雄性和雌性小鼠在静息状态下单侧胫骨受负荷时的骨骼反应：双侧骨骼反应及与下丘脑-垂体-性腺轴相关的基因表达

《Calcified Tissue International》：Skeletal Responses to Unilateral Tibial Loading During Disuse in Male and Female Mice: Bilateral Skeletal Responses and HPG-Axis-Associated Gene Expression

摘要

由固定、卧床休息或太空飞行引起的废用性骨质疏松症仍然是一种治疗不足的疾病。目前尚不清楚对单一肢体的局部机械刺激是否能在废用期间产生全身性的合成代谢效应，以及这种机械疗法是否与性别有关。本研究将28周大的雄性和雌性C57BL/6J小鼠分为地面对照组（GC）和14天后肢卸载组（HU）。在两种情况下，左侧胫骨每天都会受到单侧轴向压缩负荷，而右侧胫骨作为未承受负荷的参考肢。通过微计算机断层扫描（micro-CT）评估了受负荷和未受负荷胫骨的微观结构，并对下丘脑-垂体-性腺（HPG）相关基因及成骨基因进行了靶向分析，以探究其分子机制。与地面对照组相比，雌性HU小鼠的右侧胫骨皮质厚度、皮质面积和骨小梁体积分数较低，而雄性HU小鼠的右侧胫骨皮质厚度和皮质面积较高。研究结果揭示了性别对骨骼反应的差异：在雄性HU小鼠中，无论是受负荷还是未受负荷的胫骨，某些皮质和骨小梁参数均得到了保留；相比之下，雌性小鼠未显示出类似的皮质参数保留现象。对雄性未受负荷胫骨的基因表达分析显示，与HPG相关的基因及成骨基因（包括：NR5A1、LHR、FSHR、AR、BMP2、RUNX2和TGF-β1）均出现了协调上调，而雌性小鼠的RNA-seq分析未发现这些基因的类似变化。雄性骨骼的这些结构变化及伴随的转录变化提示在联合卸载和单侧负荷过程中可能存在全身性的骨骼效应。然而，该研究未能确定这种效应是由单侧负荷单独引起的，也未证明下丘脑-垂体-性腺轴的系统性激活。研究结果强调了性别特异性机械生物学途径在制定废用性骨质疏松症治疗策略中的潜在重要性。