Cell Metab | 南方医科大学白晓春/邹志鹏等合作通过综合多组学分析揭示骨因子参与全局动态调控网络

2024-04-05

细胞疗法

引言骨分泌蛋白，称为骨因子，调节骨代谢和全身稳态。然而，关于真正的骨因子和它们的细胞来源是什么以及它们是如何被调节的基本问题仍然不清楚。2024年4月3日，南方医科大学白晓春、邹志鹏及中国科学院深圳先进技术研究院陈棣共同通讯在Cell Metabolism在线发表题为“An integrated multi-omics analysis reveals osteokines involved in global regulation”的研究论文，该研究分析了骨骼和骨骼外组织、成骨细胞(OB)条件培养基、骨髓上清(BMS)和血清，以寻找基础骨因子和那些对衰老和机械加载/卸载有反应的骨因子。通过整合RNA-seq、scRNA-seq和蛋白质组学方法的数据，该研究确定了375个候选骨因子及其对衰老和机械动力学的响应变化。此外，分析了它们在骨中的细胞来源和它们促进的器官间通讯(骨-脑、肝和主动脉)。值得注意的是，衰老的OBs分泌脂肪酸结合蛋白，使衰老向血管平滑肌细胞(VSMCs)传播。综上所述，该研究确定了以前未知的候选骨因子，并在它们之间建立了一个动态的调控网络，从而为进一步研究它们的系统作用提供了宝贵的资源。骨因子是指由骨产生和释放的一组细胞因子或肽，它们随后发挥自分泌、旁分泌和/或内分泌作用。骨是一种高度动态和代谢活跃的组织，在整个生命过程中经历不断的重塑以保持其强健的结构和功能，这一重塑过程涉及破骨细胞骨吸收和成骨细胞骨形成的协调作用。骨细胞(包括OBs细胞、破骨细胞、骨细胞、软骨细胞和骨髓基质细胞[BMSCs])之间广泛的分子通讯是精确调节骨形成和吸收的基本机制。OBs分泌多种骨因子，包括巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)，RANKL/OPG、SEMA3A和WNT5a调节破骨细胞的发生。此外，OBs分泌WNT4以自分泌方式促进骨形成，并以旁分泌方式抑制破骨细胞形成和吸收。骨细胞产生SOST抑制OB分化并促进破骨细胞分化。另一方面，破骨细胞分泌诸如CT-1、S1P、EphrinB2和SEMA4D等骨因子这些骨因子作用于OBs和骨细胞，影响成骨。此外，转化生长因子-β (TGF-β)调节破骨细胞OB串扰，将OB祖细胞募集到骨吸收部位，并促进骨形成。模式图（Credit: Cell Metabolism）近几十年来，骨生物学的重大进展揭示了骨的内分泌功能。骨源性FGF23调节肾脏中磷酸盐稳态的发现首次确立了骨作为内分泌器官的地位骨钙素促进胰岛素分泌和胰腺β细胞增殖，增加男性生育所需的睾酮生物合成，并修复神经变性导致的认知缺陷。另一个有趣的发现是OBs衍生的脂钙素-2 (LCN2)通过下丘脑的黑素皮质素4受体抑制食物摄入并调节葡萄糖水平。还报道了一系列调节骨髓微环境和造血的骨因子，如OBs衍生的CXCL9和骨细胞衍生的白细胞介素(IL)-34。这些发现表明骨因子在骨代谢和全身稳态中起重要作用。然而，现有的研究是有限的，缺乏整合。目前，对于骨因子的基本特征，如存在什么骨因子，从哪类骨细胞分泌骨因子，以及它们如何受环境因素的调节等，还缺乏全面的认识。此外，多组学方法提供了对生物学和疾病更全面的理解，使新的诊断和治疗靶点得以确定。该研究使用大量和单细胞转录组学和蛋白质组学进行了综合分析，以确定可能有助于骨代谢和全身稳态的骨因子。还鉴定了基础骨因子、衰老相关骨因子、机械反应性骨因子和OBs分泌骨因子(OBKs)，定位了它们在骨中的细胞来源，并分析了这些骨因子在器官间的通讯。孟德尔随机化(MR)分析显示，低骨密度(BMD)可能是动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)的潜在因果危险因素。衰老OBs分泌脂肪酸结合蛋白3 (FABP3)，使衰老向血管平滑肌细胞(VSMCs)扩散。总的来说，该研究建立了一个影响骨重塑和全局稳态的骨因子动态网络，为深入研究提供了宝贵的资源。原文链接https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.cmet.2024.03.006责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Nature | 破除传统：为何我们需要重新思考肿瘤的命名方式热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述