SS-31通过靶向NOS2恢复线粒体功能增强衰老骨髓间充质干细胞的成骨分化能力

本研究揭示了线粒体靶向肽SS-31通过抑制NOS2表达，显著改善衰老骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）的线粒体功能（ATP产量提升35%，ROS降低40%），并使其成骨分化能力提升2.8倍（ALP活性）和3.5倍（ARS染色）。该发现为老年性骨丢失提供了新型治疗靶点，为骨质疏松等年龄相关性骨疾病治疗奠定科学基础。

　　

衰老BM-MSCs的成骨分化能力显著减弱

通过连续体外传代培养建立衰老BM-MSCs模型（9-10代），SA-β-gal染色显示衰老细胞比例显著增加，衰老标志物p16INK4a mRNA表达上调。成骨诱导21天后，衰老细胞的碱性磷酸酶（ALP）活性和茜素红（ARS）染色强度较年轻细胞明显降低，证实衰老导致BM-MSCs成骨分化能力衰退。

SS-31显著恢复衰老BM-MSCs的成骨分化潜能

使用2.5μM和5μM SS-31干预后，衰老BM-MSCs表现出剂量依赖性的成骨能力增强：ALP活性提升2.8倍，ARS染色强度增加3.5倍。Western blot和qRT-PCR显示关键成骨标志物Runx2、骨桥蛋白（OPN）和Osterix的表达显著上调，证实SS-31能逆转衰老相关的成骨分化障碍。

SS-31重塑线粒体结构与功能

透射电镜观察显示，SS-31处理组线粒体嵴结构逐渐恢复，5μM组接近正常形态。DHE探针检测发现ROS水平下降40%，ATP合成酶α亚基（CV-ATP5A）表达增加。线粒体压力测试显示基础氧耗率（OCR）和最大OCR分别提升35%，表明SS-31通过改善氧化磷酸化（OXPHOS）效率恢复能量代谢。

NOS2被确认为SS-31的关键作用靶点

通过STITCH数据库预测和实验验证，发现SS-31可特异性抑制NOS2表达（蛋白水平降低50%）。基因敲除实验显示，NOS2 shRNA#1转染使衰老BM-MSCs的成骨能力恢复至与SS-31处理相当的水平，且后续SS-31干预不再产生叠加效应，证实NOS2是SS-31发挥功能的必要条件。

作用机制解析

NOS2敲除后，线粒体形态恢复正常，ROS水平降低，CV-ATP5A表达上调，OCR显著改善。值得注意的是，在年轻BM-MSCs中，NOS2敲除未引起显著变化，说明该通路特异性作用于衰老细胞。SS-31通过靶向抑制NOS2-ROS轴，恢复线粒体功能，进而激活Runx2/Osterix成骨分化通路，为年龄相关性骨质疏松提供了"线粒体-表观遗传"双重干预策略。

该研究首次揭示SS-31-NOS2轴在衰老BM-MSCs功能调控中的核心作用，为开发靶向线粒体的抗衰老骨再生疗法提供了理论依据。未来研究可探索SS-31与现有抗骨质疏松药物的联合应用潜力。