成像表观遗传机制，帮助骨吸收细胞处理氧应激

随着未来生命科学研究的到来，监测活体动物的生物参数的挑战。同志社大学(Doshisha University)的科学家已经开发出一种先进的成像技术来测量活体动物组织中的氧气浓度。他们能够在不同条件下测量破骨细胞(参与骨吸收的巨细胞)的氧合，并确定在氧张力的生理范围内，涉及氧介导的DNA甲基化的破骨细胞形成途径。

　　

   

   

图片:同志社大学的科学家使用双光子磷光生命成像显微镜来测量活老鼠破骨细胞中的氧浓度。通过活氧测量，他们进一步确定了一种通过氧介导的DNA甲基化诱导破骨细胞形成的新反应。

毫无疑问，未来的生命科学一定会有技术，可以实时测量生物的生物参数。这绝对有助于监测组织的动态平衡。这种体内平衡的一个重要组成部分是组织氧浓度。

 

在常氧条件下，组织有足够的氧气维持生物功能。但是在低氧条件下——在现实生活中，在高海拔旅行或窒息时导致的缺氧状态——组织可能没有足够的氧气来维持这种状态。这会引发缺氧反应。参与的细胞可能激活机制，以确保减轻缺氧。

 

为了进一步探索细胞对活体中不同氧浓度的复杂反应，作为未来的第一步，来自京都社社大学的科学家已经成功开发了一种先进的成像技术，包括双光子磷光终身成像显微镜。他们将这种显微镜技术应用于活鼠体内，测量被称为破骨细胞的多核巨细胞内的氧浓度，这种细胞有助于骨吸收。他们的研究结果已作为一篇研究文章发表在EMBO报告上。

 

同志社大学生命与医学科学研究生院的Keizo Nishikawa教授是这项研究的第一作者，他解释了他们研究背后的动机，因此:“通过这项研究，我们提出了一种新的方法，通过精确测量生物组织深处的生物分子浓度，来理解生物体的生理机制。我们相信我们的研究是生命科学的第一次定量研究尝试，类似于物理和化学科学中应用数学来理解自然现象的研究。”

 

因此，通过他们的工作，科学家们能够确定活鼠破骨细胞内氧张力的生理范围，他们注意到，在低氧和常氧条件下，氧张力分别为17.4至36.4 mmHg。这意味着在破骨细胞中，生理常氧相当于5%的氧气，缺氧相当于2%的氧气。

 

此外，他们对骨组织缺氧条件的独立分析表明，缺氧严重限制了破骨细胞的形成或新破骨细胞的生长过程。此外，他们能够识别缺氧干扰10 - 11易位(TET)酶的活性，而这些酶通过氧依赖性DNA甲基化在破骨细胞形成中发挥重要作用。因此，科学家们认为，在破骨细胞含氧量为2%的条件下，破骨细胞的形成可能受到能量代谢和缺氧诱导因子活性的限制。

 

总的来说，这项研究不仅提出了一种新的成像技术来测量氧浓度，而且还破译了参与破骨细胞形成的关键分子机制。TET酶在氧张力生理范围内调节破骨细胞发生的重要性可能有助于阐明迄今未报道的氧扰动生理反应机制。西川教授进一步希望:“我们希望我们的发现能应用于预测体内平衡紊乱和疾病发病的新医学技术。”

 

通过细胞感知氧气的重要性及其对其可用性的适应，通过2019年诺贝尔生理学或医学奖得到了应有的认可。同志社大学(Doshisha University)的科学家们目前进行的研究，有望为这一不断增长的知识体系增添新的内容，了解是什么构成了使我们所有人存活的典型细胞机制。

文章标题

Osteoclasts adapt to physioxia perturbation through DNA demethylation