聚集蛋白聚糖缺乏导致生长障碍的机制研究：细胞外基质减少与生长板软骨细胞肥大受损

本研究针对ACAN基因杂合突变导致的生长障碍机制不明问题，通过Acan+/?小鼠模型结合单细胞转录组分析，揭示生长板软骨细胞外基质减少和Akt信号抑制是核心病理机制，为生长激素治疗ACAN突变患者提供了理论依据。

　　

在儿童生长发育领域，ACAN基因杂合突变导致的矮小症（SSOAOD）长期存在机制不明的难题。这类患者表现为生长迟缓、骨龄提前和早发性骨关节炎，占特发性矮小病例的1-2%，但传统治疗手段效果有限。更棘手的是，生长板软骨细胞如何因ACAN单倍剂量不足导致功能紊乱，始终缺乏细胞和分子层面的解释。

瑞典卡罗林斯卡学院（Karolinska Institutet）的研究团队通过Acan^cmd/NKruJ小鼠模型（携带7bp微缺失的ACAN杂合突变）展开研究。这些小鼠出生时体型正常，却在生后出现进行性生长停滞，完美模拟人类患者的病程特征。研究发现，突变小鼠生长板中聚集蛋白聚糖(ACAN) mRNA总量减少50%，突变转录本仅占9%，表明无义介导的mRNA降解(NMD)机制被激活。

研究采用多维度技术：通过显微测量分析生长板形态学参数；EdU标记检测细胞增殖；单细胞RNA测序(scRNA-seq)解析2313个野生型和4468个突变型软骨细胞的转录组差异；免疫荧光验证关键蛋白表达。样本来自1-24周龄小鼠的股骨远端和胫骨近端生长板，并建立原代软骨细胞培养体系进行体外验证。

【3.1 Acan^+/?小鼠表现出生后生长障碍】
体长和骨长度测量显示，突变小鼠从3周龄开始显著落后，雌性表型更早显现。全标本染色显示肋软骨、椎间盘等部位的阿利新蓝染色减弱，印证细胞外基质减少。

【3.2 生长板肥大细胞高度和基质体积减少】
组织形态计量学揭示突变小鼠生长板存在"细胞拥挤"现象：肥大区终末细胞高度减少15-20%，基质面积下降30%，但增殖区EdU阳性细胞数无差异。这种改变在承受更大机械负荷的股骨远端生长板更为明显。

【3.5-3.7 单细胞解析分子机制】
scRNA-seq发现突变软骨细胞中：
1）基质基因异常：COL9A2/3显著下调，而COL3A1/6A2上调
2）表观调控紊乱：组蛋白H1.2/H1.4编码基因表达降低
3）信号通路失衡：钙调蛋白激酶Camk1D表达增加2-3倍，伴随Akt磷酸化水平下降

免疫荧光证实突变生长板中p-Akt^T308信号减弱，尤其在肥大前区。体外实验显示突变软骨细胞的SOX9表达降低，提示ACAN-SOX9正反馈循环被破坏。

这项研究首次阐明ACAN单倍剂量不足通过"Camk1D-Akt信号轴"抑制软骨细胞肥大的分子机制。特别值得注意的是，机械负荷较大的生长板区域表型更显著，这解释了ACAN突变患者肢体比例异常的现象。发现Camk1D作为新的调控靶点，为开发靶向治疗提供了方向。临床转化方面，研究为生长激素(GH)治疗ACAN突变患者提供了理论支持——GH可通过IGF1-PI3K/Akt通路补偿被抑制的Akt信号。未来研究可探索Camk1D抑制剂与GH的联合治疗方案，或通过基因编辑上调ACAN表达等治疗策略。