KDM6B通过表观遗传调控PIEZO1介导的机械转导保障小鼠切牙矿化组织免受机械应力损伤

《Bone Research》：KDM6B safeguards mineralized tissue homeostasis from mechanical stress through epigenetic control of PIEZO1-mediated mechanotransduction in the mouse incisor

机械力塑造骨骼和牙齿等矿化组织的生长与再生，但这些组织如何适应持续的机械应力仍知之甚少。在此，研究人员利用不同负荷程度的小鼠切牙模型，鉴定出组蛋白去甲基化酶KDM6B是一个关键的表观遗传调控因子，通过保护祖细胞扩增细胞(transit-amplifying cells, TACs)免于机械应力诱导的细胞凋亡来维持矿化组织稳态。Kdm6b的缺失通过增强PIEZO1依赖的机械转导破坏了这种平衡，导致TACs中Ca²⁺内流过多和细胞凋亡。机制上，Kdm6b缺陷增加了Bmi1启动子区域的H3K²⁷me3水平，沉默其表达并解除对Piezo1的抑制。重要的是，在Kdm6b缺陷小鼠中，Piezo1单倍不足恢复了Ca²⁺内流限制，挽救了TAC缺陷和组织稳态。这些发现揭示了KDM6B-H3K²⁷me3-BMI1-PIEZO1是一个关键的表观遗传“机械调节器(mechanostat)”，保护牙齿祖细胞免受机械应力，确保持续的组织稳态。这种基于染色质的组织力学适应机制可被靶向以预防矿化组织的机械性退变。

在多细胞生物中，组织稳态是一个动态过程，旨在尽管持续暴露于波动的环境条件下，仍能维持组织的结构和功能完整性。这种平衡通过细胞与其特化微环境之间的相互作用得以维持。在此微环境中，多种细胞外线索起调节作用。在这些刺激中，机械力对于维持矿化组织（如骨骼和牙齿，它们承担着行走和咀嚼等主要活动负荷）的稳态尤为关键。众所周知，机械负荷对于维持人类及其他动物的骨骼质量和数量至关重要；机械输入的丧失会导致快速骨丢失，另一方面，过度的机械应力则促成骨关节炎等退行性疾病。因此，理解矿化组织如何在机械应力下维持稳态是骨骼生物学中的一个基本问题。

通过机械转导(mechanotransduction)，细胞检测物理力（如张力、压缩和剪切应力）并将其转化为支配细胞行为的生化信号。然而，并非所有机械力都会引发成比例的生物学反应。最近的研究表明，肠道干细胞所承受的力范围为0至25 kPa，但其反应性在约12 kPa时达到峰值。这种非线性行为表明，内在的调节机制可以精细调节或缓冲机械信号，以防止细胞在过度负荷下受损。这种保护性适应的分子基础，特别是在矿化组织中，很大程度上尚未探索。

表观遗传修饰独立于DNA序列的改变调节基因表达。它们代表了控制胚胎发生期间细胞命运特化和生物体整个生命期间组织稳态的关键调控层。组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化(H3K²⁷me3)是一种抑制性染色质标记，被认为与跨物种的细胞环境应激反应有关，这表明它可能是组织力学适应的表观遗传调控因子。该标记由甲基转移酶EZH1/2和去甲基化酶KDM6A、KDM6B (JMJD3) 和KDM6C (UTY) 的拮抗作用动态调节。其中，KDM6B已成为控制器官发生、骨形成、牙骨质形成和谱系特化的基因网络的关键调节因子。此外，它对于正畸力下牙周膜的成骨是必需的。这些证据线索汇聚表明，KDM6B可能调节受机械应力的矿化组织中的适应性反应。阐明这一机制可以为理解表观遗传调控如何与机械转导相交以维持组织完整性提供关键见解，并为对抗退行性骨骼疾病提供新策略。

