背景破骨细胞是目前已知的唯一具有骨吸收作用的细胞,研究其分化形成对认识骨质疏松病理机制有重要作用。破骨细胞的分化形成遵循分子生物学的中心法则，即遗传信息从DNA经转录后传递给RNA,RNA再经过翻译将信息传递到蛋白质,最后蛋白又反过来协助前两个过程。从DNA、RNA、蛋白质三个层面对破骨细胞分化形成进行整体研究,将对骨质疏松病理机制有一个完整全面的认识。因此,我们利用蛋白质组学及Meta分析等研究方法从DNA、RNA和蛋白质水平上对骨质疏松分子机制进行研究。方法和目的1.利用定量蛋白质组学比较低血清(1%FBS)和正常血清(10% FBS)培养条件下生成的破骨细胞的差异,探索低血清培养条件是否可用于体外破骨细胞培养。2.利用定量蛋白质组学和生物信息学对雌激素调控破骨细胞分化形成的分子信号通路进行高通量分析研究。3.检索PubMed、Cochrane Library、Web of Science以及中国知网数据库中所有关于AluI基因多态性与BMD的相关研究,提取其中的相关数据并进行Meta分析。4.利用蛋白质组学技术对破骨细胞分化形成过程中组蛋白H3球状结构域79位赖氨酸单甲基化(H3K79me)的变化情况进行研究。结果1.相较于10% FBS条件,1% FBS条件下培养的RAW264.7细胞内有100种蛋白的表达量发生显著变化,其中71种表达下降,29种表达上调；分子信号通路富集分析发现ETC通路和氧化磷酸化信号通路明显受到抑制,但破骨细胞分化信号通路并不受影响。2.经雌激素处理之后,破骨细胞内124种蛋白表达上调,231种蛋白表达下调。生物信息学分析结果显示雌激素参与调控破骨细胞内的77条分子信号通路,包括已报道证实的破骨细胞分化经典分子信号通路和尚未报道的分子信号通路。3.在男性人群中,CC基因型与CT/TT基因型之间的腰椎椎体和股骨颈BMD无统计学差异；在女性人群中,CC基因型与CT/TT基因型之间的BMD也无差异。将研究对象进行亚组分析发现：在中国人群中,CC基因型与CT/TT基因型之间BMD无明显差异；在中国南方人群中,CC基因型与CT/TT基因型之间BMD也无显著差异；但在中国北方人群中,CC基因型的腰椎椎体BMD显著高于CT/TT基因型,而CC基因型的股骨颈BMD却低于CT/TT基因型；在中国北方女性中,CC基因型的腰椎椎体BMD明显高于CT/TT基因型，但是CC基因型与CT基因型之间BMD无差异；在中国南方女性中,CC基因型与CT/TT基因型之间BMD也无统计学差异。4.RAW264.7细胞在RANKL诱导下分化成为破骨细胞后,H3K79me水平显著升高；H3K79甲基转移酶DOT1的抑制剂EPZ004777不影响成熟破骨细胞的形成,但显著抑制破骨细胞的骨吸收能力。结论1.低血清培养条件可用于破骨细胞分化及形成的研究。2.我们的结果证实雌激素通过促进破骨细胞凋亡、抑制破骨细胞的分化及极化来抑制破骨细胞形成；此外雌激素还可能通过其他分子信号通路抑制破骨细胞形成。3.在中国北方人群中,AluI基因多态性与BMD具有相关性,CC基因型具有较高的腰椎椎体BMD,但是股骨颈BMD却较低,但AluI基因多态性是否可作为检测骨质疏松危险性的标志仍需进一步的研究。4.H3K79的单甲基化修饰参与调控破骨细胞骨吸收,可能作为骨质疏松的诊断和药物治疗的新靶点。