Mechanical sensing protein PIEZO1 regulates bone homeostasis via osteoblast-osteoclast crosstalk.

机械感应蛋白PIEZO1通过成骨细胞-破骨细胞串扰调节骨稳态

[J] .Nat Commun, 2020, 11: 282.

　　背景：Wolff定律和骨生理学的犹他范式指出，骨骼结构可以适应机械负荷。这些模型预测了将机械力引起的应变与骨骼重塑联系起来的机械稳定器的存在。机械负荷可以调节骨形成与吸收之间的平衡，协调骨骼重塑。而机械感应蛋白Piezo1可以感知各种机械应力，但它是否可以响应机械负荷来调节骨骼重塑还尚未清楚。

　　目的：旨在从基因表达、机械水平等方面探讨Piezo1与骨量减少和自发性骨折之间的联系，进一步了解并开发针对性治疗骨质疏松症的靶向治疗方法。

　　方案：将Piezo1^fl/fl 小鼠与Prx1^Cre小鼠杂交，生成Piezo1敲除小鼠模型，检测小鼠的基因表达与机械负荷情况。

　　结果：成骨细胞中的Piezo1是必需的，以感测机械负荷并通过调节破骨细胞的数量和吸收活性来调节骨量。成骨细胞中的Piezo1缺乏可导致骨量减少和自发性骨折、骨吸收增加。破骨细胞Piezo1缺乏不影响骨量。此外，Piezo1缺陷小鼠对后肢卸载引起的进一步骨丢失和骨吸收具有抵抗力，表明Piezo1可以响应机械力而影响成骨细胞-破骨细胞串扰。在机械水平上，响应机械负荷，成骨细胞中的Piezo1控制II型和IX型胶原的YAP依赖性表达。反过来，这些胶原同工型调节破骨细胞分化。

　　结论：PIEZO1在成骨细胞中通过感知机械负荷来充当骨骼重塑的调节剂，通过成骨细胞-破骨细胞串扰调节骨稳态。

编译 刘家明

南昌大学第一附属医院骨科