骨質(zhì)疏松（Osteoporosis, OP）是最常見(jiàn)的年齡相關(guān)性骨代謝疾病之一，主要表現(xiàn)為骨量減少和骨微結(jié)構(gòu)破壞，顯著增加骨折風(fēng)險(xiǎn)。隨著年齡增長(zhǎng)，衰老成骨細(xì)胞的累積被認(rèn)為是導(dǎo)致骨穩(wěn)態(tài)失衡的關(guān)鍵因素。隨著空間組學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)了組織中的衰老細(xì)胞與免疫細(xì)胞之間存在緊密的互作關(guān)系，特別是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)了一類稀有的CD4+細(xì)胞毒性T細(xì)胞（CD4+CTLs）在清除衰老細(xì)胞中發(fā)揮著重要作用。但是，骨質(zhì)疏松微環(huán)境中衰老成骨細(xì)胞的細(xì)胞互作關(guān)系及調(diào)控機(jī)制尚不明確。近期，揚(yáng)州大學(xué)附屬蘇北人民醫(yī)院王永祥教授團(tuán)隊(duì)在《Advanced Science》（IF:14.1）上發(fā)表了題為“Osteoblast-CD4+CTL Crosstalk Mediated by SIRT1/DAAM2 Axis Prevents Age-Related Bone Loss”的研究論文。文章聚焦于骨微環(huán)境中衰老成骨細(xì)胞與免疫細(xì)胞（特別是 CD4+細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞，CD4+CTLs）的相互作用，揭示了 SIRT1/DAAM2 信號(hào)軸通過(guò)調(diào)控免疫監(jiān)視機(jī)制預(yù)防骨質(zhì)疏松癥的分子機(jī)制。研究結(jié)合了空間單細(xì)胞蛋白組、小鼠模型實(shí)驗(yàn)和分子生物學(xué)技術(shù)，證明了成骨細(xì)胞中SIRT1通過(guò)上調(diào)DAAM2促進(jìn)關(guān)鍵趨化因子（CCL3、CCL5和CXCL10）的分泌，招募CD4+CTLs 清除衰老成骨細(xì)胞，從而維持骨穩(wěn)態(tài)，為骨質(zhì)疏松癥的防治提供了靶向免疫調(diào)控的全新策略。（華盈生物為該研究提供了細(xì)胞因子高通量檢測(cè)服務(wù)，助力研究者明確了衰老成骨細(xì)胞通過(guò)分泌關(guān)鍵趨化因子招募CD4+CTLs的具體機(jī)制）
研究者從骨微環(huán)境的細(xì)胞互作關(guān)系著手研究，通過(guò)空間單細(xì)胞蛋白組技術(shù)檢測(cè)了接受腰椎板切除術(shù)的12例老年患者（>60歲）的骨組織樣本，包括6例骨質(zhì)疏松和6例正常。結(jié)果鑒定了Granzyme B 表達(dá)的CD4+ CTL細(xì)胞，并且在骨質(zhì)疏松中CD4+ CTL的數(shù)量顯著減少。細(xì)胞互作分析發(fā)現(xiàn)了骨質(zhì)疏松組中CD4+ CTL與衰老成骨細(xì)胞（ALP+ p16INK4a+）相互作用增強(qiáng)。（華盈生物也可提供PCF空間單細(xì)胞蛋白組檢測(cè)，可以全切片成像，實(shí)現(xiàn)多達(dá)100+蛋白的空間成像）
研究者分析了不同衰老組織的scRNA-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了明星抗衰老基因 Sirtuin家族成員SIRT1與CD4+ CTL呈顯著正相關(guān)，并在骨質(zhì)疏松樣本中表達(dá)下調(diào)，提示SIRT1可能通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分布參與成骨細(xì)胞衰老過(guò)程。隨后研究者構(gòu)建了成骨細(xì)胞特異性SIRT1敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)惡化等骨質(zhì)疏松表型。SIRT1-cKO小鼠骨組織中CD4+ CTL數(shù)量顯著減少，向SIRT1-cKO小鼠輸注體外擴(kuò)增的CD3hiCD4hiCD107ahiCD4+ CTL可顯著改善骨質(zhì)疏松表型，并減少衰老成骨細(xì)胞數(shù)量。這些結(jié)果說(shuō)明了成骨細(xì)胞SIRT1缺失通過(guò)抑制成骨功能并減少骨微環(huán)境中CD4+ CTL的分布，從而促進(jìn)骨質(zhì)疏松發(fā)生。
