2021年7月,我院国家卫健委移植工程与移植免疫重点实验室程惊秋教授和张杰高级实验师团队在Redox Biology(IF=11.793)上发表题为《LRRc17 controls BMSC senescence via mitophagy and inhibits the therapeutic effect of BMSCs on ovariectomy-induced bone loss》的研究性论文,揭示了LRRc17与小鼠BMSCs衰老的内在分子机制。
LRRc17已被报道作为NF-kB受体激活剂RANKL诱导的破骨细胞生成的负调节因子,在骨重建中发挥重要作用。作为脂肪细胞和成骨细胞和共同祖细胞来源,BMSCs衰老直接影响骨发育稳态。BMSCs的衰老已被广泛报道与包括骨质疏松(OP)在内的衰老相关疾病的发生和发展密切相关。另一方面,自噬导致BMSCs产生应激性保护机制,而自噬功能障碍会削弱BMSCs的再生功能,导致骨重建失衡和多种衰老和退行性骨病。然而,关于调控BMSCs成脂与成骨平衡和细胞衰老的分子网络目前尚不清楚。
本研究中,研究人员首先发现BMSCs中LRRc17的表达水平、衰老相关蛋白、衰老相关β半乳糖苷酶活性与供体年龄呈正相关,而线粒体形态完整性和端粒酶活性相反。老年小鼠BMSCs在下调LRRc17后增殖能力提高,衰老相关蛋白的表达降低,从而导致BMSCs从成脂分化向成骨转分化。同时,LRRc17敲低通过抑制mTOR/PI3K通路激活线粒体噬,从而降低线粒体功能障碍,延缓BMSCs衰老。然而,LRRc17沉默介导的自噬流增强作用被自噬抑制剂羟氯喹(HCQ)明显抑制,证实了LRRc17敲低通过激活线粒体噬来改善BMSCs衰老。
同时研究人员通过体外共培养实验证明了LRRc17介导的BMSCs的成骨/成脂分化参与调节骨骼发育的动态平衡。在体内,与空载体转染的老年小鼠BMSCs相比,老年小鼠BMSCs在LRRc17敲低后进行原位移植减轻了骨质疏松小鼠中与衰老相关的骨丢失。
综上所述,本研究详细阐明了LRRc17通过影响线粒体自噬在BMSC衰老中的负调控作用,这些发现表明,靶向LRRc17可能是改善BMSCs衰老及其导致的相关退行性疾病的潜在治疗靶点。
本文第一作者为我院移植免疫研究室博士研究生刘飞,共同第一作者为袁玉佳助理研究员,通讯作者为程惊秋教授和张杰高级实验师。该工作得到了国家自然科学基金、青年项目、我院1·3·5项目、成都大熊猫繁育基金等的资助。
文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231721001117