单细胞测序揭示2型糖尿病中骨膜细胞增殖受损的分子机制及其对骨折愈合的影响

本研究针对2型糖尿病(T2DM)患者骨折愈合延迟的临床难题，通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术系统解析了db/db小鼠骨膜细胞的异质性变化。研究发现Wnt通路在成骨性骨膜细胞中显著下调，并首次鉴定纤维蛋白原样蛋白2(FGL2)通过mTORC1通路调控线粒体功能进而影响骨膜增殖。该成果为理解糖尿病性骨愈合障碍提供了细胞图谱和分子靶点，发表于《Cell Communication and Signaling》。

　　

在骨科临床实践中，2型糖尿病(T2DM)患者的骨折愈合延迟一直是困扰医患双方的棘手问题。尽管已知高血糖环境会影响骨骼代谢，但骨膜——这个包裹在骨骼表面、富含干细胞的重要结构，在糖尿病性骨愈合障碍中的具体作用机制仍如"黑箱"般未被揭开。更令人困惑的是，传统促愈合因子如BMP2在糖尿病模型中效果有限，暗示可能存在尚未发现的调控网络。

浙江大学的研究团队通过创新的单细胞测序技术，在db/db小鼠模型中揭开了这一科学谜团。他们发现糖尿病小鼠的骨膜中存在显著的Wnt信号通路下调，而一种名为FGL2的分泌蛋白竟能通过调控细胞能量工厂——线粒体的功能，直接影响骨膜细胞的增殖能力。这项发表于《Cell Communication and Signaling》的研究，不仅绘制了首个糖尿病骨膜单细胞图谱，更发现了FGL2-mTORC1这一全新的调控轴，为开发针对性治疗策略提供了理论依据。

研究主要采用以下关键技术：单细胞RNA测序分析骨膜细胞异质性；显微CT(μCT)量化骨微结构；动态组织形态计量学评估骨形成率；CRISPR-Cas9基因编辑验证信号通路；以及免疫荧光追踪细胞增殖。人类骨膜样本来自2例T2DM患者手术废弃物，小鼠实验使用12周龄db/db模型。

【Decreased bone mass in type 2 diabetic mice】

通过μCT和动态标记证实，db/db小鼠表现出典型的骨质疏松表型：皮质骨厚度减少30%，骨小梁体积下降40%。组织形态学显示其骨形成率(BFR)显著降低，而破骨细胞数量减少50%，说明骨形成缺陷是主要致病因素。

【Altered periosteal cell composition in type 2 diabetic mice】

单细胞测序鉴定出13个骨膜细胞亚群，发现糖尿病组成骨细胞比例减少25%。GO分析显示Wnt通路活性降低60%，这可能是皮质骨变薄的分子基础。

【Delayed bone healing and impaired periosteal response】

钻孔模型显示db/db小鼠新骨形成减少70%，术后7天骨膜厚度仅为对照组的1/3。EdU标记证实增殖细胞减少80%，而损伤诱导的纤维源性细胞(IIFC)激活受阻。

【FGL2-mediated activation of the mTOR signaling pathway】

机制研究发现FGL2在正常糖浓度下能通过mTORC1-S6通路促进骨膜细胞增殖2倍，但高糖环境完全阻断此效应。线粒体追踪显示FGL2可使线粒体形态从点状变为丝状，提示其调控能量代谢。

这项研究首次系统阐明了T2DM环境下骨膜细胞的动态变化规律：糖尿病通过抑制Wnt通路减少骨膜干细胞库，而高血糖又使FGL2丧失促增殖功能，形成"双重打击"。特别值得注意的是，损伤诱导的纤维源性细胞(IIFC)在两种骨化方式中都扮演关键角色，这为开发广谱促愈合疗法指明了方向。研究提出的FGL2-mTORC1调控轴，不仅丰富了糖尿病骨病的理论体系，更为临床转化提供了潜在靶点——未来或可通过调节该通路改善糖尿病患者的骨折预后。

局限性在于db/db模型不能完全模拟人类T2DM病程，且钻孔模型主要反映膜内成骨过程。后续研究需在更接近临床的骨折模型中验证这些发现，并探索其他可能参与调控的分泌因子。无论如何，这项工作为理解糖尿病性骨愈合障碍树立了新的里程碑。