肝脏可溶性环氧水解酶通过抑制Nrf2信号通路来促进破骨细胞的生成：这是骨质疏松症中氧化还原失衡的一种新机制

《Free Radical Biology and Medicine》：Hepatic soluble epoxide hydrolase mediates osteoclastogenesis by suppressing the Nrf2 signaling pathway: a novel mechanism of redox imbalance in osteoporosis

本研究旨在探讨肝脏特异性sEH通过调节Nrf2信号通路影响破骨细胞分化，揭示其参与骨稳态失衡的分子机制。通过临床样本分析、OVX小鼠模型及体外实验，发现患者和模型中sEH表达升高，14,15-EET减少，DHET增加，炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）升高。sEH抑制剂治疗可逆转这些变化，并通过激活Nrf2-ARE通路抑制破骨细胞分化，恢复骨代谢平衡。该研究首次揭示肝-骨轴调控机制，为骨质疏松治疗提供新靶点。

　　### 骨代谢的肝-骨轴调控机制研究

骨代谢失衡是多种骨骼疾病的核心病理机制，尤其是骨质疏松症。骨质疏松症是一种以骨量减少、骨微结构退化和骨脆性增加为特征的全身性代谢性骨病，严重影响老年人群的健康，是导致骨折的主要原因之一。随着人口老龄化趋势的加剧，骨质疏松症的发病率不断上升，其病理机制的研究成为医学领域的重要课题。传统的观点认为，骨代谢主要依赖于骨骼局部的细胞活动，然而近年来的研究逐渐揭示，远端器官如肝脏、肠道和脂肪组织在骨代谢调控中发挥着关键作用。这些器官通过分泌多种细胞因子和代谢产物与骨骼组织进行“对话”，从而形成一个系统性的调控网络。本研究首次揭示了“肝-骨轴”这一新的调控机制，即肝脏来源的可溶性环氧化物水解酶（sEH）通过调节循环中的14,15-环氧二十碳三烯酸（14,15-EET）和其代谢产物14,15-二氢二十碳三烯酸（14,15-DHET）水平，以及系统性炎症因子如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素6（IL-6）和白细胞介素1β（IL-1β）的浓度，从而影响骨吸收细胞——破骨细胞的分化，进而调控骨代谢平衡。

#### 1. 骨质疏松症患者的临床观察

在本研究中，我们首先对骨质疏松症患者的临床数据进行了分析。通过招募20名健康绝经后女性作为对照组，以及14名根据双能X线吸收法（DXA）诊断为骨质疏松症的患者，我们发现，骨质疏松症患者的血浆中14,15-EET水平显著下降，而其代谢产物14,15-DHET水平则显著上升。同时，这些患者的血浆中TNF-α、IL-6和IL-1β等促炎因子浓度也明显升高。这一发现表明，骨质疏松症与sEH代谢轴的紊乱和系统性炎症的增强密切相关。14,15-EET作为抗炎和细胞保护性的脂质介质，其浓度的降低可能削弱了机体的抗炎能力，从而导致炎症因子的积累，进一步加剧骨代谢失衡。

#### 2. 骨质疏松症小鼠模型中的sEH表达变化

为了验证上述临床观察，我们建立了卵巢切除（OVX）诱导的骨质疏松症小鼠模型，并在手术后8周对sEH表达、代谢产物水平及促炎因子进行了评估。结果显示，OVX小鼠的肝脏中sEH蛋白表达显著上调，而其他器官如肾脏、心脏、脾脏、肺脏和骨髓中未见明显变化。此外，OVX小鼠的血浆中14,15-EET水平显著降低，14,15-DHET水平显著升高，同时促炎因子TNF-α、IL-6和IL-1β的浓度也显著增加。这些结果与临床数据高度一致，进一步支持了sEH在骨代谢失衡中的关键作用。

#### 3. sEH抑制剂对骨质疏松症的治疗效果

为了探讨sEH抑制剂在骨质疏松症治疗中的潜在作用，我们对OVX小鼠进行了每日腹腔注射sEH抑制剂TPPU和EC-5026（剂量为3 mg/kg）的实验。结果显示，TPPU和EC-5026均能显著改善OVX小鼠的骨微结构，具体表现为骨小梁数量（Tb.N）增加，骨小梁分离度（Tb.Sp）和结构模型指数（SMI）降低。同时，通过组织学分析和骨体积分数（BV/TV）的测定，我们发现这两种抑制剂均能显著提高骨体积，减少破骨细胞表面与骨表面的比例（Oc.S/BS），从而抑制骨吸收。此外，sEH抑制剂还能有效恢复血浆中14,15-EET的水平，降低14,15-DHET的浓度，并减少促炎因子的释放。这些结果表明，sEH抑制剂通过恢复14,15-EET代谢平衡和抑制系统性炎症，具有显著的骨保护作用。

#### 4. 肝脏特异性sEH敲低对骨代谢的改善

为了进一步验证肝脏来源的sEH在骨代谢中的作用，我们通过尾静脉注射靶向Ephx2基因的腺相关病毒（AAV8-TBG-shRNA-Ephx2）实现了肝脏特异性的sEH敲低。实验结果显示，肝脏特异性sEH敲低的小鼠在骨微结构参数上表现出显著改善，包括骨小梁数量和厚度的增加，以及骨小梁分离度的降低。此外，通过H&E染色和TRAP染色，我们发现这些小鼠的骨体积分数显著恢复，破骨细胞数量明显减少。同时，血浆中14,15-EET的浓度显著上升，而14,15-DHET的浓度下降，促炎因子的水平也相应降低。这些结果表明，肝脏特异性sEH敲低能够有效改善骨代谢失衡，提示肝脏作为sEH的主要来源，在骨代谢中发挥着重要作用。

