成骨細(xì)胞前體細(xì)胞中Axin1的抑制導(dǎo)致出生后骨生長缺陷

　　Axin1是β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的負(fù)調(diào)控因子，其在成骨前體細(xì)胞中的作用尚不明確。在本研究中，作者通過在成骨細(xì)胞前體細(xì)胞中缺失Axin1來確定出生后骨生長的變化，并分析了新生兒和出生后Axin1Osxmice的骨生長，發(fā)現(xiàn)在Axin1OsxKO小鼠中，肥大軟骨區(qū)域大大擴(kuò)大。Axin1OsxKO小鼠骨髓腔內(nèi)可見大量軟骨細(xì)胞和未被吸收的軟骨基質(zhì)。在Axin1OsxKO小鼠中，TRAP陽性細(xì)胞數(shù)量的減少與MMP9-和組織蛋白酶k陽性細(xì)胞數(shù)量的減少有關(guān)，表明干骺端和軟骨下骨區(qū)域的破骨細(xì)胞形成顯著減少。Axin1OsxKO小鼠成骨細(xì)胞OPG表達(dá)及OPG / Rankl比值顯著升高。與野生型小鼠骨髓源性巨噬細(xì)胞(BMM)相比，由Axin1Osxmice來源的成骨細(xì)胞收集的條狀培養(yǎng)基(CM)培養(yǎng)的BMM細(xì)胞中破骨細(xì)胞的形成明顯減少。因此，成骨前體細(xì)胞中Axin1的缺失導(dǎo)致OPG增加，破骨細(xì)胞形成減少，導(dǎo)致出生后Axin1OsxKO小鼠骨生長延遲。

　　β-catenin是典型無翅/整合(Wnt)通路的中心分子。當(dāng)Wnt配體與Frizzled和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5和6共受體相互作用時，β-catenin被激活，在細(xì)胞質(zhì)中積累，并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中。在細(xì)胞核中，β-catenin激活下游基因的轉(zhuǎn)錄。β-catenin信號通路在骨發(fā)育、產(chǎn)后骨生長和骨重建中發(fā)揮重要作用。在動物實(shí)驗(yàn)中，β-catenin信號在軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞或骨細(xì)胞中被抑制或激活，證明β-catenin信號的激活可促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和骨形成，抑制破骨細(xì)胞形成和骨吸收。然而，β-catenin信號通路調(diào)控產(chǎn)后骨生長和骨重塑的具體機(jī)制尚不清楚。

　　β-catenin信號在間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)中促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，抑制軟骨細(xì)胞分化，并增強(qiáng)軟骨內(nèi)成骨。例如，Wnts的共同受體LRP6在巢蛋白表達(dá)的細(xì)胞中缺失導(dǎo)致骨量減少。此外，成熟成骨細(xì)胞中的β-catenin信號抑制破骨細(xì)胞的形成。此外，成熟成骨細(xì)胞中的β-catenin信號抑制破骨細(xì)胞的形成。相比之下，β-catenin信號通路在成骨前體細(xì)胞中的作用尚未得到充分研究。

　　在沒有Wnt配體與細(xì)胞表面受體相互作用的情況下，胞質(zhì)β-連環(huán)蛋白被泛素蛋白酶體系統(tǒng)降解，由磷酸化依賴的破壞復(fù)合物介導(dǎo)。在沒有Wnt配體與細(xì)胞表面受體相互作用的情況下，胞質(zhì)β-連環(huán)蛋白被泛素蛋白酶體系統(tǒng)降解，由磷酸化依賴的破壞復(fù)合物介導(dǎo)。當(dāng)Wnt配體與細(xì)胞表面的Wnt受體結(jié)合時，破壞復(fù)合物被解離，β-catenin隨后從破壞復(fù)合物中釋放出來并轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核中。

　　β-catenin在Axin1Osx(KO)小鼠中的表達(dá)增加

　　進(jìn)行了幾項(xiàng)體內(nèi)研究，以確定β-連環(huán)蛋白破壞復(fù)合物在骨骼發(fā)育中的作用。例如，Axin2 KO小鼠出現(xiàn)顱縫早閉，小梁骨量顯著增加。在成骨細(xì)胞中缺乏APC(破壞復(fù)合體的成員)的小鼠，骨沉積顯著增加。Axin1也是破壞復(fù)合物中的支架蛋白，是β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的負(fù)調(diào)控因子。Axin1廣泛表達(dá)，系統(tǒng)缺失導(dǎo)致小鼠早期胚胎死亡。因此，由于傳統(tǒng)缺失Axin1的致死率有限，目前還沒有研究出在MSC分化過程中，Axin1在不同分化階段的確切功能。

　　為了確定Axin1在出生后階段骨重建過程中成骨前體細(xì)胞中的潛在作用，作者生成了Axin1flox/flox小鼠，并將這些小鼠與Osx-Cre小鼠雜交，以產(chǎn)生Axin1Osxconditional KO小鼠。作者發(fā)現(xiàn)，成骨細(xì)胞前體細(xì)胞中Axin1的缺失主要影響干骺端骨區(qū)破骨細(xì)胞的形成。