独协医科大发现Siglec-15骨重塑关键
独协医科大学整形外科学（主任教授种市洋）的高畑雅彦准教授研究团队，揭示了唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素Siglec-1...
独协医科大学整形外科学（主任教授 种市洋）的高畑雅彦准教授研究团队，揭示了唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素 Siglec-15 在破骨细胞细胞骨架重构中发挥的关键作用。这一研究成果有望为骨疾病新疗法的开发奠定重要基础，相关论文已发表于国际学术期刊《Bone Research》。
研究概要
破骨细胞负责骨的重塑（新陈代谢），其形成与功能受多种信号通路调控。多个破骨细胞前体细胞融合成为多核巨细胞，从而高效吸收骨基质，然而该过程中调控细胞骨架重构的具体机制尚未明确。本研究阐明，免疫球蛋白样受体 Siglec-15 可通过增强巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）的刺激作用，经 RAP1/Rac1 通路促进破骨细胞的细胞骨架重构。
研究背景
骨的稳态由破骨细胞的骨吸收与成骨细胞的骨形成之间的平衡维持。破骨细胞承担清除老化或损伤骨基质的重要功能，若其功能失常，旧骨积累会导致骨质脆弱，引发大理石病。破骨细胞由单核/巨噬细胞系前体细胞经反复融合形成多核巨细胞，这被认为是高效骨吸收的必要过程。然而，细胞融合导致的巨型化以及为吸收骨而改变形态的过程（即细胞骨架重构）的调控机制尚未完全阐明。
已知破骨细胞分化与活化所必需的免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）信号通过含有 ITAM 的细胞膜信号适配分子 DAP12 与 FcRγ 传递。为激活 DAP12 的 ITAM，需要细胞膜上与 DAP12 结合的 DAP12 相关免疫受体群（DAR）。在破骨细胞中已鉴定出 TREM-2、CLEC5A、Siglec-15 等多种 DAR，但其中哪些 DAR 在破骨细胞分化中起关键作用尚未明确。因此，本研究旨在鉴定 DAR 中调控生理性骨吸收最重要的分子，并阐明其功能。
研究结果
首先，研究团队分别构建了三种 DAR（Trem-2、Clec5a、Siglec-15）缺陷小鼠模型，结果显示仅 Siglec-15 缺陷小鼠表现出因破骨细胞功能不全引起的轻度大理石病。为进一步排除 DAP12 信号由 FcRγ 介导的 ITAM 信号代偿的影响，他们制备了各 DAR 与 FcRγ 的双重缺陷小鼠。其中，仅 Siglec-15/FcRγ 双重缺陷小鼠出现严重大理石病。这表明 Trem-2 与 Clec5a 的功能可由 FcRγ 代偿，而 Siglec-15 具有无法被 FcRγ 完全替代的独特重要功能。
随后，通过体外培养破骨细胞进行观察，发现缺失 Siglec-15 会导致细胞融合与细胞骨架形成障碍，使破骨细胞无法在骨基质表面充分铺展并进行骨吸收。进一步的生化分析表明，Siglec-15 并不影响促进破骨细胞分化的 RANKL 信号下游转录因子，而是参与增强由 M-CSF 诱导的细胞骨架重构相关信号。具体机制上，Siglec-15/DAP12 复合体能促进 M-CSF 诱导的 c-Src/p130Cas/CrkⅡ 通路活化，进而通过 RAP1 增强整合素信号，最终激活调控肌动蛋白微丝组装的 RAC1 通路，驱动破骨细胞的细胞骨架重构。
研究意义
本研究明确了 Siglec-15 在破骨细胞为高效吸收骨而实现巨型化过程中的关键作用，提示 Siglec-15 有望成为骨疾病治疗的新靶点。尤其值得期待的是，该发现可能推动针对骨重塑障碍引发的骨质疏松症及其他代谢性骨疾病的新疗法开发。本研究成果已整理发表于《Bone Research》。
研究概要
破骨细胞负责骨的重塑（新陈代谢），其形成与功能受多种信号通路调控。多个破骨细胞前体细胞融合成为多核巨细胞，从而高效吸收骨基质，然而该过程中调控细胞骨架重构的具体机制尚未明确。本研究阐明，免疫球蛋白样受体 Siglec-15 可通过增强巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）的刺激作用，经 RAP1/Rac1 通路促进破骨细胞的细胞骨架重构。
研究背景
骨的稳态由破骨细胞的骨吸收与成骨细胞的骨形成之间的平衡维持。破骨细胞承担清除老化或损伤骨基质的重要功能，若其功能失常，旧骨积累会导致骨质脆弱，引发大理石病。破骨细胞由单核/巨噬细胞系前体细胞经反复融合形成多核巨细胞，这被认为是高效骨吸收的必要过程。然而，细胞融合导致的巨型化以及为吸收骨而改变形态的过程（即细胞骨架重构）的调控机制尚未完全阐明。
已知破骨细胞分化与活化所必需的免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）信号通过含有 ITAM 的细胞膜信号适配分子 DAP12 与 FcRγ 传递。为激活 DAP12 的 ITAM，需要细胞膜上与 DAP12 结合的 DAP12 相关免疫受体群（DAR）。在破骨细胞中已鉴定出 TREM-2、CLEC5A、Siglec-15 等多种 DAR，但其中哪些 DAR 在破骨细胞分化中起关键作用尚未明确。因此，本研究旨在鉴定 DAR 中调控生理性骨吸收最重要的分子，并阐明其功能。
研究结果
首先，研究团队分别构建了三种 DAR（Trem-2、Clec5a、Siglec-15）缺陷小鼠模型，结果显示仅 Siglec-15 缺陷小鼠表现出因破骨细胞功能不全引起的轻度大理石病。为进一步排除 DAP12 信号由 FcRγ 介导的 ITAM 信号代偿的影响，他们制备了各 DAR 与 FcRγ 的双重缺陷小鼠。其中，仅 Siglec-15/FcRγ 双重缺陷小鼠出现严重大理石病。这表明 Trem-2 与 Clec5a 的功能可由 FcRγ 代偿，而 Siglec-15 具有无法被 FcRγ 完全替代的独特重要功能。
随后，通过体外培养破骨细胞进行观察，发现缺失 Siglec-15 会导致细胞融合与细胞骨架形成障碍，使破骨细胞无法在骨基质表面充分铺展并进行骨吸收。进一步的生化分析表明，Siglec-15 并不影响促进破骨细胞分化的 RANKL 信号下游转录因子，而是参与增强由 M-CSF 诱导的细胞骨架重构相关信号。具体机制上，Siglec-15/DAP12 复合体能促进 M-CSF 诱导的 c-Src/p130Cas/CrkⅡ 通路活化，进而通过 RAP1 增强整合素信号，最终激活调控肌动蛋白微丝组装的 RAC1 通路，驱动破骨细胞的细胞骨架重构。
研究意义
本研究明确了 Siglec-15 在破骨细胞为高效吸收骨而实现巨型化过程中的关键作用，提示 Siglec-15 有望成为骨疾病治疗的新靶点。尤其值得期待的是，该发现可能推动针对骨重塑障碍引发的骨质疏松症及其他代谢性骨疾病的新疗法开发。本研究成果已整理发表于《Bone Research》。