#### 5. sEH抑制剂通过激活Nrf2-ARE信号通路抑制破骨细胞分化

为了进一步探讨sEH抑制剂在骨代谢中的作用机制，我们进行了转录组测序（RNA-seq）分析，比较了OVX小鼠在接受sEH抑制剂TPPU处理前后的骨髓细胞基因表达情况。结果表明，sEH抑制剂显著激活了Nrf2-ARE信号通路，这一通路在氧化应激反应、炎症反应和细胞分化等生物过程中起着关键作用。此外，我们还通过体外实验验证了Nrf2在破骨细胞分化中的调控作用。在RAW264.7细胞中，Nrf2过表达显著抑制了RANKL诱导的破骨细胞形成，而Nrf2敲低则显著增强了破骨细胞分化。这些结果表明，Nrf2-ARE信号通路在抑制破骨细胞分化和维持骨代谢平衡中起着核心作用。

#### 6. 14,15-EET通过激活Nrf2-ARE信号通路抑制破骨细胞分化

我们进一步研究了14,15-EET在破骨细胞分化中的作用。通过体外实验，我们发现14,15-EET在低浓度（2 μM）下对破骨细胞的形成具有显著的抑制作用。此外，我们还验证了14,15-EET对Nrf2和其下游靶标HO-1的激活作用，以及对NFATc1和TRAP等破骨细胞标志物的抑制作用。当Nrf2被特异性敲低后，14,15-EET的抑制作用被显著削弱，这表明Nrf2是14,15-EET发挥骨保护作用的关键中介。这些结果不仅证实了14,15-EET通过Nrf2-ARE信号通路抑制破骨细胞分化，还揭示了sEH代谢轴在骨代谢失衡中的核心地位。

#### 7. sEH在骨代谢中的系统性影响

本研究首次提出了“肝-骨轴”这一新的概念，即肝脏中的sEH通过调节循环中的14,15-EET和14,15-DHET水平，以及系统性炎症因子的浓度，对骨代谢产生深远影响。这一发现不仅拓展了我们对骨代谢调控机制的理解，还为骨质疏松症的治疗提供了新的思路。通过抑制sEH活性，可以恢复14,15-EET的代谢平衡，从而减少炎症因子的释放，抑制破骨细胞的分化，最终改善骨代谢失衡。此外，sEH在多种疾病中也具有重要的治疗价值，例如心血管疾病和神经退行性疾病。在这些疾病中，sEH的抑制可以减轻细胞凋亡、炎症和氧化应激，从而保护组织免受损伤。因此，sEH作为多器官和多系统疾病的重要调控节点，其靶向治疗可能具有广泛的临床应用前景。

#### 8. 研究的意义与展望

本研究不仅揭示了sEH在骨代谢失衡中的作用机制，还为骨质疏松症的治疗提供了新的理论依据。通过调节肝脏中的sEH活性，可以有效恢复14,15-EET的代谢平衡，从而抑制炎症因子的释放，减少破骨细胞的分化，最终改善骨代谢失衡。这一发现为开发针对sEH的新型骨质疏松症治疗策略提供了重要的实验基础。此外，研究还表明，sEH在多种慢性炎症性疾病中具有重要的调节作用，其抑制可能有助于缓解这些疾病的病理变化。因此，未来的研究可以进一步探讨sEH在其他系统性疾病中的作用，以及如何通过调节sEH活性来改善多种疾病状态。

#### 9. 实验方法与数据支持

本研究采用了多种实验方法，包括临床样本分析、小鼠模型实验和体外细胞实验，以全面评估sEH在骨代谢中的作用。在临床样本分析中，我们通过超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）检测了骨质疏松症患者的血浆中14,15-EET和14,15-DHET的水平，并通过酶联免疫吸附测定（ELISA）分析了促炎因子的浓度。在小鼠模型实验中，我们通过卵巢切除建立了骨质疏松症模型，并通过微CT分析、H&E染色和TRAP染色评估了骨代谢的变化。此外，我们还通过腺相关病毒（AAV）实现了肝脏特异性sEH的敲低和过表达，并通过Western blot和qRT-PCR分析了相关蛋白和基因的表达水平。这些实验方法为研究sEH在骨代谢中的作用提供了坚实的实验基础。

#### 10. 研究的伦理与数据公开

本研究的所有实验均遵循严格的伦理规范，涉及人类样本的实验已获得第九〇〇医院生物医学伦理委员会的批准（批准号：2025-079），所有参与者均签署了知情同意书。动物实验则获得山东第一医科大学实验动物伦理委员会的批准（批准号：W202507040809），所有动物操作均遵循该机构的《实验动物护理与使用指南》。此外，本研究的基因表达数据已通过Figshare平台公开，便于其他研究者进行验证和进一步研究。这些数据的公开有助于推动该领域的研究进展，促进多学科合作，共同探索sEH在骨代谢和其他系统性疾病中的作用机制。

综上所述，本研究揭示了sEH在骨代谢失衡中的关键作用，特别是其通过调节14,15-EET和14,15-DHET水平，以及影响Nrf2-ARE信号通路，从而抑制破骨细胞分化，维持骨代谢平衡。这一发现不仅为骨质疏松症的治疗提供了新的靶点，还拓展了我们对系统性炎症和氧化应激在骨代谢中的作用的理解。未来的研究可以进一步探讨sEH在其他疾病中的作用，以及如何通过调节sEH活性来改善多种病理状态。