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骨质疏松症(Osteoporosis,OP)是一种多发生于老年人的全身性骨骼系统疾病,表现为骨密度和质量降低,骨骼微结构被破坏,进而导致骨脆性增加,骨折风险上升。随着人口老龄化日益严重,骨质疏松症的发病率也越来越高。治疗骨质疏松症的药物主要分为抗骨吸收药物和促骨形成药物。其中抗骨吸收药物能够抑制破骨细胞的生成和活动,从而降低骨重建的速率并逆转由骨吸收大于骨形成而造成的骨暂时性缺失,然而并不能改善骨骼结构的完整性。因此,采用抗骨吸收药物与促骨形成药物相结合的疗法已成为当前临床治疗的热点。甲状旁腺素1-34氨基端片段(PTH1-34)又称特立帕肽,是一种被美国FDA批准的用于治疗骨质疏松的促骨形成药物,能够有效促进骨形成。然而其介导的促骨形成机制尚未完全阐明。在本研究中,我们发现PTH1-34可以通过引起内质网应激反应激活PERK-eIF2α-ATF4信号通路。在PTH处理细胞4-6小时后,内质网应激相关因子如Bip,Chop,Gadd34,Grp94,P4hb和Pdia3等的mRNA水平提高近一倍,PERK-eIF2α-ATF4通路各蛋白表达上升并活化。为验证此通路在调节PTH促成骨细胞分化、增殖中的关键作用,我们首先使用ATF4-siRNA沉默AFT4,结果发现PTH介导的成骨细胞增殖分化受到明显抑制,表现为成骨细胞增殖分化相关因子mRNA量明显下降,碱性磷酸酶活性下降近两倍,矿化能力和骨钙素分泌水平也明显降低。作为ATF4的上游调节分子,在使用ISRIB抑制eIF2α磷酸化后ATF4表达下调,PTH介导的成骨细胞分化、增殖被显著抑制。进一步使用PERK特异性抑制剂AMG’44阻断PERK-eIF2α通路后,ATF4表达下调,PTH介导的成骨细胞增殖和分化受到明显抑制。成骨细胞分化与增殖相关因子的mRNA量均有所下降,碱性磷酸酶活性降低,矿化能力下降,骨钙素分泌降低。为排除抑制剂的非特异效应,我们使用针对PERK的siRNA进一步验证了上述结果。在实验过程中,我们还发现化合物Salubrinal可以通过抑制p-eIF2α的去磷酸化增强PTH介导的成骨细胞增殖与分化。为探索PTH促进PERK蛋白表达的潜在机制,首先我们发现PTH能增加PERK蛋白稳定性。其次,HSP90作为PERK的潜在相互作用蛋白,PTH处理能增加HSP90与PERK的蛋白-蛋白相互作用。最后,HSP90的抑制剂格尔德霉素(Geldanamycin;GA)处理MC3T3-E1细胞后,PERK的蛋白量明显下降,由PTH介导的成骨细胞的增殖分化也受到抑制。总之,我们的研究结果表明PERK-eIF2α-ATF4通路在调控PTH作用下成骨细胞增殖、分化中的关键作用。我们的研究提示PTH在成骨细胞中通过HSP90调控PERK蛋白稳定性,并激活内质网应激相关PERK-eIF2α-ATF4信号通路,进而调控多种骨形成关键基因表达,促进成骨细胞的增殖分化。