综述：线粒体分布与骨细胞机械敏感性

这篇综述深入探讨了骨细胞（osteocytes）中线粒体（mitochondria）的动态分布及其在机械负荷（mechanical loading）响应中的关键作用，揭示了线粒体通过分裂（fission）、融合（fusion）及细胞间传递（如隧道纳米管TNTs、迁移体migrasomes）参与骨组织重塑（bone remodeling）和疾病（如骨质疏松）的机制，为线粒体疗法（mitochondrial therapy）提供了新视角。

　　

线粒体分布与骨细胞机械敏感性

引言

骨细胞作为终末分化的成骨细胞（osteoblasts）衍生物，嵌入矿化骨基质的骨陷窝（lacunae）中，通过树突状突起（dendritic processes）形成骨小管网络（lacuno-canalicular system），介导机械信号传递与细胞间通讯。线粒体作为能量工厂和机械传感器，其动态分布与功能直接影响骨细胞对机械负荷的响应。

骨细胞与线粒体改变

线粒体通过分泌线粒体衍生囊泡（mitochondrial-derived vesicles）促进骨形成。骨细胞凋亡（apoptosis）与线粒体氧化状态相关，靠近骨内膜的骨细胞因线粒体功能缺陷更易凋亡，触发骨重塑。

线粒体共享与代谢

健康骨细胞通过树突状突定向传递线粒体至代谢应激细胞，恢复ATP（adenosine triphosphate）水平并减少活性氧（ROS）积累。线粒体还通过MIRO-1依赖途径转移至内皮细胞（endothelial cells），促进血管生成（angiogenesis）。

机械负荷重塑线粒体网络

外部机械力通过整合素（integrin）-细胞骨架（cytoskeleton）系统传递至线粒体，调控其分裂/融合平衡。线粒体膜张力变化可激活机械转导通路，如PGC-1α（peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha）相关基因表达。

线粒体DNA分布

线粒体DNA（mtDNA）随网络动态分布，内质网（ER）包裹线粒体后招募Drp1（dynamin-related protein 1）介导分裂，确保mtDNA均质分配，维持骨细胞功能。

细胞间线粒体传递机制

• 隧道纳米管（TNTs）：含肌动蛋白（actin）的管状结构可运输功能性线粒体，依赖Miro1和TNFAIP2蛋白。
• 迁移体（migrasomes）：迁移细胞释放的囊泡通过整合素α5β1介导线粒体清除（mitocytosis），维持氧化稳态。
• 囊泡体（blebbisomes）：超大细胞外囊泡（EVs）携带完整线粒体，独立执行细胞间通讯。

机械负荷下的线粒体动态

活细胞成像显示，机械负荷（如脉动流体剪切力PFF）促使线粒体向细胞边缘聚集并旋转流动，改变网络分支结构，提示其直接参与机械信号转导。

未来展望

线粒体机械生物学（mechanobiology）在骨质疏松等疾病中潜力巨大，需进一步探索其与细胞骨架、内质网的交互，开发靶向治疗策略。

结论

线粒体通过分裂/融合、TNTs和迁移体等途径重构分布，驱动骨细胞机械敏感性与骨代谢调控，为骨相关疾病治疗提供新靶点。