機(jī)制上，衰老成骨細(xì)胞高表達(dá)MHC-II分子，而CD4+ CTL通過(guò)識(shí)別MHC-II直接誘導(dǎo)其凋亡。這些結(jié)果表明，SIRT1缺失導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松與CD4+ CTL介導(dǎo)的衰老細(xì)胞清除缺陷有關(guān)，補(bǔ)充CD4+ CTL可通過(guò)MHC-II依賴的免疫監(jiān)視途徑緩解骨丟失，揭示了衰老成骨細(xì)胞-免疫細(xì)胞互作在骨質(zhì)疏松中的關(guān)鍵作用。
為了揭示SIRT1如何調(diào)控成骨細(xì)胞與CD4+ CTL的互作機(jī)制，研究者對(duì)SIRT1敲低的MC3T3-E1細(xì)胞上清進(jìn)行細(xì)胞因子高通量檢測(cè)（華盈生物為該研究提供了細(xì)胞因子檢測(cè)服務(wù)），發(fā)現(xiàn)了CCL3、CCL5和CXCL10等CD4+CTLs相關(guān)趨化因子水平顯著下降，提示SIRT1可能通過(guò)調(diào)控趨化因子網(wǎng)絡(luò)影響免疫細(xì)胞分布。隨后研究者進(jìn)行了深入的機(jī)制研究，發(fā)現(xiàn)了SIRT1通過(guò)去乙酰化EZH2，解除其對(duì)DAAM2啟動(dòng)子的抑制，增加DAAM2的表達(dá)，從而進(jìn)一步的促進(jìn)下游趨化因子的表達(dá)。共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了DAAM2調(diào)控的趨化因子可促進(jìn)CD4+ CTL遷移和活化。
研究者通過(guò)構(gòu)建骨靶向AAV-DAAM2載體，在SIRT1-cKO小鼠中證實(shí)了DAAM2過(guò)表達(dá)可顯著改善骨質(zhì)疏松表型，免疫熒光證實(shí)骨小梁周圍CD4+ CTL聚集增多且衰老成骨細(xì)胞減少。但是當(dāng)聯(lián)合阻斷趨化因子受體CCR5/CXCR3時(shí)，AAV-DAAM2的骨表型拯救效果被完全抵消。這些結(jié)果完整揭示了"SIRT1-EZH2-DAAM2-趨化因子-CD4+ CTL"軸在骨質(zhì)疏松治療中的核心地位。最后研究者證實(shí)了該作用機(jī)制在多種骨質(zhì)疏松模型中均保守存在。
這項(xiàng)研究證明了SIRT1/DAAM2 軸介導(dǎo)的骨細(xì)胞-CD4+ CTL 互作是預(yù)防年齡相關(guān)骨丟失的核心機(jī)制。靶向這一軸心不僅延緩骨老化，還為骨質(zhì)疏松提供了新的免疫治療范式，突顯了骨微環(huán)境中細(xì)胞互作在維持健康中的重要性。
| 相關(guān)文獻(xiàn)
Yang B, Zhang G, Zhu Y, Wang J, Feng X, Fei W, Dai J, Hu L, Zhang Y, Cai J, Ruan B, Jin Y, Wei F, Lu G, Wang D, Cheung JPY, Shea GKH, Chen H, Yeung KWK, Wang L, Wang Y.Osteoblast-CD4+CTL Crosstalk Mediated by SIRT1/DAAM2 Axis Prevents Age-Related Bone Loss. Adv Sci (Weinh). 2025:e01170.