Metformin（二甲双胍）：通过 YAP1/TAZ-HIF1α 轴改善骨质疏松的新希望

《Molecular Medicine》：Metformin ameliorates osteoporosis by enhancing bone angiogenesis via the YAP1/TAZ-HIF1α axis

为探究二甲双胍（Metformin）对骨质疏松小鼠骨量、强度和血管生成的影响及潜在机制，中南大学湘雅医院等机构的研究人员开展了相关研究。结果表明 Metformin 可增强骨质疏松小鼠的骨量和强度，促进血管生成，其机制与抑制 YAP1/TAZ-HIF1α 轴有关，这为骨质疏松治疗提供了新方向。

　　骨质疏松是一种常见的慢性骨骼疾病，主要特征为骨量减少和骨微结构恶化，严重影响患者的健康和生活质量，尤其是绝经后女性、老年人和宇航员。目前的治疗方法如双膦酸盐和地诺单抗虽有一定疗效，但存在严重的副作用，如非典型股骨骨折和颌骨坏死等，因此寻找新的治疗方法迫在眉睫。

二甲双胍作为一种广泛应用的治疗 2 型糖尿病的药物，近年来在非糖尿病领域的研究逐渐增多。已有研究发现，二甲双胍可能与降低骨质疏松风险有关，但具体作用机制尚不明确。同时，Yes 相关蛋白 1（YAP1）/ 含 PDZ 结构域的转录激活因子（TAZ）和缺氧诱导因子 1α（HIF1α）被报道影响 Type H 血管（一种对骨形成有正向调节作用的骨血管亚型）的形成，它们或许是防治骨质疏松的潜在靶点。基于此，中南大学湘雅医院等机构的研究人员开展了一系列研究，旨在探究二甲双胍对骨质疏松小鼠骨量、强度和血管生成的影响，并阐明其潜在的分子机制，尤其是聚焦于 YAP1/TAZ-HIF1α 轴。相关研究成果发表在《Molecular Medicine》上。

研究人员采用了多种关键技术方法：利用骨质疏松小鼠模型，包括早期和晚期卵巢切除（OVX）小鼠、老年小鼠和废用小鼠模型；运用微计算机断层扫描（μCT）分析骨量和微结构；进行三点弯曲试验评估骨强度；通过免疫组化、免疫荧光等技术检测相关蛋白表达；使用 RNA 干扰（RNA interference）技术干扰基因表达；在体外培养人微血管内皮细胞（HMECs）进行相关功能实验等。

研究结果如下：

• 二甲双胍对骨质疏松小鼠骨量和骨强度的影响：通过对不同骨质疏松小鼠模型的研究发现，二甲双胍干预（150 mg/kg/ 天）显著增强了骨量和微结构，提高了骨强度。在 OVX 小鼠中，无论是早期（术后 1 周）还是晚期（术后 8 周）给予二甲双胍，都能有效改善骨量和微结构相关指标，如增加骨小梁体积分数（Tb.BV/TV）、骨小梁数量（Tb.N）、骨皮质厚度（Ct.Th），降低骨小梁分离度（Tb.Sp）。在老年小鼠和尾吊（TS）废用小鼠模型中，二甲双胍同样显著增强了骨量和骨强度。同时，体内外实验表明，二甲双胍可促进成骨细胞标志物骨钙素（OCN）的表达，增加矿化沉积率（MAR）和骨表面骨形成率（BFR/BS），抑制破骨细胞生成，减少破骨细胞数量。
• 二甲双胍对血管生成的影响：体内实验显示，二甲双胍显著增加了骨质疏松小鼠股骨 metaphysis 处的 Ki67 阳性内皮细胞（Ki67+ ECs）数量，提高了 Type H 血管（CD31^hiEMCN^hi）的比例。ELISA 分析表明，二甲双胍显著提高了骨髓和血清中血管内皮生长因子 A（VEGFA）的浓度。体外实验中，在缺氧条件下，二甲双胍显著促进了 HMECs 的增殖、迁移和管形成能力，且在 250 μM 浓度时效果最为明显，但在常氧条件下无明显作用。
• 二甲双胍影响 HIF1α 和 YAP1/TAZ 表达的机制：研究发现，在缺氧条件下培养的 HMECs 中，二甲双胍显著降低了 YAP1/TAZ 靶基因 CYR61 和 THBS1 的表达，同时显著增强了 HIF1α 靶基因 VEGFA 和 ANGPTL4 的表达。免疫染色证实，二甲双胍显著降低了缺氧培养的 HMECs 中 YAP1 和 TAZ 的蛋白水平，提高了 HIF1α 的蛋白水平。通过 RNA 干扰实验进一步表明，二甲双胍上调 HIF1α 及其靶基因主要是通过抑制 YAP1/TAZ 的表达。
• YAP1/TAZ 过表达对二甲双胍骨保护作用的影响：利用腺相关病毒（AAV）在 OVX 小鼠体内过表达 YAP1/TAZ，结果发现，YAP1/TAZ 过表达显著减弱了二甲双胍诱导的骨量增加和血管生成促进作用，导致 HIF1α 水平降低，Type H 血管形成减少，同时也削弱了二甲双胍的成骨作用，但单独过表达 YAP1/TAZ 对未处理的 OVX 小鼠的骨参数无明显影响。

研究结论和讨论部分指出，本研究证实了二甲双胍通过促进 Type H 血管形成和血管生成来保护骨质疏松小鼠的骨骼，其分子机制是抑制 YAP1/TAZ 从而上调 HIF1α，促进健康的骨血管系统。这一研究不仅揭示了二甲双胍在骨质疏松治疗中的潜在应用价值，还突出了 YAP1/TAZ-HIF1α 轴作为未来骨研究中一个有前景的治疗靶点的重要性。未来研究可进一步利用细胞特异性 YAP1/TAZ 功能获得或缺失小鼠模型，深入探究其在骨细胞间相互作用中的具体机制，为骨质疏松的治疗提供更精准的策略。