosis. Methodology/Principal Findings We used ABI TaqMan® miRNA array followed by qRT-PCR validation in circulating monocytes to identify miRNA biomarkers in 10 high and 10 low BMD postmenopausal Caucasian women. MiR-133a was upregulated ( P =0.007) in the low compared with the high BMD groups in the array analyses, which was also validated by qRT-PCR ( P =0.044). We performed bioinformatic target gene analysis and found three potential osteoclast-related target genes, CXCL11, CXCR3 and SLC39A1. In addition, we performed Pearson correlation analyses between the expression levels of miR-133a and the three potential target genes in the 20 postmenopausal women. We did find negative correlations between miR-133a and all the three genes though not significant. Conclusions/Significance This is the first in vivo miRNA expression analysis in human circulating monocytes to identify novel miRNA biomarkers underlying postmenopausal osteoporosis. Our results suggest that miR-133a in circulating monocytes is a potential biomarker for postmenopausal osteoporosis.

Epigenetic Aspects of Osteoporosis

“…Стимулирующим эффектом на остеокластогенез обла-дают только несколько мкРНК, среди которых мкРНК127, мкРНК136, мкРНК133а, мкРНК148а [61,62]. мкРНК21 также способствует дифференцировке остеокластов, бло-кируя ингибитор макрофагального колониестимулирую-щего фактора (М-КСФ), вследствие чего повышается ин-тенсивность экспрессии рецептора М-КСФ, необходимая для остеокластогенеза [58].…”

“…мкРНК, в отличие от мРНК, не подвергаются разрушению обычными РНКазами в пе-риферической крови и поэтому могут рассматриваться в качестве потенциальных биомаркеров [68]. При сравнении профиля экспрессии мкРНК у женщин в постменопаузе с высокой и низкой минеральной плотностью костной ткани было отмечено увеличение экспрессии мкРНК133а и снижение уровня мкРНК503 у женщин с остеопорозом [61]. Ингибирование мкРНК503 приводит к увеличению экспрессии RANK, стимулируя остеокластогенез и резорб-цию костной ткани in vivo и в экспериментах на мышиной модели.…”

“…Ингибирование мкРНК503 приводит к увеличению экспрессии RANK, стимулируя остеокластогенез и резорб-цию костной ткани in vivo и в экспериментах на мышиной модели. В исследованиях мкРНК148а и мкРНК133а также способствуют развитию остеопороза за счет стимуляции дифференцировки остеокластов [61,62]. Кроме того, со-держание 9 свободных мкРНК (мкРНК21, 23a, 24, 93, 100, 122a, 124a, 125b и 148a) было увеличено у 60 женщин в постменопаузе, перенесших перелом бедра, по сравнению с 60 женщинами того же возраста без переломов и с нор-мальной минеральной плотностью кости.…”

Bone marrow stroma-derived miRNAs as regulators, biomarkers and therapeutic targets of bone metastasis

“…Because osteoporosis is caused by an imbalance between bone formation and resorption, misregulated bone marrow miRNAs represent promising indicators of assessment of bone fragility and provide potential therapeutic options to restore homeostasis. To this end, several circulating miRNAs (miR-21, miR-23a, miR-24, miR-25, miR-100, miR-125b and miR-133a), most of which have previously been linked to the regulation of bone metastasis ( Table 1), have emerged as novel biomarkers of bone turnover in osteoporosis, 44,45 demonstrating the feasibility of using miRNAs as biomarkers of bone disease.…”

Role of MicroRNA in Mesenchymal Stem Cells Differentiation Into Osteoblasts

“…Various positive and negative regulator miRNA of bone remodeling can be used for therapeutic purposes of osteoporosis like miR-29 family (44), miR-138 (45), etc. miR-133a in circulating monocytes is a potential biomarker for postmenopausal osteoporosis (46). MiR-34c regulates Notch1, Notch2, and Jag1 in osteoblasts to control the differentiation of osteoclasts, presumably through cell/cell contact (35).…”