《The FASEB Journal》：MECP2 Insufficiency Attenuates RUNX2-Dependent Osteoblast Differentiation via miR-126-3p/DKK1-Mediated Canonical Wnt Signaling Inhibition in Rett Syndrome
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该研究探讨了Rett综合征（RTT）患者常见骨质疏松症的新分子机制。研究发现，MECP2基因功能不足会上调miR-126-3p，进而增强内源性Wnt拮抗剂DKK1的表达。DKK1会抑制经典的Wnt/β-catenin信号通路，从而损害关键的成骨转录因子RUNX2及其下游靶基因（如OCN和ALP）的表达，最终导致成骨细胞分化障碍和矿化减少。这为理解RTT骨丢失病理并开发潜在治疗靶点提供了重要见解。
摘要
Rett综合征（RTT）是一种罕见的神经发育障碍，由X染色体上的甲基化CpG结合蛋白2（MECP2）基因功能丧失性突变引起。患者常表现出非神经系统症状，如脊柱后侧凸和骨质疏松症。本研究旨在阐明RTT中骨重塑失调的分子机制。研究人员利用具有成骨细胞可塑性的人类脱落乳牙来源间充质干细胞（SHEDs）作为RTT的细胞模型。通过小干扰RNA介导的MECP2敲低系统，定量分析了成骨细胞分化过程中RUNX2依赖性和经典Wnt信号通路的变化。
引言
RTT患者骨病理常表现为骨量减少、骨矿物质密度降低、骨代谢和骨量下降。研究表明，MECP2不足可能直接影响负责骨稳态的细胞，导致骨质疏松症的发生和发展。骨质疏松症的病理特征在于骨重塑的破坏，特别是骨形成的不活跃。成骨细胞分化缺陷可能是MECP2不足条件下骨重塑破坏的原因。RUNX2和经典Wnt信号通路在成骨细胞分化中起关键作用。本研究假设MECP2不足通过干扰RUNX2依赖性和/或经典Wnt信号通路来抑制成骨细胞分化，从而导致RTT骨质疏松表型的发生和进展。
材料与方法
研究使用来自一名健康5岁女童的SHEDs。通过siRNA转染敲低MECP2（MECP2-siR）和DKK1（DKK1-siR）。使用成骨诱导培养基进行细胞分化。通过实时定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）检测基因表达，蛋白质印迹法检测蛋白水平，酶联免疫吸附试验（ELISA）检测分泌的DKK1蛋白水平，阿尔新红染色评估矿化。使用miR-126-3p拮抗剂（antago-126-3p）研究该microRNA的功能。
结果
3.1 MECP2不足损害成骨细胞分化过程中的RUNX2依赖性通路
与对照成骨细胞相比，MECP2不足的成骨细胞中，成骨分化关键转录因子RUNX2及其下游靶基因ALP和OCN的mRNA和蛋白表达均受到抑制。阿尔新红染色显示，MECP2不足的成骨细胞矿化程度也降低。
3.2 MECP2不足通过DKK1介导减少成骨细胞分化过程中的活性β-catenin
蛋白质印迹分析显示，MECP2不足的成骨细胞中，经典Wnt信号通路的关键效应分子活性β-catenin的蛋白水平低于对照组。同时，内源性Wnt拮抗剂DKK1的mRNA和分泌蛋白水平在MECP2不足的成骨细胞中均上调。进一步实验表明，在MECP2敲低的基础上同时敲低DKK1，可以部分恢复活性β-catenin的水平，同时提高RUNX2、ALP、OCN的表达以及矿化能力。
3.3 miR-126-3p在MECP2不足的成骨细胞中增强DKK1表达的作用
研究发现，MECP2不足的成骨细胞中miR-126-3p表达上调。使用miR-126-3p拮抗剂可成功抑制其表达，并降低DKK1的转录和蛋白水平。此外，拮抗剂处理还能增加活性β-catenin的水平，提升RUNX2、ALP、OCN的表达，并促进矿化。MECP2敲低并未影响磷酸化ERK1/2（其活性形式）的水平，表明miR-126-3p以ERK1/2非依赖的方式参与了DKK1的上调。
讨论
本研究阐明了MECP2功能不足导致RTT患者骨质疏松表型的机制。结果表明，MECP2不足通过上调miR-126-3p，进而增强内源性Wnt拮抗剂DKK1的表达。DKK1抑制经典Wnt信号通路，从而损害RUNX2依赖性的成骨细胞分化。研究使用SHEDs作为细胞模型，证实了该通路的存在。SHEDs因其易于获取和成骨分化潜能，是研究骨病理机制的补充性模型。研究还指出了局限性，包括需要在其他骨骼干细胞（如骨髓间充质干细胞）中验证，miR-126-3p上调DKK1的具体分子靶点尚不明确，以及MECP2可能通过其他通路（如直接调控RUNX2、影响其他Wnt通路成分）影响成骨分化。
结论
总之，成骨过程中MECP2的不足通过miR-126-3p介导的DKK1上调抑制了经典Wnt信号通路，这可能在对RUNX2依赖性成骨细胞分化的损害中起关键作用。本研究结果为理解RTT骨丢失的病理机制及开发潜在的骨质疏松症治疗靶点提供了见解。