GLI1⁺间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)对颅面骨和牙齿的发育、修复至关重要。小鼠切牙在整个生命过程中持续生长，这依赖于位于颈环(cervical loop)生态位中的GLI1⁺ MSCs。这些干细胞产生TACs，后者进一步分化为成牙本质细胞和牙髓细胞，以确保终身更新。值得注意的是，小鼠切牙承受的机械力显著高于其他矿化组织。在啃咬时，切牙尖端承受高达约280 MPa的压力，而咀嚼食物在近端产生约100 MPa的力。切牙高度动态和力学响应的特性为探索力依赖性组织稳态的分子和表观遗传调控提供了强大的系统。

在本研究中，研究人员将KDM6B鉴定为通过调节PIEZO1依赖的机械转导来保障矿化组织在机械应力下稳态的表观遗传调控因子。使用经历不同机械负荷的小鼠切牙模型，研究人员发现，在GLI1⁺谱系中条件性缺失Kdm6b（Gli1-CreERT²; Kdm6b^fl/fl 小鼠），是通过H3K²⁷me3-BMI1-PIEZO1轴在特定高机械负荷下诱导TAC凋亡并破坏组织结构。本研究揭示了这条先前未被认识的轴通过精细调节PIEZO1依赖的机械转导来防止力诱导的TAC耗竭并维持矿化组织稳态。更广泛地，本研究揭示了表观遗传调控因子作为机械敏感性内在调节因子的新范式。这些发现表明KDM6B和H3K²⁷me3等潜在生物标志物可用于预测生理力下的再生结果，并为治疗机械超负荷诱导的疾病（如骨关节炎）开辟新的治疗途径。

为研究KDM6基因家族的功能作用，研究人员首先通过分析先前研究的单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据和进行原位杂交分析来研究它们的表达模式。结果发现，在切牙的间充质和上皮区域，Kdm6b在所有KDM6家族成员中表现出最广泛和最高水平的表达。为了进一步阐明Kdm6b⁺细胞与GLI1⁺ MSCs、以及Kdm6b⁺细胞与TACs之间的关系，研究人员在Gli1-LacZ小鼠中对Kdm6b、MSCs和TACs进行了共定位染色。结果显示Kdm6b⁺细胞与TACs之间存在显著重叠，表明Kdm6b在小鼠切牙组织稳态中具有潜在的调节作用。

为确定Kdm6b在机械负荷下的功能重要性，研究人员构建了Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠，在他莫昔芬诱导后条件性地在GLI1⁺谱系中删除Kdm6b。通过在牙龈线附近标记切牙唇面并随时间追踪刻痕的移动，研究人员评估了切牙生长情况。刻痕后2天和4天，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的切牙生长相较于对照组显著减少。此外，为确定这种表型是否依赖于机械应力，研究人员建立了通过剪切左下颌切牙一部分来减少负荷的低负荷模型。在此模型下，低负荷（左）侧的生长率在对照组和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠之间无显著差异，这表明Kdm6b的缺失仅在机械负荷条件下破坏切牙生长。为排除剪切造成的组织损伤对结果的干扰，研究人员采用了双侧剪切模型，该模型减少了与啃咬相关的负荷，但保留了咀嚼力。在该模型中，修剪后1天组间生长相似，但在修剪后2天，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的切牙生长显著受损。这些数据表明，Kdm6b对于在机械负荷下维持组织稳态和功能是必需的。

为评估Kdm6b在力下缺失的长期影响，研究人员在他莫昔芬诱导后两个月(mpt)进行了微计算机断层扫描(microCT)分析。结果显示Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的牙髓腔发生病理性扩张。组织学分析显示，与对照组相比，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的牙本质和牙釉质厚度减少，表明成年小鼠切牙组织稳态受损。研究人员还检查了Dspp（一种终末分化成牙本质细胞的标记物）的表达，发现Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中Dspp⁺成牙本质细胞与颈环之间的距离显著增加，表明成牙本质细胞分化受损。由于Kdm6b也在牙上皮细胞中表达，研究人员构建了Sox2-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠以研究表型缺陷是否仅由上皮Kdm6b的缺失引起。值得注意的是，在Sox2-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中未观察到类似的间充质缺陷，表明组织稳态的破坏主要是由于间充质GLI1⁺谱系中缺乏Kdm6b所致。这些发现共同证明，Kdm6b对于响应机械负荷维持矿化组织稳态是必需的，支持其作为机械应力下正常组织更新关键调节因子的角色。

