脂肪谱系前体细胞在产前地塞米松暴露小鼠模型中维持骨髓氧化还原稳态的保护作用

The protective role of adipogenic lineage precursors in maintaining bone marrow redox homeostasis in a mouse model of prenatal dexamethasone exposure.

作者信息Jianwen Su, Sushuang Ma, Mankai Yang, Jichang Wu, Yijie Chen, Mingchao Jin, Qin Shi, Xianrong Zhang
PMID40845776
发布时间2025-10
DOI10.1016/j.redox.2025.103820

实验完整度

包含PDE小鼠模型、细胞系、转基因小鼠谱系追踪、基因消融、AAV介导过表达等体内外实验,进行细胞衰老、ROS、骨参数、流式、RNA-seq等多层级功能与机制验证。

主要模型

PDE小鼠模型 Adipoq-tdTomato报告小鼠 Adipoq-iDTR小鼠 3T3-L1前脂肪细胞

重点核对

PDE模型:孕鼠GD12-14皮下注射地塞米松1.2 mg/kg/day,连续3天 Adipoq+细胞消融:孕鼠GD12-20每隔48小时注射DT 50 μg/kg AAV-Fbln5处理:2周龄后代腹腔注射5×10^11病毒颗粒,4周后取材 ROS检测:DHE腹腔注射10 mg/kg,30分钟后取材 样本量:每组5-6只小鼠

摘要

骨髓脂肪前体细胞在年轻和成年小鼠的骨代谢中发挥重要作用,但它们对早期长骨发育的贡献仍知之甚少。在本研究中,我们利用产前地塞米松暴露(PDE)小鼠模型,阐明了骨髓脂肪细胞谱系前体细胞通过分泌fibulin-5(Fbln5)调节骨髓氧化还原稳态的作用。我们之前的研究表明,PDE诱导骨髓细胞衰老,导致后代幼鼠长骨生长迟缓。在这些发现的基础上,我们现在揭示PDE不仅诱导细胞衰老和损害骨形成,还破坏H型血管并减少表达脂联素的细胞(Adipoq+细胞)。重要的是,Adipoq+细胞的基因消融重现了PDE暴露后代观察到的表型,其特征是出生后早期细胞衰老增加和成骨细胞及成骨祖细胞丢失,最终导致年轻成年小鼠骨小梁质量减少。RNA-seq和体内数据表明,Adipoq+细胞是Fbln5的主要来源,PDE显著减少了Adipoq+细胞的数量,从而降低了Fbln5的表达并升高了骨髓中的ROS应激。此外,通过腺相关病毒在Adipoq+细胞中靶向过表达Fbln5可有效减轻细胞衰老和ROS积累,保护H型血管和成骨细胞,并正常化破骨细胞活性,从而挽救PDE引起的长骨生长迟缓。总之,这些发现揭示了Adipoq+细胞在长骨发育早期调节骨髓微环境内氧化还原稳态的一个先前未被认识的功能。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
骨髓Adipoq+细胞在早期长骨发育中是否通过调节氧化还原稳态影响骨形成,以及PDE是否通过影响这些细胞导致长骨发育迟缓。
核心机制
PDE减少骨髓Adipoq+细胞,下调其Fbln5表达,导致SOD3水平降低,ROS应激升高,诱导细胞衰老,破坏H型血管和成骨细胞,最终抑制长骨发育。
主要证据
RNA-seq显示Fbln5是Adipoq+细胞中显著下调的基因;Adipoq+细胞消融重现PDE表型,升高ROS和细胞衰老;AAV-Fbln5过表达逆转PDE引起的ROS积累、细胞衰老、血管和骨形成损伤。
研究意义
揭示骨髓Adipoq+细胞在早期骨骼发育中维持微环境氧化还原稳态的新功能,为PDE导致的发育毒性提供潜在干预靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

PDE小鼠模型建立与表型分析

建立PDE模型并观察其对后代长骨血管、细胞衰老及Adipoq+细胞的影响。

孕鼠GD12-14皮下注射地塞米松或生理盐水,后代于2、4、6周龄取材,进行SA-β-Gal染色、免疫荧光、流式分析等。

2

Adipoq+细胞遗传消融实验

验证Adipoq+细胞缺失是否模拟PDE表型。

Adipoq-iDTR小鼠孕鼠GD12-20注射DT,后代于1、2、6周龄进行骨形态学、组织学、微CT分析。

3

RNA-seq及差异基因分析

鉴定PDE条件下Adipoq+细胞中差异表达基因,寻找关键分子。

FACS分选Adipoq-tdTomato+细胞,进行RNA-seq,鉴定883个DEGs,其中Fbln5显著下调。

4

Fbln5功能验证(细胞实验)

