客戶論文：抑制 STAT3 棕櫚酰化和活性氧信號傳導(dǎo)減輕溶骨性骨質(zhì)流失

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

文獻信息
浙大城市學院浙江省神經(jīng)修復(fù)新靶點及藥物研究重點實驗室、蘇州大學蘇州醫(yī)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(dǎo)的從頭脂質(zhì)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(dǎo)直接抑制破骨細胞生成，從而減輕溶骨性骨質(zhì)流失。）在學術(shù)期刊《METABOLISM-CLINICAL AND EXPERIMENTAL》（IF：10.9）上發(fā)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(jié)果。

該論文的通訊作者為陳建權(quán)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(zhì)流失的根本原因。脂肪酸合酶（Fasn）介導(dǎo)的從頭脂質(zhì)合成（DNL）是主要的脂質(zhì)代謝途徑之一，已被證明在多種生理和病理過程中發(fā)揮關(guān)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(fā)現(xiàn)，在核因子-κB 受體活化因子配體（RANKL）誘導(dǎo)的破骨細胞生成過程中，F(xiàn)asn 表達和 DNL 水平會上調(diào)。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，F(xiàn)asn 的藥理學抑制通過破壞 STAT3 棕櫚酰化部分抑制 RANKL 誘導(dǎo)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(dǎo)。最后，通過兩種骨溶解疾病的鼠模型，即卵巢切除（OVX）誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥和鈦納米顆粒誘導(dǎo)的顱骨骨溶解，對 ASC40 治療骨溶解性骨質(zhì)流失的治療潛力進行了測試。結(jié)果表明，ASC40 在這兩種模型中均顯著減輕了骨質(zhì)流失和破骨細胞生成。總之，作者的研究結(jié)果表明，F(xiàn)asn 介導(dǎo)的 DNL 是破骨細胞生成的一個新的正向調(diào)節(jié)因子，并且可能成為治療破骨細胞驅(qū)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(shù)（OVX）誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥模型
為了驗證ASC40對雌激素缺乏所致骨質(zhì)流失的保護作用，作者根據(jù)文獻報道建立了OVX所致骨質(zhì)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(shù)組OVX組(用假手術(shù)和溶劑治療小鼠)，OVX組（接受雙側(cè)OVX手術(shù)和溶劑治療），ASC40-L組(小鼠行雙側(cè)OVX手術(shù)，接受5mg/kg ASC40)和ASC40-H組(雙側(cè)OVX手術(shù)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(cè)卵巢，而Sham組小鼠僅切除鄰近脂肪組織。恢復(fù)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(dǎo)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(shù)組（以下簡稱假手術(shù)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(shù)，分別將100 μL鈦納米顆粒溶液或DPBS應(yīng)用于顱骨表面，按照先前描述的手術(shù)方法。術(shù)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(yī)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(qū)域的骨體積/組織體積（BV/TV）、小梁厚度（Tb.Th）、小梁數(shù)量（Tb.N）和小梁間距（Tb.Sp）等骨微結(jié)構(gòu)參數(shù)。

實驗結(jié)果
對照和ASC40治療的OVX小鼠雙側(cè)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(shù)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(shù)引起的骨質(zhì)流失.定量μCT分析顯示，OVX下調(diào)小梁BV/TV和Tb。N，同時上調(diào)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(dǎo)的DNL的藥理學抑制可預(yù)防雌激素缺乏誘導(dǎo)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(dǎo)的骨溶解小鼠模型。將小鼠顱骨表面手術(shù)暴露，用鈦納米顆粒處理，然后每天給藥10 mg/kg ASC40，持續(xù)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(jié)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(yīng)（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(fù)（圖10C）。

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

使用設(shè)備

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