Date of Award

12-2020

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Medical Sciences (MSMS)

Department

Biochemistry

First Advisor

Sahar Mohsin

Abstract

T2DM is linked to an increase in the fracture rate as compared to the non-diabetic population even with normal or raised Bone Mineral Density (BMD). Previous studies have addressed the question of how T2DM induces osteoporosis; the exact underlying mechanism is still elusive. Bones undergo continuous remodelling throughout life. Bone remodelling implicates the coupling of osteoclastic bone resorption and osteoblastic bone formation. This process is controlled by numerous genetic, hormonal, and neurogenic mechanisms. Osteoporosis is a result of bone loss that occurs by uncoupled remodelling. The existing evidence indicates that short non-coding RNAs known as microRNAs (miRNAs), are the key post-transcriptional repressors of gene expression, and growing numbers of novel miRNAs have been verified to play vital roles in the regulation of osteogenesis, osteoclastogenesis, and adipogenesis, revealing how they interact with signalling molecules to control these processes. This study aims to identify the changes in miRNA levels related to the bone remodelling cycle in bones of type 2 diabetic rats. Three-month-old female Wistar rats (n=24) were obtained from the animal house facility at United Arab Emirates University for this study. All animal procedures were approved by the animal ethical committee at United Arab Emirates University (ERA_2017_5597). Animals (n=12) were fed with a high-calorie diet (D12492 diet; Research Diets, Inc, USA) for 3 weeks followed by injection of two lower doses of STZ (30 mg/kg intraperitoneally) which were administered at weekly intervals. Rats having blood glucose >15 mmol/litre were considered as diabetic and were used for this study. The animals were sacrificed after 8, 10, and 14 weeks of the onset of diabetes. The tibia was dissected out and used for the extraction of miRNAs using the mirVana™miRNA isolation kit provided by Ambion (AM 1560). miRNAs known to be related to bone metabolism were assayed by quantitative RT-PCR using Taqman probes and primers (4427975, Thermofisher Scientific) in the serum and bone tissue samples. This study revealed that in 8 weeks of the duration of T2DM, the dysregulation of miR-20a, miR-21, miR-29a, miR-31, and miR-155 affects the bone remodelling cycle by promoting osteoclastogenesis and suppressing osteoblast differentiation. In 10 weeks of the duration of T2DM, the dysregulation of miR-20a, miR-21, miR-29a, miR-31, and miR-155 affects the bone remodelling cycle by suppressing osteoclastogenesis and suppressing bone formation.

In 14 weeks of the duration of T2DM, the dysregulation of miR-20a, miR-21, miR-29a, miR-31, and miR-155 affects the bone remodelling cycle by suppressing both osteoclastogenesis and osteoblast differentiation. Moreover, miR-21 and miR-155 could be used as potential serum biomarkers.

The study concludes that the longer duration of T2DM adversely affects the bone, indicating an increased bone fragility. The research project resulted in a novel and innovative perspective in defining the mechanism of osteoporosis in type 2 diabetes mellitus through miRNAs with the potential to be used as diagnostic biomarkers to assess fracture risk or therapeutic targets for type 2 diabetic osteopathy.

