MGP 调控间充质干细胞成脂分化新机制：为骨质疏松治疗带来新曙光

《Cell Death Discovery》：MGP regulates the adipogenic differentiation of mesenchymal stem cells in osteoporosis via the Ca2+/CaMKII/RIP140/FABP3 axis

为探究骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）成脂分化的调控机制及 MGP 在骨质疏松中的作用，研究人员开展了相关研究。结果发现 MGP 通过 Ca2+/CaMKII/RIP140/FABP3 轴促进 BM-MSCs 成脂分化，敲低 MGP 可缓解骨质疏松小鼠的骨丢失，该研究为骨质疏松治疗提供新方向。

　　骨质疏松是一种常见的系统性骨病，随着年龄增长和能量代谢变化，其发病率不断上升。它常伴随着异常的脂肪堆积，被形象地称为 “骨肥胖” 。在复杂的骨髓微环境中，导致这种疾病的具体生物学机制却还藏在迷雾之中。人类间充质干细胞（hMSCs）具有多向分化潜能，在一些病理过程中，它倾向于分化为脂肪细胞，这一变化在骨质疏松的发展中扮演着重要角色。

基质 Gla 蛋白（MGP）作为一种与多种生理过程密切相关的蛋白，其在骨质疏松和骨髓间充质干细胞骨脂失衡中的调节机制尚不明确。脂肪酸结合蛋白 3（FABP3）在脂肪代谢中至关重要，但其上游调控机制也有待进一步挖掘。在这样的背景下，中山大学附属第八医院的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《Cell Death Discovery》上，为骨质疏松的治疗带来了新的希望。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。他们从骨质疏松患者和非骨质疏松对照者中获取骨髓间充质干细胞样本，建立了绝经后骨质疏松和老年性骨质疏松小鼠模型。利用 RNA 测序（RNA-seq）分析基因表达差异，通过腺相关病毒 9（rAAV9）实现体内基因敲低，借助微 CT 对小鼠股骨进行扫描以评估骨结构变化。

研究结果如下：

1. MGP 表达与骨质疏松的关联：通过建立小鼠模型和招募患者样本研究发现，在绝经后骨质疏松和老年性骨质疏松小鼠模型以及骨质疏松患者中，MGP 表达显著上调，且与骨密度（BMD）呈负相关。这表明 MGP 与骨质疏松的发生发展密切相关。
2. MGP 对 MSCs 成脂分化的调控作用：体外实验中，通过油红 O（ORO）染色和蛋白检测发现，随着 MSCs 成脂分化进程，MGP 表达逐渐增加。敲低 MGP 可降低 MSCs 成脂分化能力，而过表达 MGP 则促进其成脂分化，说明 MGP 在 MSCs 成脂分化中起正向调控作用。
3. FABP3 是 MGP 调控 MSCs 成脂分化的关键下游靶点：RNA 测序筛选出差异表达基因，发现 MGP 敲低后 FABP3 表达下降，过表达 MGP 则使 FABP3 表达上升。进一步实验表明，敲低 FABP3 抑制 MSCs 成脂分化，过表达 FABP3 则促进成脂分化，且干扰 FABP3 可抵消 MGP 过表达对成脂分化的促进作用，证实 FABP3 是 MGP 调控 MSCs 成脂分化的关键下游靶点。
4. MGP 激活钙信号通路：利用荧光探针 Fluo-4 AM 和流式细胞术检测发现，MGP 可促进细胞内 Ca²⁺内流，激活 CaMKII 磷酸化。使用钙螯合剂 BAPTA-AM 可抑制 MGP 诱导的 CaMKII 磷酸化，表明 MGP 通过促进 Ca²⁺内流激活 CaMKII。
5. RIP140 参与 MGP 诱导的成脂分化：使用 CaMKII 抑制剂 KN-93 处理细胞，发现抑制 CaMKII 磷酸化后，FABP3 表达下调，RIP140 表达上调，且 RIP140 与 FABP3 启动子结合，影响其转录。这说明 MGP 通过 Ca²⁺/CaMKII 通路促进 RIP140 降解，减弱其对 FABP3 转录的抑制，从而促进 MSCs 成脂分化。
6. rAAV9-Mgp 治疗对骨质疏松小鼠的影响：在体内实验中，通过给绝经后骨质疏松小鼠注射 rAAV9-Mgp，发现可减轻骨密度损失，改善小梁骨形态参数，减少骨髓脂肪细胞数量和面积，同时逆转血清中骨形成标志物浓度的下降，表明 rAAV9-Mgp 治疗可缓解骨质疏松和过度的骨髓脂肪堆积。

研究结论与讨论：该研究揭示了 MGP 通过 Ca²⁺/CaMKII/RIP140/FABP3 轴促进 MSCs 成脂分化，进而影响骨质疏松发展的机制。体内敲低 MGP 可改善骨质疏松小鼠的骨丢失和骨髓脂肪堆积，为骨质疏松治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路。然而，研究也存在一定局限性，如未使用纳米载体进行骨靶向药物递送，且遗传和环境因素对 MGP 在骨代谢中作用的影响有待进一步研究。未来研究可扩大样本量，深入探讨这些因素，为骨质疏松的治疗提供更有效的策略。