为阐明Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠在机械负荷下牙本质形成缺陷和切牙生长受损的细胞机制，研究人员首先评估了Kdm6b缺失后GLI1⁺ MSC群体是否发生改变。通过生成Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Gli1-LacZ小鼠并与Gli1-LacZ对照小鼠进行比较，研究人员发现，在诱导后1周(1 wpt)和2 wpt时，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Gli1-LacZ小鼠切牙中的GLI1⁺ MSC数量与对照组相比没有变化。研究人员进一步检查了长期标记保留细胞（一种位于切牙近端的静息MSC亚群）。在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中，标记保留细胞的数量相较于对照组显著减少，表明Kdm6b的缺失损害了长期MSC静息状态。

接下来，研究人员使用Ki67免疫染色在诱导后检查了TAC群体。虽然在1 wpt时TAC数量没有变化，但在2 wpt时，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中观察到显著减少，表明TAC逐渐耗竭。为确定TAC减少的潜在原因，研究人员使用TUNEL染色评估了Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl和对照小鼠的细胞凋亡情况。早在诱导后4天(4 dpt)，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的切牙TAC区域内凋亡就显著增加。值得注意的是，与正常负荷的对应切牙相比，低负荷（单侧剪切后）的切牙在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中表现出凋亡减少，这表明Kdm6b对于TAC在机械应力下的存活至关重要。为检查TAC向成牙本质细胞的分化，研究人员进行了EdU脉冲标记，并在48小时后分析了EdU⁺细胞与Dspp⁺成牙本质细胞的重叠情况。在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中，2 wpt时EdU⁺和Dspp⁺细胞之间的空间重叠显著减少，表明TAC向成牙本质细胞的分化受损。这些发现共同表明，Kdm6b缺失导致机械负荷下TAC凋亡，进而导致TAC增殖和分化减少，次生影响干细胞静息状态。这支持了KDM6B在机械应力下保护TAC命运、保持MSC区室再生能力以维持终身切牙更新的观点。

为研究Kdm6b缺失破坏TAC命运和组织稳态对机械应激反应的下游机制，研究人员在诱导后5天(5 dpt)对来自Kdm6b^fl/fl和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠切牙近端区域进行了批量RNA测序(bulk RNAseq)。层次聚类分析显示对照组和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的基因表达谱之间有明显区分，鉴定出1603个差异表达基因（929个下调，674个上调，FDR < 0.05；|倍数变化| ≥ 1.2），这与KDM6B作为转录激活因子的既定作用一致。为进一步分析受影响的生物通路，研究人员进行了京都基因与基因组百科全书通路(KEGG)富集分析。前10个上调和下调通路显示在Trp53信号通路、凋亡和PI3K-AKT信号通路中富集，这与观察到的TAC凋亡和增殖缺陷一致。值得注意的是，主要位于机械转导下游的钙信号通路是上调最显著的。鉴于细胞内钙超载是已知的凋亡触发因素，研究人员假设Kdm6b的缺失可能增强细胞对机械力的敏感性，从而对TAC命运和组织稳态产生不利影响。

为在体内验证这一假设，研究人员首先通过蛋白质免疫印迹(western blot)和免疫染色评估了磷酸化和总钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(CaMKII)（钙信号传导的关键功能性读数）的水平。磷酸化CaMKII (p-CaMKII)在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的TAC区域升高，表明钙反应性增强。鉴于钙信号在机械转导中的核心作用，研究人员接下来试图确定导致Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠钙内流增加的特定离子通道。研究人员通过定量实时PCR (qRT-PCR)量化了多种钙离子通道的mRNA水平，包括机械敏感型（PIEZO1， PIEZO2）、电压门控型（L， N， P， R， T型）和配体门控型（TRPV家族）。在这些通道中，Piezo1 mRNA表达在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中显著上调。原位杂交进一步证实Piezo1在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的TAC区域表达增加，表明PIEZO1有助于Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠在高机械负荷下的钙超活性。为确定升高的Piezo1表达是否直接导致Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的钙超活性，研究人员使用Fluo-4钙指示剂染料在分离自对照组和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠切牙的间充质细胞中进行了活细胞钙成像。活细胞时间序列成像显示，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl组钙内流快速而显著，最大荧光强度显著高于对照组。这些发现证实Piezo1过表达导致Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中钙信号失调。这些结果共同突出了KDM6B在校准PIEZO1活性中的关键作用，作为承重组织中机械转导的重要表观遗传保障。