Comments

مرض السكري النوع الثاني مرتبط بعلو في نسبة الكسور مقارنة بالسكان الذين لا يعانون من مرض السكري حتى مع كثافة طبيعية أو عالية في معادن العظام الدراسات السابقة تطرقت إلى السؤال في كيف لمرض السكري النوع الثاني أن يسبب مرض هشاشة العظام الآلية الأساسية الدقيقة لهذا الشيء لالاال مبهمة. تخضع العظام لعملية إعادة تشكيل مستمرة طوال الحياة. تنطوي عملية إعادة تشكيل العظام على اقتران عملية امتصاص العظم و تكوين العظم. يتم التحكم في هذه العملية من خلال العديد من الآليات الجينية و الهرمونية و العصبية. مرض هشاشة العظام هي نتاج لفقد العظام الذي يحدث من خلال عملية إعادة تشكيل العظام الغير مقترنة الأيلا الأدلة الموجودة إلى أن الألألأاض النووية الرايبوزية القصيرة و الغير مشفرة المعروفة باسم المايكرو أر إنات (microRNAs)، هي المثبطات الرئيسية للتعبير الحيني بعد عملية النسخ-post)‏ ‏(transcription، وقد تم التحقق من اعداد متزايدة من المايكرو أو إنات الجديدة لتلعب أدواراً حيوية في تنظيم تكون خلايا تكوين العظم (osteogenesis)، تكون خلايا امتصاص العظم (osteoclastogenesis)، تكون خلايا تكوين الشحم (adipogenesis)، يكشف عن كيفية تفاعلها مع جزيئات الإشارة (signaling molecules) للتحكم في هذه العمليات التنظيمية. الهدف من هذه الدراسة هي تحديد التغيرات في مستويات المايكرو آر إنات المتعلقة بدورة إعادة تشكيل العظام في عظام الفئران المصابة بمرض السكري النوع الثاني. تم الحصول على إناث فتران الويستار (Wistar rats) البالغة من العمر ثلاثة أشهر (العدد=24) من مرفق جامعة الإمارات العربية المتحدة لهذه الدر ... تمت الموافقة على جميع الإجراءات المتعلقة بالحيوانات من قبل لجنة أخلاقيات التعامل مع الحيوان بجامعة الإمارات العربية المتحدة ‏.(ERA_2017_5597)‏ تغذية تم الحيوانات (العدد=12) بنظام غذائي (D12492diet, Research Diets, Inc. USA) عالي السعرات الحرارية لمدة 3 أسابيع متبوعاً بحقن جرعتين مخفضتين من الmg/kg intraperitoneally) STZ 30) و التي تم إعطاؤها على فترات أسبوعية. اعتبرت الفئران التي تحتوي على نسبة السكر في الدم أكثر من 15 ملي مول/لتر مصابة بمرض السكري و استخدمت في دراستنا. تم التضحية بالحيوانات بعد 8 ، 10 و 44 أسبوعا من ظهور مرض السكري، ثم تشريح عظمة الظنبوب (tibia) و تم استقالالا لاستخراج المايكرو أو إنات باستخدام طقم عزل المايكرو أن إنات من مولانا (mirVana) المقدمة من (1560 (AM. Ambionتقييم تعبير المايكرو أو إنات المتعلقة عملية الأيض العظمية بواسطة تحليل التي سي آر الوقت الحقيقي الكمي quantitative)‏ ‏(RT-PCR باستخدام مسابیر و تم بادثات تاق مان (Taqman probes and primers) في عينات المصل و انسجة العظام، نتج عن هذا المشروع البحثي منظور جديد و مبتكر في تحديد الية مرض هشاشة العظام في مرض السكري النوع الثالاي من خلال المايكرو أو إنات مع إمكانية استخدامها كمؤشرات بيولوجية تشخيصية لتقييم مخاطر الكسر أو الأهداف العلاجية لأمراض العظام في مرض السكري النوع الثا يه كشفت هذه الدراسة أنه في 8 أسابيع من مدة الإصابة بمرض السكري النوع الثاني التنظيم المختلفي المايكرو أو إن إيم-20a، المايكرو أو إن ايه 21، المايكرو أر إن أيه - 292، المايكرو أو إن أيه- 31، و المايكرو أر أن أيه.155 أثر على دورة إعادة تشكيل العظام عن طريق قمع خلايا تكوين امتصاص العظم و خلايا تكوين تكون العظم في ال 10 أسابيع من مدة الإللاية بمرض السكري النوع الثاني التنظيم المختل في المايكرو أر إن إيه 204، المايكرو آر إن أيه- 21، المايكرو آر ان أيه 294، المايكرو آر ان ايه- 31، و المايكرو آر إن أيه 155 اثر على دورة إعادة تشكيل العظام عن طريق قمع خلايا تكوين امتصاص العظم و لا يا تكوين تكون العظم في ال 44 أسبوع من مدة الإصابة بمرض السكري النوع الثاني، التنظيم المحتل في المايكرو أو إن إيه-20a، المايكرو آر إن أيه-21، المايكرو أر إن أيه ‏29a، المايكرو أر إن أيه- 31، و المايكرو آر إن أيه-155 أثر على دورة إعادة تشكيل العظام عن طريق قمع خلايا تكوين امتصاص العظم و خلايا تكوين تكون العظم علاوة على ذلك، يمكن استخدام مايكرو آر این آیه 21 و مايكرو آر إن أيه-155 كمؤشرات حيوية محتملة في مصل الدم. تشير الدراسة أيضاً إلى أن طول مدة الإصابة بمرض السكري النوع الثاني يؤثر سلبا على العظام، مما يشير إلى زيادة هشاشة العظام.

Download
COinS