骨质疏松症是一种全身性骨骼疾病,其特征是骨量降低和骨组织微结构的退化,继而引发骨骼脆性增加和骨折风险增大。骨质疏松性骨折将消耗巨大的医疗和财政资源。机体通过不断进行骨重塑来维持骨稳态,该过程中破骨细胞分解旧骨质,成骨细胞负责骨质重建。骨细胞是骨组织中数量最多的细胞,可以分泌表达多个重要的骨源性因子,如RANKL、OPG、Sclerostin等调节破骨细胞和成骨细胞的形成和功能。但是目前为止,调控骨细胞功能和存活的关键因子尚不清晰。PINCH蛋白是重要的粘附因子。哺乳动物细胞具有两种功能性PINCH蛋白:PINCH1和PINCH2,它们在细胞骨架组织和细胞外基质粘附、迁移、增殖和存活中发挥重要作用。但PINCH1和PINCH2在调节骨稳态中的作用尚未明确。因此,本文将深入研究PINCH对骨稳态的调控,以期获得骨质疏松的预防和治疗策略的新线索。本文以骨细胞Pinch敲除的小鼠模型为研究对象分析Pinch在调控骨稳态中的作用。使用Micro-CT分析该动物模型的骨量,发现骨细胞Pinch缺失会导致小鼠骨量特别是骨密度降低。骨量受成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收的共同影响。在研究中发现,钙黄绿素实验结果证实骨细胞Pinch缺失会导致明显的骨形成速率下降即骨细胞Pinch缺失会导致小鼠成骨细胞功能发生改变。TRAP染色的结果显示,破骨细胞的活性在实验组与对照组直接无差异,即骨细胞Pinch缺失并不影响骨吸收,尽管骨细胞Pinch缺失会导致Rankl表达上调,但Opg也出现了等比例的上调。骨细胞中单独敲除Pinch1或者全身敲除Pinch2对骨量均无影响,提示Pinch1和Pinch2在调控骨稳态的过程中存在功能代偿。骨细胞Pinch缺失小鼠的骨丢失是由于骨形成的改变导致的。本文进一步了研究Pinch调控骨稳态的分子机制。结果显示,Pinch1可以与Igf1r直接结合,这一定程度上影响Sclerostin的表达。我们同时在体外验证了这个结果,在MLO-Y4细胞中使用CRISPR-Cas9的技术敲出了Pinch1得到了同样的结果。骨细胞中Sclerostin的高表达只在骨骼局部,这一方面影响骨髓间充质干细胞的分化,使其成脂分化能力增强,成骨分化能力减弱。骨髓间充质干细胞的这种变化可能是由于骨髓间充质干细胞中Yap1/Taz表达量降低导致。另一方面骨细胞Pinch缺失抑制了原代成骨细胞中的Wnt/β-Catenin信号通路,Wnt/β-Catenin信号通路是调控骨形成最重要的信号通路之一。就骨细胞本身而言,Pinch缺失导致细胞凋亡增加但并不影响骨细胞的自噬,这是整合蛋白的表达降低影响的。骨细胞是长骨的机械感应装置,机械应力是维持骨稳态的重要因素。为研究Pinch是否参与骨细胞的机械信号传导,我们采用了小鼠后肢减载和尺骨加力两个模型。在小鼠后肢减载模型中,骨细胞Pinch缺失小鼠出现了更严重的骨丢失。在小鼠尺骨加力模型中,对照组小鼠的皮质骨受机械力的刺激会出现骨基质厚度增加,但是这种改变在骨细胞Pinch缺失小鼠中被削弱。小鼠尺骨加力后,对照组小鼠骨形成能力增强的表型在实验组中丢失。这些结果均提示骨细胞Pinch缺失后,骨细胞对机械信号的响应变弱。综上所述,本文阐述了Pinch蛋白在调节骨稳态中起关键作用,本研究的成果提示骨细胞Pinch蛋白可作为防治骨质疏松症的潜在靶分子。