自噬基因Beclin-1缺失对骨微环境结构和力学性能的影响

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传统意义上人们对骨重塑的理解是成骨细胞和破骨细胞的共同作用,但是骨细胞直接参与骨质量的维持作用却一直被忽视。骨细胞及其树突在骨基质中通过骨陷窝-小管系统(Lacunar-Canalicular System,LCS)跨越整个骨基质,与其他邻近骨细胞、成骨细胞、破骨细胞和血管等组织细胞直接交流,这使得骨细胞能够协调各种细胞间的活动,以适应机械需要和激素变化。骨细胞除了通过调节成骨细胞和破骨细胞间接参与维护骨质量外,还具有直接影响骨质量的功能。在这个过程中,骨细胞通过分泌一些信号分子,吸收并替换局部骨基质有机成分及矿物质,来重建其骨基质,这个过程即骨陷窝-小管重塑(Perilacunar-canalicular Remodeling,PLR)。在本研究中,与WT小鼠相比,本研究发现Beclin-1+/-小鼠在骨密度没有改变的情况下,力学性能显著下降,因此本研究从骨细胞微环境的角度出发,通过组织形态计量学、透射电镜、扫描电镜等方法发现骨陷窝-小管网络及其微结构被破坏,骨细胞的凋亡增加,骨细胞对胞周基质(Pericellular Matrix,PCM)的调节出现异常,PCM区域由于吸收作用的增强出现明显扩张,并探讨吸收作用增强的机制是由于骨细胞PCM区域的酸化增强、钙流失加重。说明骨细胞的骨陷窝-小管系统微结构受损参与影响了Beclin-1+/-小鼠的骨脆性,导致其力学性能下降,可能是代谢性骨病易发脆性骨折的重要因素之一。
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