Megakaryocytic Lineage Beclin 1: A Hidden Regulator of Bone Mass and Platelet Function

为探究巨核细胞系细胞与骨骼系统的关系，研究人员敲除小鼠巨核细胞系 Becn1 基因，发现其不影响血小板止血，却调控雄性小鼠骨量。

　　在人体这个复杂的 “小宇宙” 里，血小板和骨骼看似 “井水不犯河水”，一个忙着止血，守护血管的 “和平”；一个支撑身体，是人体的 “钢筋铁骨”。但随着研究的深入，科学家们发现，它们之间似乎有着千丝万缕的联系。血小板源于骨髓和肺中的巨核细胞（MKs），以往大家都觉得它主要管止血，可后来研究发现，它还参与免疫反应、癌症发展等过程，甚至在骨骼健康方面也可能有作用。比如富含血小板的血浆（PRP）能促进骨愈合，增加骨密度。而 Beclin 1（Becn1）作为哺乳动物自噬的关键调节因子，在各种生理过程中都有它的身影，可它在巨核细胞系细胞里到底起什么作用，和骨骼健康又有啥关系呢？这成了科学家们亟待解开的谜题。

为了弄清楚这些问题，苏州大学的研究人员展开了深入研究。他们通过构建条件性基因敲除小鼠模型，对巨核细胞系细胞中的 Becn1 基因进行 “改造”，观察一系列生理变化。最终发现，巨核细胞系的 Becn1 在局部对血小板止血来说并非必需，但它能通过调节性激素结合球蛋白（SHBG）和游离睾酮（FT）的水平，在远处影响雄性小鼠的骨量平衡。这一重要发现为我们理解骨骼健康的调控机制打开了新的窗口，相关研究成果发表在《Bone Research》上。

研究人员在这项研究中运用了多种技术方法。在小鼠模型构建方面，将 Pf4-iCre 小鼠与 Becn1^flox小鼠杂交，得到巨核细胞系 Becn1 基因敲除小鼠（Becn1^f/f;Pf4-iCre），同时构建了其他特定基因敲除或过表达的小鼠模型用于对比研究。利用蛋白质组学技术，分析血小板蛋白质表达变化，探究 Becn1 对血小板的影响。通过基因表达分析，包括 RNA 测序（RNA-Seq）和定量逆转录聚合酶链反应（RT-qPCR），研究基因表达的改变。此外，还运用了流式细胞术、免疫印迹（Western blotting）、免疫荧光分析等技术检测细胞和分子水平的变化。

下面来看看具体的研究结果：

• Becn1 基因敲除影响血小板自噬相关蛋白表达：研究人员将 Becn1^flox小鼠与 Pf4-iCre 小鼠杂交获得 Becn1^f/f;Pf4-iCre 小鼠。通过基因分型、mRNA 和蛋白质水平检测，证实成功敲除巨核细胞系的 Becn1。蛋白质组学分析发现，敲除 Becn1 后，血小板中仅 4 种自噬相关蛋白表达上调，基因集富集分析（GSEA）也显示血小板自噬发生显著变化，且敲除 Becn1 抑制了血小板的基础自噬。
• Becn1 基因敲除不影响巨核细胞生成：研究人员研究发现，敲除 Becn1 后，骨髓、肺和脾脏中的巨核细胞祖细胞（MKPs）和巨核细胞数量、百分比以及巨核细胞的倍性均无显著变化，转录组测序结果也表明，Becn1 缺失对巨核细胞分化和发育相关基因的表达没有明显影响，这说明 Becn1 基因敲除不影响巨核细胞生成。
• Becn1 基因敲除不影响血小板寿命和功能：研究人员通过一系列实验研究发现，敲除 Becn1 后，血小板对凋亡诱导的敏感性、寿命、外周血小板计数、聚集能力、黏附能力、凝血块回缩能力以及止血功能均未受影响，蛋白质组学分析也显示，参与补体和凝血级联反应途径的蛋白质无变化，表明血小板的寿命和功能不受 Becn1 条件性敲除的影响。
• 非巨核细胞系 Becn1 基因敲除损害血小板形成和功能：与全身组成性单等位基因敲除小鼠（Becn1^+/?）研究结果不同，本研究中条件性基因敲除小鼠（Becn1^f/f;Pf4-iCre）的血小板形成和功能未受影响。但构建的另一种在多种组织（包括整个造血谱系）敲除 Becn1 的小鼠模型（Becn1^f/f;Mx1-Cre）出现外周血小板计数减少、巨核细胞生成受损、血小板聚集功能缺陷和出血时间延长等问题，说明非巨核细胞系的 Becn1 敲除可能是导致血小板形成和功能受损的原因。
• 巨核细胞系 Becn1 负向调节雄性小鼠骨量：对雄性 Becn1^f/f;Pf4-iCre 小鼠进行研究，发现其骨量增加、矿化改善、骨微观结构和质量提升。骨髓移植实验进一步证实，巨核细胞系和血小板中 Becn1 的缺失会促进雄性小鼠骨形成和增加骨量。而构建的巨核细胞系 Becn1 过表达小鼠模型则出现骨量减少的情况，且血小板特异性缺失 Atg5 或 Atg7 不影响骨量，表明 Becn1 在巨核细胞系细胞中独立于自噬调节骨量。
• 巨核细胞系 Becn1 通过调节 FT 影响骨代谢：研究人员发现，敲除巨核细胞系 Becn1 的雄性小鼠血清中 FT 水平升高，促进成骨细胞活性、抑制破骨细胞活性，进而增加骨量；而巨核细胞系 Becn1 过表达则降低 FT 水平，减少骨量。双侧睾丸切除术（ORX）小鼠模型实验表明，降低 FT 水平会减少 Becn1^f/f;Pf4-iCre 小鼠的骨量，证明 Becn1 通过调节 FT 水平来调控骨量。
• 巨核细胞系 Becn1 通过 SHBG-FT 轴调节骨量：研究人员发现，敲除巨核细胞系 Becn1 的雄性小鼠血清 SHBG 水平降低，而巨核细胞系 Becn1 过表达则使 SHBG 水平升高。构建肝脏组织特异性 SHBG 过表达小鼠模型，发现其血清 SHBG 水平升高、FT 水平降低，骨量减少。给予二甲双胍处理增加 SHBG 水平后，FT 水平降低，骨量恢复正常，表明 Becn1 通过调节 SHBG-FT 轴来影响骨量。

综合上述研究，巨核细胞系的 Becn1 在局部对血小板止血无明显作用，但在远处对雄性小鼠骨量有着重要的调节作用。它通过影响 SHBG 和 FT 水平，调控成骨细胞和破骨细胞的活性，进而平衡骨生长。这一发现揭示了巨核细胞系细胞调节骨稳态的新机制，为改善骨骼健康提供了新的潜在靶点，让我们对骨骼健康的调控有了更深入的认识，有望为相关骨骼疾病的治疗开辟新的道路。不过，目前仍有一些问题有待进一步研究，比如 Becn1 究竟如何在分子水平上调节 SHBG-FT 轴来影响骨稳态，未来还需要更多的研究来深入探索 。