衰老性骨量流失一直是骨质疏松的重要病因,而其发生发展过程中存在着两性差异。男性占骨质疏松性骨折病例的39%,造成的经济损失不可忽视。但男性骨骼衰老的分子机制仍是一个尚未明确的问题。
2024年12月16日,华中科技大学陈莉莉教授独立通讯,尹盈、唐清明共同第一作者在 Journal of Clinical Investigation (IF=13.3) 在线发表题为"Endothelial BMAL1 decline during aging leads to bone loss by destabilizing extracellular fibrillin-1" 的研究论文。该研究发现骨髓血管内皮细胞的BMAL1在雄性小鼠骨骼衰老进程中起着重要作用,通过细胞外基质蛋白酶THSD4和ADAMTS4调控胞外基质骨架纤维蛋白FBN1,并影响下游TGF-β/SMAD3信号通路,干预骨髓间充质干细胞功能。
本研究发现骨骼老化伴随昼夜节律核心蛋白BMAL1下降这一标志性现象,并证实BMAL1在延缓骨衰老的进程发挥着重要的作用。研究人员分析单细胞测序数据发现BMAL1在骨髓血管内皮细胞中表达丰度较高,并通过构建内皮细胞特异性Bmal1敲除小鼠验证内皮细胞BMAL1对骨衰老的重要影响。随后,研究结果表明骨髓血管内皮细胞Bmal1通过调节两种细胞外基质蛋白酶THSD4和ADAMTS之间的平衡,来维持细胞外基质微纤维尤其是原纤维蛋白FBN1的稳定性。内皮细胞BMAL1增龄性表达下降导致胞外FBN1过度降解,其附着的TGF-β从细胞外基质中大量游离出来,导致TGF-β/SMAD3信号通路的持续激活,引发骨髓间充质干细胞耗竭。于此同时,游离的TGF-β可促进破骨细胞的形成。这些现象最终加速雄性小鼠在自然衰老过程中骨质流失。研究人员也探索了雌性成年小鼠缺失血管内皮BMAL1的表现,发现其骨量流失现象不如雄性小鼠明显。这项研究凸显了骨衰老机制中的性别差异,强调了生物节律系统在骨衰老中的关键作用,揭示了骨髓内皮细胞BMAL1通过THSD4和ADAMTS4维持骨基质稳态来延缓骨衰老的分子机制,为对抗年龄相关的骨质流失提供新的治疗靶点。—END—
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