阻断Gi信号通路增强甲状旁腺激素对雌性小鼠骨骼合成代谢作用的研究

本研究针对间歇性甲状旁腺激素(iPTH)治疗骨质疏松症时疗效受限的问题，通过构建Col1(2.3)+/PTX+转基因小鼠模型，发现阻断成骨细胞中Gi信号通路可显著增强iPTH对松质骨和皮质骨的合成代谢作用。研究证实内源性Gi信号是限制PTH促骨形成效应的关键因素，为开发联合靶向治疗策略提供了理论依据。

　　

骨质疏松症治疗领域长期面临一个重要挑战：虽然间歇性甲状旁腺激素(iPTH)是目前少数被FDA批准的骨合成代谢药物，但其疗效存在明显局限性——包括随时间推移出现反应衰减、对非椎体骨和皮质骨作用有限等问题。这些临床瓶颈促使科学家深入探索限制PTH促骨形成效应的分子机制。既往研究表明，PTH通过PTH1R受体同时激活Gs和Gi两条信号通路，而Gs-cAMP-PKA通路已被确认介导PTH的合成代谢作用，但Gi通路在其中的调控作用仍不明确。

美国退伍军人事务医疗中心（Veterans Affairs Medical Center）和加州大学旧金山分校的研究团队基于前期发现——老年雌鼠成骨细胞中增强的Gi信号会导致骨量减少，提出了创新性假设：内源性Gi信号可能通过拮抗Gs通路抑制PTH的合成代谢作用。为验证这一假说，研究人员采用条件性基因表达系统构建了Col1(2.3)+/PTX+转基因小鼠模型，通过百日咳毒素(PTX)特异性阻断成骨细胞Gi信号，系统评估了Gi信号阻断对PTH促骨形成效应的影响。

研究主要采用四项关键技术：1) 可诱导的Tet-OFF转基因小鼠模型实现Gi信号时空特异性阻断；2) 微型计算机断层扫描(μCT)进行活体骨微结构动态监测；3) 骨组织形态计量学定量分析骨形成参数；4) 全基因组微阵列分析筛选Gi信号调控的成骨细胞差异表达基因。实验设计严谨，4.5月龄雌鼠在停用强力霉素两周后，随机分为四组进行4周PTH(80μg/kg)或溶剂干预。

研究结果揭示三个重要发现：

<1> Gi信号阻断增强PTH对松质骨的作用

μCT和组织形态计量学显示，单独PTH治疗使野生型小鼠股骨远端骨体积分数(BV/TV)增加49.4%，而Gi信号阻断的PTX小鼠表现出协同效应——BV/TV增幅达111.8%，同时骨小梁数量(Tb.N)增加36.5%、分离度(Tb.Sp)降低25%。腰椎L4椎体也观察到相似趋势。

<2> Gi信号阻断解锁PTH对皮质骨的促形成作用

特别值得注意的是，PTH仅在PTX小鼠中显著增加胫腓连接处(TFJ)皮质骨厚度(Ct.Th)5.6%，并提高股骨三点弯曲试验的最大载荷。这一发现突破了PTH对皮质骨作用有限的传统认知。

<3> 分子机制探索

基因表达谱分析发现，Gi信号阻断上调细胞周期相关基因(Ccna2、Ccnb1等)和瘦素受体(Lepr)，下调成纤维细胞生长因子9(Fgf9)和Gi偶联受体(Ccr7、Lpar3)。动态组织形态计量学证实PTX+PTH组骨形成率(BFR)显著提高，而血清PINP（骨形成标志物）水平变化验证了这些发现。

这项研究首次证实：成骨细胞内源性Gi信号通路是限制PTH合成代谢作用的关键"刹车"系统。其科学价值在于：1) 阐明了Gi-Gs信号平衡调控骨形成的新机制；2) 为开发Gi信号抑制剂与PTH的联合治疗方案提供了理论依据；3) 揭示了Fgf9可能是介导Gi信号效应的关键因子。这些发现对改善骨质疏松治疗策略具有重要临床意义，特别是对疗效不佳的老年患者群体。论文发表在《Calcified Tissue International》杂志，为骨代谢领域提供了新的研究视角和治疗靶点。