客戶論文發表 | 抑制 STAT3 棕櫚酰化和活性氧信號傳導直接抑制破骨細胞生成從而減輕溶骨性骨質流失

文獻信息
浙大城市學院浙江省神經修復新靶點及藥物研究重點實驗室、蘇州大學蘇州醫學院骨科研究所等團隊的研究成果“Pharmacologically targeting fatty acid synthase-mediated de novo lipogenesis alleviates osteolytic bone loss by directly inhibiting osteoclastogenesis through suppression of STAT3 palmitoylation and ROS signaling”（從藥理學角度針對脂肪酸合酶介導的從頭脂質生成進行靶向治療，通過抑制 STAT3 棕櫚酰化和活性氧信號傳導直接抑制破骨細胞生成，從而減輕溶骨性骨質流失。）在學術期刊《METABOLISM-CLINICAL AND EXPERIMENTAL》（IF：10.9）上發表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的小鼠骨小梁、顱骨等圖像和定量分析結果。

該論文的通訊作者為陳建權教授，第一作者為修春美老師。

文獻摘要
破骨細胞形成和/或活性的異常增加是多種溶骨性疾病中骨質流失的根本原因。脂肪酸合酶（Fasn）介導的從頭脂質合成（DNL）是主要的脂質代謝途徑之一，已被證明在多種生理和病理過程中發揮關鍵作用。然而，其在破骨細胞生成中的作用尚不清楚。在此，作者研究了 DNL 在破骨細胞生成中的直接作用及其在溶骨性疾病治療中的潛力。作者發現，在核因子-κB 受體活化因子配體（RANKL）誘導的破骨細胞生成過程中，Fasn 表達和 DNL 水平會上調。通過 shRNA 敲除或其藥理學抑制劑（ASC40 和 trans-C75）抑制 Fasn 會損害體外破骨細胞分化。從機制上講，Fasn 的藥理學抑制通過破壞 STAT3 棕櫚酰化部分抑制 RANKL 誘導的 c-Fos/NFATc1 表達，從而抑制破骨細胞生成，同時促進活性氧清除，從而損害絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號傳導。最后，通過兩種骨溶解疾病的鼠模型，即卵巢切除（OVX）誘導的骨質疏松癥和鈦納米顆粒誘導的顱骨骨溶解，對 ASC40 治療骨溶解性骨質流失的治療潛力進行了測試。結果表明，ASC40 在這兩種模型中均顯著減輕了骨質流失和破骨細胞生成。總之，作者的研究結果表明，Fasn 介導的 DNL 是破骨細胞生成的一個新的正向調節因子，并且可能成為治療破骨細胞驅動的骨溶解性骨病的一個有前景的治療靶點。

實驗方法
卵巢切除術（OVX）誘導的骨質疏松癥模型
為了驗證ASC40對雌激素缺乏所致骨質流失的保護作用，作者根據文獻報道建立了OVX所致骨質疏松小鼠模型。取8周齡雌性C57BL/6小鼠28只（20.2±0.8 g），隨機分為4個實驗組，每組7只：假手術組OVX組(用假手術和溶劑治療小鼠)，OVX組（接受雙側OVX手術和溶劑治療），ASC40-L組(小鼠行雙側OVX手術，接受5mg/kg ASC40)和ASC40-H組(雙側OVX手術小鼠和10mg/kg ASC40)。所有小鼠均以50mg /kg戊巴比妥鈉麻醉。OVX、ASC40-L和ASC40-H組小鼠切除雙側卵巢，而Sham組小鼠僅切除鄰近脂肪組織。恢復5天后，每隔一天給小鼠口服載藥（10% DMSO和90%玉米油）或ASC40溶液，共17次。末次給藥1 d后處死小鼠，取股骨進行μCT和組織學分析。

鈦納米顆粒誘導顱骨骨溶解模型

鈦納米顆粒（純度99.8%，粒徑約30 nm）。選取8周齡雄性C57BL/6J小鼠21只（24.2±0.6 g），隨機分為3組（每組7只），分別為假手術組（以下簡稱假手術組）、單純載藥組（Ti組）、納米鈦植入組（Ti+ASC40組）。對于鈦納米顆粒植入或假手術，分別將100 μL鈦納米顆粒溶液或DPBS應用于顱骨表面，按照先前描述的手術方法。術后3天，ASC40溶液在由5% DMSO、30% PEG 300和5% Tween 80組成的載藥溶液中制備。然后將ASC40溶液或載體溶液皮下注射到顱骨中心，每天1次，共14次。對小鼠實施安樂死，取顱骨進行μCT和組織學分析。

微計算機斷層掃描（μCT）分析

骨骼樣品在10%福爾馬林中固定48 h，然后用PBS沖洗三次，使用NMC-200 NEMO微型CT掃描儀（平生醫療科技有限公司）進行μCT掃描。選取股骨遠端生長板下方0.4 mm ~ 1.9 mm的橫截面μCT切片進行骨小梁定量。采用Avatar3軟件（PINGSENG Healthcare Kunshan Inc., Soochow, China）分析所選切片骨小梁區域的骨體積/組織體積（BV/TV）、小梁厚度（Tb.Th）、小梁數量（Tb.N）和小梁間距（Tb.Sp）等骨微結構參數。

實驗結果
對照和ASC40治療的OVX小鼠雙側卵巢明顯缺失，以及子宮重量相似的減少（圖7A， B），證實OVX手術獨立于ASC40治療成功進行。μCT成像顯示，ASC40可顯著防止卵巢切除術引起的骨質流失.定量μCT分析顯示，OVX下調小梁BV/TV和Tb。N，同時上調Tb。Sp（圖9D）。然而，ASC40處理，特別是在10 mg/kg的劑量下，顯著減輕了這些變化（圖9D）。

圖9 ASC40對Fasn介導的DNL的藥理學抑制可預防雌激素缺乏誘導的破骨細胞生成。

為了進一步驗證ASC40對溶解性骨病的治療潛力，作者使用了納米鈦顆粒誘導的骨溶解小鼠模型。將小鼠顱骨表面手術暴露，用鈦納米顆粒處理，然后每天給藥10 mg/kg ASC40，持續2周。二維μCT切片和重建的三維μCT圖像顯示，鈦納米顆粒在小鼠顱骨表面引起了劇烈的骨侵蝕，ASC40處理減輕了這種侵蝕（圖10A）。進一步的定量分析結果表明，鈦納米顆粒增加了顱骨孔隙率ASC40處理抑制了這一效應（圖10B）。同樣,量化μCT切片顯示，鈦納米顆粒顯著降低了BV/TV， ASC40處理后BV/TV恢復（圖10C）。

圖10 ASC40對Fasn介導的DNL的藥理學抑制保護小鼠免受鈦納米粒子誘導的破骨細胞生成和骨丟失。

使用結論
總之，作者的研究表明，Fasn介導的DNL是促進破骨細胞形成和活性的重要脂質代謝途徑，而ASC40對Fasn的藥理學抑制抑制了RANKL誘導的體外破骨細胞分化，并保護小鼠免受雌激素缺乏或鈦納米顆粒誘導的破骨細胞生成和骨丟失，部分是通過抑制STAT3棕櫚酰化和ROS信號傳導。因此，靶向Fasn介導的DNL可能是一種新的治療策略，可以預防與破骨細胞過度激活相關的疾病中的骨丟失。

使用設備

  Micro CT (型號：NEMO) (平生醫療科技)
 影像軟件：Avatar（平生醫療科技）