CREG1 通过靶向 RAB7 来激活自噬，从而促进骨质疏松症患者的骨形成

《Cellular Signalling》：CREG1 promotes bone formation via targeting RAB7 to activate autophagy in osteoporosis

骨髓间充质干细胞成骨分化受CREG1调控，通过RAB7介导的自噬增强骨代谢平衡。RAB7敲低抑制成骨分化，过表达则促进，其与CREG1协同调控自噬及成骨过程。

　　

李晓峰|刘毅|沙世宇|李浩玲|傅英强|刘胜侯|尹青峰|潘欣|刘文光

山东大学齐鲁医院骨科，中国山东省济南市250012

摘要

骨质疏松症的特点是骨量减少和骨骼微结构受损，其中骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化能力下降是导致该疾病的关键因素。细胞抑制因子E1A刺激基因1（CREG1）是一种溶酶体糖蛋白，已被发现参与自噬和成骨分化的调控。然而，CREG1介导的骨稳态的分子机制尚不清楚。在本研究中，我们确定了RAB7（一种参与内体运输和自噬的小GTP酶）作为CREG1的下游效应因子。我们发现，在BMSCs的成骨分化过程中，RAB7的表达逐渐增加。RAB7的敲低会抑制成骨过程，而其过表达则会促进这一过程。功能实验表明，调节RAB7的表达显著影响了CREG1对BMSCs的作用：RAB7的敲低抑制了CREG1诱导的成骨分化和自噬激活，而RAB7的过表达则恢复了被CREG1敲低所抑制的成骨潜能。我们的研究结果表明，CREG1通过调控自噬来促进成骨分化和骨稳态。

引言

原发性骨质疏松症（OP）是一种慢性、全球普遍存在的疾病，其特征是骨密度降低和骨结构恶化，从而导致骨脆性增加和骨折风险升高[1]。与年龄相关的OP是原发性OP的一种亚型，主要发生在老年人中，是由于生理老化所致[2]。随着全球老龄化人口的快速增长，与年龄相关的OP发病率显著增加，给全球公共卫生系统带来了巨大负担。

与年龄相关的OP主要表现为成骨细胞数量和功能的逐渐下降、骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化能力减弱以及骨形成障碍。其潜在机制与炎症反应、氧化应激、线粒体功能障碍、自噬障碍以及甲状旁腺激素水平升高有关[3],[4]。在这些机制中，自噬障碍是导致BMSCs成骨分化能力下降的关键因素。在营养匮乏、感染或低氧条件下，自噬作为细胞生存的重要代谢途径发挥作用。它涉及将细胞质或细胞器包裹进囊泡形成自噬体，然后自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，从而实现物质降解[5],[6]。线粒体可以氧化自噬体降解产生的物质，为BMSCs的成骨分化提供所需的能量[7]。因此，自噬功能的下降会削弱BMSCs的功能，从而加速OP的发展[8]。 细胞抑制因子E1A刺激基因1（CREG1）是一种由220个氨基酸组成的糖蛋白，在不同类型细胞和组织中广泛表达[9],[10]。已有研究表明CREG1在BMSCs的成骨分化中起作用，并且在OP中其表达水平降低[10]。然而，CREG1调控BMSCs成骨分化的具体机制尚不清楚。RAB7是一种存在于所有真核生物中的“管家”RAB蛋白，已知它控制自噬体与溶酶体的融合过程[11],[12],[13]。先前的研究表明，CREG1通过调节RAB7来介导血管组织细胞中的自噬[14]。考虑到CREG1对RAB7的影响以及RAB7介导的自噬在BMSCs成骨分化中的关键作用，我们假设CREG1与RAB7相互作用以调控自噬过程并影响BMSCs的成骨分化。

实验部分

BMSCs的提取与培养

BMSCs的提取和表型鉴定方法已在我们的先前研究中描述[10]。当细胞密度达到约90%时进行传代培养。实验中使用了第2至4代细胞。为了诱导成骨分化，我们使用Rat BMSCs Osteogenic Differentiation Induction Kit（OriCell，美国）进行培养。

慢病毒制备

CREG1过表达（LvCREG1；登录号：NM_001105966.1），RAB7过表达（LvRAB7；登录号：

RAB7调控BMSCs的成骨分化

RAB7的表达及其在BMSCs成骨分化中的作用尚不明确。为了探讨RAB7表达与成骨分化之间的关系，我们首先检测了RAB7表达的变化。Western blotting结果显示，在成骨分化过程中RAB7表达增加（图1A、B）。为了进一步研究RAB7是否影响BMSCs的成骨分化，我们利用慢病毒实现了RAB7的过表达和敲低。

讨论

OP是一种骨骼疾病，其特征是骨密度降低和骨微结构逐渐恶化，这两者共同导致骨脆性增加和骨折风险升高[15]。目前的治疗方法主要集中在抑制破骨细胞的骨吸收作用上。然而，刺激成骨细胞活性和促进骨形成的策略仍然有限[16],[17]。近年来，越来越多的证据表明，增强BMSCs的成骨分化至关重要

结论

总之，我们的研究结果表明，RAB7在CREG1调控的自噬和BMSCs的成骨分化过程中起着关键作用，为基于CREG1的干预措施提供了潜在的治疗靶点，有助于治疗与年龄相关的OP。

数据和材料的获取

数据可向作者索取。

CRediT作者贡献声明

李晓峰：撰写初稿、验证、方法学设计、概念构思。 刘毅：数据可视化、数据分析。 沙世宇：数据管理。 李浩玲：数据可视化、资源获取。 傅英强：数据可视化。 刘胜侯：数据可视化。 尹青峰：数据管理。 潘欣：软件开发。 刘文光：撰写初稿、项目管理、概念构思。

资金来源

本研究得到了山东大学第二医院科学基金（2023JX15）和山东省自然科学基金（ZR2025MS1258）的支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的明显财务利益冲突或个人关系。

致谢

我们感谢赵成金博士在实验准备和校对方面的帮助。本研究得到了山东大学第二医院科学基金（2023JX15）和山东省自然科学基金（ZR2025MS1258）的支持。