KDM6B具有双重功能调控作用：作为H3K²⁷me3去甲基化酶和控制下游基因表达的转录激活因子。为确定Kdm6b调控Piezo1表达的机制，研究人员首先使用免疫染色和蛋白质免疫印迹比较了对照组和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠切牙中的H3K²⁷me3分布和组蛋白修饰水平。在对照切牙中，H3K²⁷me3主要存在于MSC区域、上皮和牙髓。相比之下，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的H3K²⁷me3水平显著升高，特别是在TAC区域，表明KDM6B可能通过其H3K²⁷me3去甲基化酶功能调节TAC命运决定。

鉴于EZH1/2和KDM6B在功能上拮抗调节H3K²⁷me3水平，研究人员试图验证假设，即Kdm6b的缺失导致Ezh2增加，并在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中异常升高H3K²⁷me3水平。scRNA-seq数据显示Ezh2（而非Ezh1）在小鼠切牙的TAC区域优先富集。因此，研究人员构建了Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Ezh2^fl/+小鼠，其中Ezh2单倍不足降低了Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中的H3K²⁷me3水平。研究人员首先证实，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Ezh2^fl/+小鼠中，TAC区域的H3K²⁷me3水平得到恢复。MicroCT成像和H&E染色进一步显示，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中观察到的牙髓腔病理性扩张和牙本质变薄在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Ezh2^fl/+小鼠中得到逆转，表明正常组织结构得以恢复。

为确定TAC凋亡是否也得到挽救，研究人员在对照组、Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Ezh2^fl/+小鼠中进行了TUNEL染色。结果显示TAC区域的凋亡水平得到部分恢复，进一步支持了H3K²⁷me3调节在TAC命运维持和决定中的作用。接下来，研究人员研究了KDM6B是否通过H3K²⁷me3调节来调控Piezo1表达。原位杂交和qRT-PCR分析显示，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠TAC区域显著上调的Piezo1表达，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Ezh2^fl/+小鼠中恢复到对照水平。这些发现共同证明，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中操纵H3K²⁷me3水平可以恢复Piezo1表达水平并挽救损害切牙组织稳态的TAC缺陷，表明H3K²⁷me3重塑对于力学适应性的祖细胞命运决定和组织稳态至关重要。

KDM6b通过去除H3K²⁷me3促进基因表达。然而，研究人员观察到Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中Piezo1表达增加，这表明KDM6B并不直接抑制Piezo1，而是通过H3K²⁷me3介导对上游转录抑制因子的控制间接调节其表达。为确定潜在的中间分子，研究人员对来自对照组和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠切牙近端区域进行了H3K²⁷me3 CUT&RUN测序。通过plotProfiles，研究人员量化了H3K²⁷me3在整个基因体上的基因组分布，从转录起始位点(TSS)到转录终止位点(TES)。在两组中，H3K²⁷me3主要富集在TSS附近，与其在启动子相关抑制中的作用一致。值得注意的是，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠的整体H3K²⁷me3水平升高，并且观察到TSS处的单峰（对照组）向TSS两侧的双峰分布（Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠）的明显转变。这种模式表明染色质结构改变，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中，TSS上游和下游的H3K²⁷me3沉积增加，可能导致广泛的转录抑制。接下来，研究人员鉴定出在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中H3K²⁷me3占据显著增加的2304个基因，这些基因代表了KDM6B介导的去甲基化的潜在直接靶点。将这些基因与来自Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠切牙bulk RNA-seq鉴定的929个下调基因进行交叉引用，得到161个可能通过增加H3K²⁷me3而被抑制的候选基因。为进一步缩小候选范围，研究人员使用scRNA-seq数据分析了它们的表达模式，并鉴定出9个在TAC区域表达的基因。在这些基因中，BMI1 (B-lymphoma Mo-MLV insertion region 1)因其作为转录抑制因子的公认作用而成为突出的候选者。重要的是，Bmi1^-/-小鼠表现出与Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠观察到的表型高度相似，包括病理性牙髓扩张和牙本质及牙釉质形成缺陷，进一步支持了BMI1可能是连接KDM6B活性与Piezo1调节的关键中介的假设。

