??? 1月15日，中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）鄒衛(wèi)國研究員在國際學術期刊Nature Communications上在線發(fā)表文章“Mechanical sensing protein PIEZO1 regulates bone homeostasis via osteoblast-osteoclast crosstalk”。該研究報道了機械力敏感通道蛋白PIEZO1在成骨系細胞中通過YAP調控胞外基質，進而抑制破骨細胞的形成，維持骨骼重塑穩(wěn)態(tài)。

??????? 人類的骨骼系統(tǒng)能夠為整個身體提供機械框架。十九世紀，德國醫(yī)師和解剖學家Julius Wolff（1839-1902）提出了沃夫（Wolff）法則：指出在高壓力的區(qū)域骨頭會生長，而在低壓力環(huán)境會被吸收。上世紀60年代，美國著名骨外科醫(yī)生Harold Frost在Utah Paradigm中重申了沃夫法則并首次提出了“Mechanostat”的概念： 骨骼系統(tǒng)能夠感受力學因素，并且能夠釋放出生物信號，反過來調節(jié)骨骼的生理構造。近半個世紀以來Mechanostat只是一個概念，骨生物學領域內并沒有鑒定出具體的Mechanostat分子，更沒有深入探究其具體的分子細胞機制。

??????? 鄒衛(wèi)國研究組研究發(fā)現在成骨譜系細胞中敲除機械力敏感離子通道PIEZO1后小鼠骨量降低并發(fā)生承重骨多處自發(fā)性骨折。進一步分析發(fā)現Piezo1缺陷小鼠的骨形成率變化不明顯，但是破骨細胞的骨吸收能力顯著增強。利用后肢懸吊模擬失重模型發(fā)現Piezo1缺陷小鼠對失重引起的破骨細胞活性增強和骨量的丟失不敏感。這些結果提示PIEZO1可通過介導骨中的機械力轉導影響成骨細胞-破骨細胞的交流。在機制上，他們的研究揭示了PIEZO1可以響應機械應力，調節(jié)成骨譜系細胞中基質蛋白，主要是Col2α1和Col9α2的表達，進而影響破骨細胞分化。除此之外，本研究還發(fā)現Piezo1缺陷小鼠中的YAP出核增多，增強YAP的活性可以促進Col2α1和Col9α2的表達，從而回復由于成骨細胞中Piezo1缺失導致的破骨分化的增強。綜上所述，此項研究發(fā)現PIEZO1能夠在成骨譜系細胞中感應機械應力，通過YAP-膠原途徑調節(jié)破骨細胞活性從而調節(jié)骨穩(wěn)態(tài)。明確提出力敏感離子通道蛋白-Piezo1是主要的Mechanostat分子。此項研究為了解機械應力如何調節(jié)骨形成和骨吸收之間的平衡提供了新的思路，為廢用骨質疏松癥的治療提供新的策略。同時，對于克服宇航員在太空旅行失重條件下的骨丟失提供了前瞻性的思考。

??????? 該項研究工作在鄒衛(wèi)國研究員的指導下，由其博士研究生王麗君等人完成。該研究成果得到了國家自然科學基金委、中科院先導B項目以及國家航天中心等經費的支持。該工作的數據收集還得到了分子細胞中心公共技術服務中心動物實驗技術平臺、分子生物學技術平臺和細胞分析技術平臺等的支持。

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