核法尼醇X受体通过稳定RUNX2促进成骨细胞分化以对抗骨质流失的分子机制研究

本研究针对骨质疏松治疗中成骨细胞分化调控机制不明的关键问题，揭示了核受体FXR通过抑制Thoc6介导的RUNX2泛素化降解，促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨细胞分化的新机制。研究人员采用条件性基因敲除小鼠模型和药物干预实验，证实FXR激动剂奥贝胆酸(OCA)可显著改善卵巢切除(OVX)小鼠的骨丢失，为骨质疏松的靶向治疗提供了新策略。

　　

骨骼稳态的维持依赖于成骨细胞介导的骨形成与破骨细胞介导的骨吸收之间的精密平衡。随着人口老龄化加剧，骨质疏松已成为困扰全球的重大健康问题，其特征是骨量减少和骨微结构破坏，尤其好发于绝经后女性。尽管目前已有双膦酸盐等抗骨吸收药物和甲状旁腺激素等促骨形成药物，但长期使用带来的副作用限制了其临床应用。因此，探索新的骨形成调控靶点具有重要临床意义。核受体(NRs)家族在骨代谢调控中扮演关键角色，其中法尼醇X受体(FXR/NR1H4)作为胆汁酸激活的核受体，虽在脂质代谢领域研究较多，但其在骨稳态中的作用机制尚不明确。

河北医科大学第三医院骨科研究所的研究团队在《Bone Research》发表的重要成果，系统阐明了FXR通过调控RUNX2蛋白稳定性促进成骨细胞分化的分子机制。研究人员采用RNA测序技术发现FXR在BMSCs成骨分化过程中特异性上调，通过构建Prx1-cre;FXR^fl/fl条件性基因敲除小鼠，首次证实FXR缺失会导致小鼠骨骼发育迟缓和骨质疏松表型。micro-CT分析显示敲除小鼠骨小梁数量(Tb.N)和厚度(Tb.Th)显著降低，骨形成率(BFR)下降，但破骨细胞活性未受影响。

关键技术方法包括：①条件性基因敲除小鼠模型构建（Prx1-cre、Ctsk-cre和OCN-cre三种谱系特异性敲除）；②RNA测序分析BMSCs分化过程中的基因表达谱；③蛋白质稳定性检测（环己酰亚胺追踪实验）；④免疫共沉淀结合质谱技术筛选RUNX2互作蛋白；⑤双荧光素酶报告基因系统分析启动子活性；⑥卵巢切除(OVX)小鼠模型进行药物干预实验。

FXR在成骨分化和骨形成中的表达

RNA测序显示FXR在BMSCs成骨分化过程中特异性上调，与RUNX2、Sp7等成骨标志物表达趋势一致。小鼠胚胎发育过程中，FXR在股骨中的表达呈时间依赖性增加，提示其在骨形成中的生理作用。

MSCs中FXR缺失导致骨发育迟缓和骨质疏松

Prx1-cre;FXR^fl/fl小鼠表现出颅骨、锁骨和四肢骨化延迟，成年后出现身材矮小和骨量减少。组织形态计量学显示成骨细胞数量(N.Ob/BS)和矿化沉积率(MAR)显著降低，但软骨细胞增殖和破骨细胞分化未受影响。原代BMSCs培养实验证实FXR缺失会损害碱性磷酸酶(ALP)活性和矿化结节形成。

FXR通过抑制泛素化稳定RUNX2蛋白

机制研究发现FXR不改变RUNX2转录水平，但通过CHX追踪实验证实其可延长RUNX2蛋白半衰期。免疫沉淀实验显示FXR过表达降低RUNX2泛素化水平，而FXR缺失则增强泛素化修饰。生物信息学分析锁定Thoc6为潜在E3连接酶适配体，质谱技术证实其与RUNX2存在物理相互作用。

Thoc6通过WD重复结构域与RUNX2结合抑制成骨分化

结构预测显示Thoc6的WD重复结构域与RUNX2的Runt结构域(108-236位氨基酸)结合。过表达Thoc6可促进RUNX2泛素化降解，抑制6XRUNX2和OSE2报告基因活性，而敲低Thoc6则逆转这些效应。

FXR转录抑制Thoc6表达

双荧光素酶报告基因和染色质免疫沉淀(ChIP)实验证实FXR直接结合Thoc6启动子的第二个预测位点(-574bp处)，抑制其转录活性。FXR缺失导致Thoc6表达上调，进而增强RUNX2泛素化降解。

FXR激动剂OCA改善OVX诱导的骨质疏松

药物治疗实验显示口服FXR激动剂奥贝胆酸(OCA)可增加OVX小鼠的骨体积分数(BV/TV)和骨密度(BMD)，提高PINP（I型前胶原氨基端延长肽）水平，减少骨髓脂肪积累，但对破骨细胞数量无显著影响。

该研究首次阐明FXR-Thoc6-RUNX2轴在成骨分化中的核心调控作用，不仅拓展了对核受体在骨代谢中功能的认识，还为骨质疏松治疗提供了新靶点。特别是发现已获批用于原发性胆汁性胆管炎的药物OCA具有改善骨丢失的潜力，为老药新用提供了理论依据。研究采用的"受体-靶点-药物"三位一体研究策略，为代谢性骨病的机制探索和转化研究提供了范式。未来需要进一步验证FXR激动剂在人类骨质疏松中的疗效，并探索局部给药系统以减少全身用药的副作用。