验证地塞米松对Fbln5表达的直接影响。

3T3-L1前脂肪细胞用地塞米松处理,qPCR检测Fbln5 mRNA水平。

5

AAV介导Fbln5过表达试验

验证在Adipoq+细胞中过表达Fbln5能否挽救PDE引起的骨损伤。

2周龄PDE和对照后代腹腔注射AAV-Fbln5或AAV-null,4周后进行microCT、组织学、免疫荧光和ROS检测。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
地塞米松MedChemExpressHY-14648
白喉毒素AladdinD381867
抗CD31抗体R&D SystemsFAB3628G
抗endonucin抗体Santa Cruzsc-65495
抗Osterix抗体Abcamab209484
抗脂联素抗体R&D SystemsAF1119
抗Fbln5抗体Affinity BiosciencesDF4056
抗SOD3抗体Affinity BiosciencesDF7753
抗Perilipin抗体Cell Signaling Technology9349
驴抗山羊IgG (FITC)Biossbs-0294D
驴抗大鼠IgG (Alexa Fluor 594)Abcamab150160
驴抗大鼠IgG (Dylight 488)AbbkineA23240
山羊抗兔IgG (Alexa Fluor 594)Cell Signaling Technology8889
山羊抗兔IgG (Alexa Fluor 488)Cell Signaling Technology4412
DAPISolarbioS2110
蔡司LSM980激光扫描共聚焦显微镜Zeiss--
衰老相关β-半乳糖苷酶染色试剂盒KeygenKGPAG001
二氢乙锭Yeasen50102ES02
TRAP检测试剂盒Wako294-6700
抗骨钙素抗体Affinity BiosciencesDF12303
DAB底物ZSGB-BIOZLI-9018
ViewRNA组织荧光1-Plex检测核心试剂盒InvitrogenQVT0600C
Fbln5特异性探针InvitrogenVB6-3202476-VCP
ACK裂解缓冲液LEAGENECS0001
CD16/32抗体BioLegend101319
BV421抗CD11bBioLegend101235
APC/Cyanine7抗Ly-6CBioLegend128025
PerCP/Cyanine5.5抗Ly-6GBioLegend127616
PE/Cyanine7抗F4/80BioLegend123113
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
胶原酶A----
胰蛋白酶----
FACSCanto II流式细胞仪BD Biosciences--
RNeasy微量试剂盒QIAGEN74004
安捷伦2100生物分析仪Agilent--
TruePrep DNA文库制备试剂盒(MGI)VAZYME--
DNBSEQ测序平台BGI Tech--
AG RNAex Pro RNA提取试剂Accurate BiologyAG21102
Hifair II第一链cDNA合成SuperMixYEASEN11141ES
Hifair qPCR SYBR Green预混液YEASEN11202ES
ABI PRISM 7900HT系统Applied Biosystems--
杜氏改良Eagle培养基----
地塞米松----
AAV-293细胞----
Skyscan 1176显微CTBruker--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
PDE模型建立
孕鼠GD12-14皮下注射地塞米松剂量1.2 mg/kg/day,连续3天;对照组注射等量生理盐水
阅读提示:参见Methods 4.1
Adipoq+细胞消融
孕鼠GD12-20每隔48小时注射DT 50 μg/kg;后代于1、2、6周龄取材
阅读提示:参见Methods 4.1
AAV-Fbln5处理
2周龄后代腹腔注射5×10^11病毒颗粒(AAV-Fbln5或AAV-null),4周后取材
阅读提示:参见Methods 4.9
ROS检测
小鼠腹腔注射DHE 10 mg/kg,30分钟后取材;流式分析时骨髓细胞与10 μM DHE孵育
阅读提示:参见Methods 4.2和4.5
细胞培养处理
3T3-L1细胞在70%融合度时用250 nM地塞米松处理12、24、48小时
阅读提示:参见Methods 4.8