十月17,2017

与年龄有关的骨质流失的机制

乍看上去

  • 在老鼠身上进行的实验揭示了可能有助于解释老年人骨骼变弱的机制。
  • 对这些过程的更好理解将为制定新疗法以减少与年龄有关的骨质流失的策略提供信息。
老鼠骨头 相比之下,来自Cbfβ缺陷型小鼠的骨骼是顶部对照小鼠的骨骼。右列显示左侧突出显示区域的更高放大倍数。缺乏Cbfβ的图像显示出骨密度降低和更多的白色圆形脂肪细胞。阿拉巴马大学伯明翰分校

骨骼由充满骨细胞的矿物质和蛋白质支架组成。这种结构不断地被破坏和更新。当骨质流失速度超过置换速度时,骨骼变弱,最终导致骨质疏松症。许多因素均可导致骨质疏松,包括衰老,某些药物和荷尔蒙变化。

成骨细胞是构成骨骼的细胞,源自骨髓中的间充质干细胞。这些骨骼干细胞还可以产生其他类型的细胞,包括脂肪细胞。与年轻人相比,老年人的骨髓具有更少的造骨成骨细胞和更多的脂肪细胞。但是,导致这些变化的机制尚不清楚。

Drs。博士领导的研究小组。伯明翰阿拉巴马大学的李益平和陈伟一直在研究确定骨髓间充质干细胞是否发育或“分化”为成骨细胞或脂肪细胞的信号。在过去的工作中,研究小组发现一种名为Cbfβ的蛋白质与成骨细胞分化有关。 Cbfβ也参与骨骼发育和骨折愈合。

在当前的研究中,研究小组探索了Cbfβ如何影响小鼠骨髓干细胞的分化。他们在成骨细胞发育的三个不同阶段删除了Cbfβ基因:在间充质干细胞,中间阶段和早期成骨细胞中。这项工作是由美国国立卫生研究院国家关节炎与肌肉骨骼和皮肤病研究所(NIAMS)和美国国家牙科与颅面研究所(NIDCR)资助的。结果出现在 美国国家科学院院刊 在2017年9月19日。

在分化的所有三个阶段,Cbfβ缺乏会降低小鼠的骨密度,并显着增加其骨髓脂肪含量。进一步的测试证实,Cbfβ缺陷型小鼠的骨髓中脂肪细胞多于对照小鼠。 Cbfβ缺陷型小鼠的骨骼类似于老年对照小鼠的骨骼。老年对照组小鼠的Cbfβ水平也显着低于年轻对照组小鼠。这些结果表明,Cbfβ的下降可能与年龄相关的从成骨细胞向脂肪细胞生成的转变有关。

一系列实验室实验证实,如果没有Cbfβ,成骨细胞分化的任何阶段的细胞都可以转换成脂肪细胞。 Cbfβ通过称为Wnt /β-catenin的重要细胞信号通路抑制脂肪细胞形成。它还抑制一种调节脂肪细胞形成的基因的表达,该基因称为 c /ebpα。研究小组表明,Cbfβ通过这两种机制在维持成骨细胞谱系中起着至关重要的作用。

“我们的数据详细说明了导致祖细胞和早期成骨细胞产生脂肪细胞而不是产生骨细胞的潜在途径,”李说。 “他们还暗示,维持Cbfβ可能是预防人们与年龄相关的骨质疏松症的有效方法。”但是,这个想法仍然需要在人类中进行检验。

—哈里森·温(Harrison Wein)博士

相关链接

参考文献: Cbfβ通过增强β-catenin信号传导并抑制成脂基因表达来控制成骨-脂肪细胞谱系的定向。 吴M,王Y,邵建忠,王J,陈伟,李玉平。 美国国家科学研究院。 2017年9月19日; 114(38):10119-10124。 doi:10.1073 / pnas.1619294114。 Epub 2017年9月1日。PMID:28886430。

资金: 美国国立卫生研究院(NIH)的关节炎,肌肉骨骼和皮肤病研究所(NIAMS)和美国国家牙科和颅面研究所(NIDCR)。