RIPK4-MFN2轴通过调控线粒体动力学驱动成骨分化并限制骨髓造血的新机制

本研究揭示了RIPK4激酶通过磷酸化降解线粒体融合蛋白MFN2调控线粒体分裂/融合平衡的新机制，解决了成骨分化与骨髓造血调控的关键科学问题。研究人员发现RIPK4缺失导致骨质疏松和髓系造血偏倚，证实了成骨谱系细胞通过MFN2介导的线粒体转移维持骨髓微环境稳态，为骨骼代谢疾病治疗提供了新靶点。

　　

骨骼系统作为人体重要的支撑结构和造血器官，其稳态维持一直是生物医学研究的核心问题。近年来，科学家们逐渐认识到骨骼与骨髓这两个紧密相邻的"邻居"之间存在着复杂的对话机制，但其中的分子调控网络仍存在大量未知。特别是当人类RIPK4基因突变导致Bartsocas-Papas综合征（BPS）时，患者会出现严重的骨骼畸形，这一现象暗示着RIPK4可能在骨骼稳态调控中扮演关键角色。然而，传统观点认为RIPK4主要参与表皮分化，其在骨骼系统中的功能长期被忽视。更令人困惑的是，骨骼系统中的成骨谱系细胞如何通过特定分子机制协调骨形成与造血功能，这一科学问题亟待解答。

上海交通大学附属第六人民医院的研究团队在《Nature Communications》发表的重要研究，首次揭示了RIPK4-MFN2分子轴在骨骼系统稳态调控中的核心作用。研究人员通过构建多种条件性基因敲除小鼠模型，结合先进的细胞生物学和分子生物学技术，系统阐明了成骨谱系细胞中RIPK4通过调控线粒体动力学影响骨骼代谢和造血功能的双重机制。

研究采用了多种关键技术方法：通过UbcCre/ERT2诱导型敲除和Prrx1Cre/Dmp1Cre组织特异性敲除构建小鼠模型；利用μCT扫描和骨组织形态计量学分析骨微结构；采用流式细胞术检测造血干细胞和髓系细胞比例；通过免疫共沉淀和邻近连接实验（PLA）验证蛋白互作；使用透射电镜观察线粒体形态；建立体外共培养系统研究线粒体转移。

研究结果部分，首先在"Global RIPK4 deficiency in adult mice induces osteoporosis and myeloid-biased hematopoiesis"中发现，成年小鼠全身性敲除RIPK4导致严重骨质疏松和髓系造血偏倚。μCT显示敲除组小鼠骨密度（BMD）和骨小梁数量（Tb.N）显著降低，同时骨髓中粒细胞-单核细胞祖细胞（GMP）和CD11b⁺髓系细胞明显增多，而B220⁺淋巴细胞减少。

"Global RIPK4 deficiency in adult mice impairs bone formation"部分通过RNA测序和组化分析揭示，RIPK4缺失导致成骨相关基因（如Bglap、Col1a1、Runx2等）表达下调，骨形成率（BFR）和矿化率（MAR）显著降低，但破骨细胞活性未受影响，证实骨质疏松主要源于成骨功能障碍。

在"Osteolineage RIPK4 deficiency impairs osteogenesis"中，研究人员发现Prrx1Cre介导的成骨谱系特异性敲除重现了全身敲除的骨表型，而Dmp1Cre介导的骨细胞特异性敲除表型较轻，表明成骨前体细胞中的RIPK4对骨形成起主导作用。体外实验显示敲除RIPK4的骨骼干细胞（SSCs）成骨分化能力减弱，碱性磷酸酶（ALP）活性和矿化结节形成减少。

"Osteolineage RIPK4 deficiency results in myeloid-biased hematopoiesis"部分证实，成骨谱系而非髓系或淋巴系RIPK4缺失导致短期造血干细胞（ST-HSC）增加和髓系祖细胞扩增。特别值得注意的是，骨细胞由于线粒体转移能力有限，其RIPK4敲除对造血影响较小。

"RIPK4 regulates osteogenesis via MFN2 degradation"机制研究发现，RIPK4以激酶依赖方式与线粒体融合蛋白MFN2相互作用，促进其磷酸化和蛋白酶体降解。实验显示野生型RIPK4而非激酶失活突变体（K51R）能诱导MFN2降解，使用蛋白酶体抑制剂MG132可阻断这一过程。双敲除实验证实，同时敲除MFN2可挽救RIPK4缺失导致的骨质疏松。

最后在"Osteolineage RIPK4 maintains bone marrow myelopoiesis via MFN2-mediated mitochondrial transfer"中，研究人员通过共培养实验证明，成骨细胞通过MFN2介导的线粒体转移调控髓系造血。敲除RIPK4增强线粒体转移促进髓系分化，而同时敲除MFN2则逆转这一效应。

这项研究具有多重重要意义：首先，阐明了RIPK4-MFN2轴通过调控线粒体动力学协调骨骼稳态的新机制，为理解骨骼系统疾病提供了新视角；其次，揭示了成骨谱系细胞通过线粒体转移调控骨髓造血微环境的独特方式，拓展了对骨骼-造血系统互作的认识；最后，研究提出的靶向干预RIPK4-MFN2轴的治疗策略，为骨质疏松等骨骼代谢疾病提供了潜在治疗靶点。该成果不仅解决了基础科学问题，也为临床转化提供了重要理论依据。