膜启动雌激素受体α信号在成骨细胞中对雌性小鼠皮质骨正常调控的关键作用

本研究针对雌激素在骨代谢中的组织特异性作用机制，通过构建条件性C451A突变小鼠模型，首次揭示了膜启动雌激素受体α(mERα)信号在Runx2阳性成骨细胞谱系中对雌性小鼠皮质骨质量调控的关键作用。研究人员采用高分辨率显微CT和三点弯曲实验证实，特异性敲除成骨细胞mERα会导致皮质骨厚度减少、力学强度下降，而造血细胞中mERα失活则不影响骨稳态。该发现为开发靶向骨组织的雌激素疗法提供了新思路，发表于《Bone Research》。

　　

骨骼健康与雌激素信号通路的关联一直是骨代谢研究的重要课题。尽管已知雌激素缺乏会导致骨质疏松，但传统激素替代疗法可能引发乳腺癌和血栓等副作用，这使得探索组织特异性雌激素作用机制成为迫切需求。雌激素通过雌激素受体α(ERα)发挥作用，该受体既可作为核转录因子，也能通过膜定位形式(mERα)启动快速信号传导。然而，究竟是哪些骨组织细胞类型通过mERα介导雌激素的骨保护作用，这个关键问题尚未阐明。

瑞典哥德堡大学的研究团队通过创新性构建条件性C451A突变小鼠模型，首次在细胞特异性层面揭示了mERα信号的骨调控机制。发表在《Bone Research》的这项研究证实，成骨细胞谱系中的mERα信号对维持雌性小鼠皮质骨质量和力学强度至关重要，而造血系统中的mERα则非必需。这一发现为开发靶向骨组织的雌激素疗法奠定了理论基础。

研究主要采用四种关键技术方法：1) 通过同源重组构建条件性C451A突变ERα(Esr1^tm6116
)小鼠模型；2) 利用Runx2-Cre实现成骨细胞特异性mERα敲除；3) 采用9Gy致死剂量辐射后骨髓移植技术建立造血系统特异性mERα缺失模型；4) 结合高分辨率显微CT(7μm voxel)和三点弯曲试验进行骨微结构与生物力学分析。

Loss of mERα signaling in Runx2-C451A female mice is restricted to bone tissue
通过DNA和mRNA分析证实，Runx2-C451A^f/f
小鼠的突变基因仅在骨组织表达，子宫、肝脏等雌激素敏感器官未检测到突变。实时荧光定量PCR显示皮质骨中野生型Esr1 mRNA降低71%，但总Esr1表达量不变，证明模型构建成功。

The absence of mERα signaling in Runx2 osteoblast lineage cells leads to reduced bone mass and mechanical strength
显微CT显示10-14周龄雌鼠的股骨、胫骨和L5椎骨皮质厚度显著减少（股骨降低15.2%，P<0.01），皮质面积分数下降，但骨长度无变化。三点弯曲试验显示肱骨最大断裂力降低18.7%(P<0.05)，表明力学性能受损。值得注意的是，骨内膜周长增加而骨外膜周长不变，提示mERα特异性调控骨内膜侧重塑。

Loss of mERα signaling in osteoblasts affects transcription of genes related to osteoblast differentiation
原代成骨细胞培养实验显示，全局性C451A突变细胞的成骨分化标志物碱性磷酸酶(ALP)、osterix(Osx)和骨桥蛋白(IBSP)表达显著下调，ALP染色阳性细胞减少47%(P<0.05)，表明mERα信号促进成骨细胞成熟。

Inactivation of mERα signaling in hematopoietic cells does not affect the skeleton
骨髓移植实验证实，将全局性C451A小鼠的骨髓移植给野生型受体后，受体鼠的松质骨和皮质骨参数均无显著改变，说明成年雌鼠造血系统中的mERα信号对骨稳态非必需。

这项研究首次在细胞特异性层面阐明了mERα信号的骨调控机制：1) Runx2阳性成骨细胞谱系中的mERα信号通过促进成骨分化维持皮质骨质量和力学强度；2) 造血系统中的mERα信号在基础状态下不参与骨量调控。这些发现具有重要转化价值：靶向成骨细胞mERα信号通路可能成为开发骨特异性雌激素疗法的突破口，既可保留雌激素的骨保护作用，又能避免其对生殖系统的副作用。研究采用的创新型条件性C451A突变模型为后续探索mERα在不同组织中的特异性功能提供了重要工具。