为验证该假设，研究人员首先进行了原位杂交分析。结果显示Bmi1在上皮和TAC区域均有表达，在那里它与Kdm6b共定位。一致地，CUT&RUN分析显示，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中，Bmi1启动子处的H3K²⁷me3占据显著增加，确定了位于Chr2: 18,677,783–18,680,811的靶向区域。为确定H3K²⁷me3是否通过该区域直接抑制Bmi1转录，研究人员使用CRISPR干扰(CRISPRi)靶向该区域。CRISPRi介导的抑制导致Bmi1 gRNA1组中Bmi1表达相较于对照载体显著减少，表明异常积累的H3K²⁷me3通过区域1抑制Bmi1转录。与这种表观遗传调控一致，Bmi1表达在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠切牙中显著降低，并在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Ezh2^fl/+挽救小鼠中恢复，原位杂交和qRT-PCR证实了这一点。这些数据共同确定了Bmi1是KDM6B下游H3K²⁷me3的直接表观遗传靶点。

为测试BMI1在切牙间充质细胞命运中的功能意义，研究人员从对照组和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠切牙近端区域培养原代间充质细胞。研究人员将对照间充质细胞转染三种靶向Bmi1的siRNA以敲低Bmi1表达，并选择最有效的siRNA用于进一步实验。TUNEL染色显示细胞凋亡(TUNEL⁺细胞)显著增加，表明下调的Bmi1有助于细胞凋亡。相反，使用Bmi1质粒，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠间充质细胞中过表达Bmi1挽救了Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中观察到的凋亡增加，与突变体+载体组相比，TUNEL⁺细胞显著减少。为确定BMI1是否调节Piezo1表达，研究人员在体外Bmi1敲低和过表达后进行了实时PCR。结果显示，Bmi1敲低的间充质细胞（Bmi1 siRNA）中Piezo1表达增加，而Bmi1过表达的间充质细胞中Piezo1表达减少，表明存在转录抑制。为阐明这种调节是否直接，研究人员使用对照小鼠切牙近端区域进行了BMI1的CUT&RUN测序。PlotProfiles显示重复实验中存在一致的峰，在启动子区域有强富集。分析揭示在Piezo1内含子区域有两个强BMI1结合峰，跨越第二和第三个外显子，表明存在直接结合和转录抑制。为在功能上验证这些结合位点，研究人员采用CRISPRi使用两个设计用于高特异性的gRNA靶向每个区域。CRISPRi介导的靶向导致gRNA1和gRNA2组中Piezo1表达相较于对照组显著降低，证明BMI1通过两个内含子结合位点直接抑制Piezo1转录。这些发现共同揭示了KDM6B-H3K²⁷me3-BMI1-PIEZO1调控轴，其中BMI1的表观遗传抑制增强了Piezo1表达，从而将染色质调控与机械转导和切牙组织稳态联系起来。

