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为探究 FUBP3 在骨骼中的作用及 9q34.11 基因座关联机制,研究人员分析 Fubp3-/-小鼠。结果显示,Fubp3 缺失影响小鼠骨骼生长、降低骨量和强度。该研究为揭示相关疾病遗传机制提供依据。
在生命的长河中,骨骼健康始终是人们关注的焦点。骨矿物质密度(BMD)和身高作为高度可遗传的性状,对人体健康有着至关重要的影响。低 BMD 不仅是骨质疏松症的诊断标准,更是骨折的主要风险因素,而成年后的身高则反映了骨骼发育过程中的生长情况。基因组广泛关联研究(GWAS)已经发现了数百个与 BMD 和身高相关的基因座,其中位于 9q34.11 基因座的 FUBP3 基因与这些性状紧密相关。然而,FUBP3 在体内的具体作用,尤其是在骨骼生理方面,却如同神秘的面纱,鲜为人知。这就如同在黑暗中摸索,虽然看到了一丝光亮,却难以看清其背后的真相。为了揭开这层面纱,来自国外研究机构的研究人员踏上了探索之旅,他们的研究成果发表在《Bone》杂志上,为我们照亮了前行的道路。
研究人员为了深入了解 FUBP3 在骨骼中的作用以及其与 9q34.11 基因座关联的机制,精心设计并开展了一系列研究。他们巧妙地利用基因敲除技术,构建了 Fubp3-/-小鼠模型,以此作为研究的 “利器”,深入剖析 FUBP3 缺失对小鼠骨骼的影响。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是基因编辑技术,构建 Fubp3 基因敲除小鼠模型,这为后续研究提供了重要的实验对象。其次是影像学技术,利用 Faxitron Ultrafocus 和微 CT 对小鼠骨骼进行扫描,精确测量骨矿物质含量(BMC)、分析骨小梁和皮质骨参数。此外,还运用了组织学和细胞生物学技术,对骨骼组织进行染色观察,以及进行生物力学测试,评估骨骼强度。
研究结果令人瞩目。在 Fubp3-/-小鼠的生长发育方面,虽然该小鼠能够存活至成年并正常繁殖,但在断奶时数量低于预期孟德尔比例。同时,其出生后生长明显受损,在 P70 和 P183 时,鼻尾长度、尾长以及胫骨和尾椎长度都显著缩短,不过股骨长度未受明显影响。对 P21 小鼠胫骨生长板的组织学检查发现,Fubp3-/-小鼠生长板总宽度减小,主要是由于增殖区和肥大区宽度减少,但生长板区域比例正常,未出现组织紊乱和软骨细胞分化异常。
在骨矿物质含量和骨小梁参数方面,P70 和 P183 时,Fubp3-/-小鼠的 L5 和 L6 椎骨 BMC 显著降低,L1 椎骨的骨小梁厚度和骨密度也明显减少,骨小梁体积占组织体积的比例在部分情况下也显著下降。长骨 BMC 在不同发育阶段也有所降低,P183 时,雌性 Fubp3-/-小鼠股骨骨小梁体积比例减少、间距增大,雄性小鼠股骨骨小梁厚度减小。而皮质骨参数除了 P183 雌性小鼠部分参数变化外,其他未见明显改变。
在骨强度方面,Fubp3-/-小鼠的骨骼强度明显受损。P70 和 P183 时,L6 椎骨的最大负荷和屈服负荷显著降低,雄性和雌性 Fubp3-/-小鼠股骨的最大负荷也减小,部分情况下屈服负荷和刚度降低。
在骨形成和吸收方面,对 P70 小鼠的研究发现,Fubp3-/-小鼠与野生型小鼠在成骨细胞和破骨细胞参数上无显著差异,皮质孔隙率也无明显不同。
综合研究结果,研究人员得出结论:Fubp3 对小鼠正常的出生后骨骼生长发育以及成年后骨量、骨小梁微结构和骨强度的维持至关重要。这一发现意义非凡,为解释 9q34.11 基因座与人类 BMD、骨折和身高之间的关联提供了重要依据,表明 FUBP3 很可能是这些关联背后的关键基因。然而,研究也存在一些局限性,比如未能明确导致 BMC 降低的细胞和分子机制,研究可能因样本量不足而无法检测到骨形成或吸收的表型,且无法排除基因敲除盒对邻近基因的影响。但这些不足也为后续研究指明了方向,未来研究可从细胞和分子层面深入探索 Fubp3 影响骨骼的机制,进一步完善我们对骨骼健康与 FUBP3 关系的认识,为相关疾病的预防和治疗开辟新的道路。