【摘 要】
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目的:探讨成骨细胞特异性rictor敲除小鼠骨表型改变及其机制;探讨人群血清Sema3A与骨代谢的相关性。方法:实验组采用成骨细胞特异性rictor敲除小鼠(Rictorob-/-),对照组采用Rictorf/f小鼠,通过双能X线、micro-CT以及组织切片检查观察小鼠骨量及骨微结构的变化;三点弯曲实验分析股骨生物力学性能的改变;通过动态及静态学组织切片分析、血清骨转换指标以及骨组织mRNA表达
【基金项目】
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国家自然科学基金（81370977,81200647）； 上海交通大学医学院博士创新基金（BXJ201410）；
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目的:探讨成骨细胞特异性rictor敲除小鼠骨表型改变及其机制;探讨人群血清Sema3A与骨代谢的相关性。方法:实验组采用成骨细胞特异性rictor敲除小鼠(Rictorob-/-),对照组采用Rictorf/f小鼠,通过双能X线、micro-CT以及组织切片检查观察小鼠骨量及骨微结构的变化;三点弯曲实验分析股骨生物力学性能的改变;通过动态及静态学组织切片分析、血清骨转换指标以及骨组织mRNA表达的检测明确骨转换情况。分离培养Rictorf/f小鼠原代前成骨细胞,感染表达cre的腺病毒将rictor基因敲除,real-time PCR检测成骨分化情况,western blot分析mTORC2信号通路活性变化。为分析血清Sema3A与骨代谢的相关性,我们采用横断面研究,共纳入1012例女性受试者。问卷调查收集受试者基本信息包括骨质疏松性骨折史;双能X线评估腰椎及髋部骨密度;收集空腹血清,分装后冻存于-80℃;ELISA测定受试者血清Sema3A水平,电化学发光法测定血清骨钙素以及I型胶原C末端肽。结果:双能X线扫描显示Rictorob-/-小鼠骨密度显著低于对照小鼠。Micro-CT分析显示Rictorob-/-小鼠股骨中段皮质骨骨密度、面积分数均明显下降,皮质骨变薄;相应地,皮质骨孔隙率及髓腔面积增加。而micro-CT扫描并未发现股骨远端小梁骨密度、体积分数、小梁骨厚度、小梁骨数量及小梁骨分离在两组之间存在显著差异。腰4切片显示Rictorob-/-小鼠小梁骨变薄,而小梁骨体积分数、小梁骨数量及小梁骨分离与对照小鼠相比无明显差异。上述骨骼改变导致Rictorob-/-小鼠股骨生物力学性能受损,最大载荷及刚度均明显降低。腰4小梁骨动态学及静态学分析显示Rictorob-/-小鼠成骨细胞活性降低,表现为骨形成率及矿化沉积率显著延迟,矿化面积及类骨质明显减少,血清骨钙素水平亦明显降低,而成骨细胞面积与对照小鼠相比无差异。对于破骨细胞来说,血清骨吸收指标I型胶原C末端肽在Rictorob-/-小鼠中明显下降,成熟破骨细胞标志基因降钙素受体在Rictorob-/-小鼠颅盖骨及胫骨中表达降低,而腰椎切片破骨细胞数量无显著变化。成骨细胞rictor基因敲除导致成骨分化标志基因表达量降低,mTORC2下游靶蛋白Akt第473位丝氨酸磷酸化水平减少。在我们的人群研究中,相关分析显示,校正年龄后绝经后女性血清Sema3A与骨形成指标骨钙素具有正相关关系（r=0.077,P=0.025）,而与骨吸收指标I型胶原C末端肽、骨密度无任何相关关系。ANOVA分析显示,处于Sema3A水平最高四分位的受试者血清骨钙素水平显著高于Sema3A水平最低四分位的受试者（分别为21.09±0.56ng/ml与19.45±0.44ng/ml,P=0.018）。血清Sema3A水平在骨密度正常、骨量减少以及骨质疏松患者之间无显著差异;同样,血清Sema3A水平在有骨质疏松性骨折患者和无骨质疏松性骨折患者之间亦无显著差异。多元逐步回归分析显示,I型胶原C末端肽、体重指数、肌酐、Sema3A、腰椎1-4骨密度以及年龄是血清骨钙素变化的决定因素（模型调整R2=0.532,P<0.001）。结论:成骨细胞特异性rictor敲除小鼠成骨形成和破骨吸收活性均降低,导致皮质骨微结构受损而对小梁骨影响相对较轻。成骨细胞rictor缺失导致成骨分化受抑伴随mTORC2信号通路活性降低。在绝经后女性中,Sema3A与骨形成指标具有正相关关系,而与骨吸收指标、骨密度以及骨质疏松性骨折无关。
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