揭秘常染色体隐性颅骨干骺端发育异常：Cx43R239Q突变小鼠模型的关键发现

颅骨干骺端发育异常（CMD）发病机制不明且治疗手段有限。研究人员构建携带 Cx43R239Q突变的 AR CMD 小鼠模型开展研究，发现该突变影响骨细胞，导致骨骼异常。此研究为探究 AR CMD 分子机制提供有效模型，意义重大。

　　在神秘的人体骨骼世界里，有一种罕见的疾病 —— 颅骨干骺端发育异常（CMD），如同隐藏在暗处的 “捣乱分子”，严重影响着人们的健康。CMD 分为常染色体显性（AD）和常染色体隐性（AR）两种类型，患者的颅面骨会出现过度增生，长骨的干骺端也会异常增宽 。这些变化不仅让患者的外貌发生改变，还可能引发一系列神经系统症状，比如视觉或听觉障碍、面瘫等，极大地降低了患者的生活质量。然而，一直以来，CMD 的发病机制就像一团迷雾，让医学研究者们难以看清，这也导致目前针对 CMD 的治疗手段非常有限，大多只能通过颅面外科手术来缓解症状。

为了揭开 CMD 的神秘面纱，找到更好的治疗方法，美国康涅狄格大学健康中心（University of Connecticut Health）的研究人员展开了深入研究。他们成功构建了一种携带 Cx43^R239Q突变的 AR CMD 小鼠模型，希望通过这个模型来探寻 CMD 的发病机制。经过一系列严谨的实验和分析，研究人员有了重要发现。该研究成果发表在《Bone Research》杂志上。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术构建携带 Cx43^R239Q突变的小鼠模型；二是采用影像学分析（如放射成像和 μCT 分析）观察小鼠骨骼表型；三是运用组织形态计量学方法研究骨转换情况；四是通过细胞培养和相关检测（如成骨细胞和破骨细胞培养、qPCR 检测基因表达等）探究突变对骨细胞的影响。

下面来看具体的研究结果：

• Cx43^R239Q KI 小鼠模型的构建与表征：研究人员运用 CRISPR/Cas9 介导的基因编辑技术，将在 AR CMD 患者中发现的 Cx43^R239Q突变引入 C57Bl/6 J 小鼠基因组。结果显示，Cx43^KI/KI小鼠存活且可育，其骨骼呈现出许多 AR CMD 患者的特征，如颅面骨增厚、股骨呈杵状、骨干皮质骨增厚等，这表明成功构建了可模拟 AR CMD 的小鼠模型。
• Cx43^R239Q突变对 Cx43 小鼠骨转换的影响：通过静态和动态组织形态计量学分析发现，该突变对皮质骨的骨转换影响大于干骺端小梁骨。在皮质骨中，Cx43^KI/KI小鼠的骨形成主要发生在骨膜表面，而 Cx43^+/+小鼠则主要在骨内膜表面。此外，Cx43^KI/KI小鼠血清中骨形成标志物 P1NP 在 8 月龄雌性小鼠中显著升高，而骨吸收标志物 CTX 在不同年龄和基因型小鼠间无显著差异 。
• Cx43 小鼠随年龄增长骨骼表型的进展：随着年龄增长，Cx43^KI/KI小鼠多个颅面和长骨部位逐渐出现骨过度生长，且雌性小鼠的表型更为突出。例如，1 岁龄雌性 Cx43^KI/KI小鼠在颅骨、下颌骨、髂骨、股骨和肱骨等部位的骨过度生长比雄性更为显著 。
• Cx43^R239Q对成骨细胞和破骨细胞培养的影响：在成骨细胞培养实验中，Cx43^KI/KI小鼠的颅骨成骨细胞（mCOBs）增殖能力增强，但矿化结节形成和相关成骨基因表达与 Cx43^+/+小鼠无显著差异。在破骨细胞培养实验中，虽然静止破骨细胞（rOCs）的形成在两种基因型小鼠间无差异，但活跃吸收破骨细胞（aOCs）在 Cx43^KI/KI小鼠中的吸收活性显著降低，且数量和融合活性也减少 。
• Cx43^R239Q对骨细胞的影响：研究发现，Cx43^KI/KI小鼠骨细胞的树突数量和长度减少，骨细胞功能相关分子（如 Fgf23、Phex、Tnf-α、IL-1β、Esr1、Esr2、Sost、Rankl/Opg 等）的表达水平发生改变，这表明 Cx43^R239Q突变影响了骨细胞的功能 。
• Cx43^R239Q突变蛋白的表达与功能：Cx43^R239Q突变不影响 Cx43 的表达水平，但导致其空间表达改变，且半通道和间隙连接功能轻度降低 。

综合上述研究结果，研究人员在讨论部分指出，Cx43^KI/KI小鼠模型成功模拟了 AR CMD 的许多骨骼特征，为研究 AR CMD 的分子机制提供了有效的工具。该模型与其他 Cx43 小鼠模型既有相似之处，也存在差异，这表明 AR CMD 并非仅仅由 Cx43 功能丧失引起，Cx43^R239Q可能还具有其他未知功能。此外，研究中还发现一些体内外数据不一致的现象，这可能与细胞的自主性和非自主性效应、内分泌 / 旁分泌因素以及检测指标的局限性等有关。

这项研究意义重大，它为深入理解 AR CMD 的发病机制提供了新的视角，有助于未来开发更有效的治疗策略。同时，研究中发现的性别差异，如 Esr1 和 Esr2 在雄性和雌性 Cx43^KI/KI小鼠中的不同表达，也为进一步研究提供了方向，有望揭示为何雌性小鼠的骨过度生长更为严重的原因。