为研究PIEZO1作为KDM6B下游效应因子的功能作用，以及Piezo1上调是否驱动了在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中观察到的力学适应性缺陷，研究人员构建了作为挽救模型的Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Piezo1^fl/+小鼠，其Piezo1表达降低。在1个月龄他莫昔芬诱导后，研究人员确认在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Piezo1^fl/+小鼠中Piezo1水平得到恢复。研究人员观察到，在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中病理性扩张的牙髓腔在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Piezo1^fl/+小鼠中恢复到接近野生型的尺寸，MicroCT成像证实了这一点。组织学分析进一步证实了Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Piezo1^fl/+小鼠切牙牙本质缺陷的挽救。为评估GLI1来源的TAC的功能恢复，研究人员使用TUNEL和Dspp染色评估了细胞凋亡和分化情况。在挽救小鼠中，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中观察到的细胞凋亡升高和分化延迟均得到显著缓解，表明降低Piezo1表达足以恢复TAC稳态。为进一步检查Piezo1挽救模型中的钙离子活性，研究人员在1 wpt时通过免疫染色和蛋白质免疫印迹检测了对照组、Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl和Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Piezo1^fl/+小鼠的p-CaMKII蛋白水平。结果显示，Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl小鼠中的钙超活性在Gli1-CreERT²;Kdm6b^fl/fl;Piezo1^fl/+小鼠切牙中也恢复到正常水平。这些结果共同证实，PIEZO1过度激活是Kdm6b缺陷小鼠中观察到的力学适应性缺陷的关键介导因子。Piezo1的基因减弱挽救了TAC存活、分化和组织稳态，突显了一条在机械应力下保护祖细胞命运的KDM6B-BMI1-PIEZO1调控轴。这项工作揭示了在承重环境中维持组织稳态的关键表观遗传机制，并为理解细胞如何整合、适应并记忆机械历史提供了概念基础。

在总结讨论部分，研究人员认为，组织再生依赖于动态的干细胞微环境，其中由细胞外基质刚度、组织应变和细胞收缩性等因素产生的机械线索在调节细胞行为中发挥核心作用。尽管对机械转导在发育和疾病中的作用认识日益增加，但干细胞和祖细胞在机械负荷下如何维持稳态仍知之甚少。本研究表明，KDM6B需要校准TAC中的机械敏感钙信号，将表观遗传调控与离子通道活性整合，以保持机械活跃组织的再生潜力。研究结果也与先前研究一致，表明EZH2（一种沉积H3K²⁷me3的甲基转移酶）在机械应力下下调，表明抑制性染色质标记的减少可能是细胞适应力的普遍机制。有趣的是，H3K²⁷me3也与植物的应激适应有关，指出基于染色质的缓冲机制在多个生物系统中具有保守作用。因此，数据表明，通过KDM6B的组蛋白去甲基化作用作为一种细胞“机械调节器(mechanostat)”，根据生物力学刺激调整转录程序。这些发现为治疗干预开辟了新途径，表明调节染色质状态可能有助于减轻组织损伤并增强机械应力环境中的再生能力。

本研究揭示了KDM6B在力学适应性矿化组织稳态中前所未有的作用。使用体内模型，研究结果将KDM6B定位为缓冲机械输入的分子“机械调节器(mechanostat)”，提出了矿化组织中表观遗传调控因子协调力适应反应的普遍机制。这项工作扩展了当前的骨骼和牙齿机械生物学模型，揭示了如何通过表观遗传控制离子通道表达来保护机械动态环境中的组织祖细胞，并为理解细胞如何整合、适应并记忆机械历史提供了概念基础。在过去的十年中，再生医学取得了显著进步，越来越关注物理微环境如何指导干细胞行为和组织修复。除了增进对机械转导的基本理解外，研究结果表明KDM6B-BMI1-PIEZO1轴是一个治疗靶点，可用于保护干细胞生态位并增强机械动态环境（如肌肉骨骼和骨系统）中的再生。

然而，本研究也存在局限性。虽然研究将PIEZO1过度激活鉴定为Kdm6b缺陷小鼠中TAC凋亡的主要驱动因素，但即使在Kdm6b缺陷小鼠中Piezo1单倍不足的情况下，仍存在一些残留的凋亡，这表明KDM6B也可能调节其他应激通路，例如细胞周期。此外，虽然本研究的重点是机械应力，但KDM6B介导的染色质重塑如何响应其他环境刺激（如温度和缺氧）仍有待探索。未来的工作将需要进一步揭示KDM6B如何将不同类型的外部线索整合到组织特异性的基因调控程序中。