Nat Commun：上海交通大学高俊杰等团队合作发现骨系细胞将线粒体转移到髓系细胞以调控骨吸收的发生

骨系细胞和髓系细胞之间的相互作用在维持骨骼稳态中起着重要作用。

2024年6月14日，上海交通大学高俊杰、张长青及Gao Youshui共同通讯在Nature Communications 在线发表题为“Mitochondria from osteolineage cells regulate myeloid cell-mediated bone resorption”的研究论文，该研究发现骨系细胞将线粒体转移到髓系细胞。骨系细胞中MIRO1的敲除破坏了线粒体的转移，导致骨髓细胞向破骨细胞系细胞的定向分化增加，并促进骨吸收。

具体来说，骨系细胞线粒体转移受损会改变谷胱甘肽代谢，保护破骨细胞免受铁死亡的影响，从而增强破骨细胞活性。此外，线粒体从骨系细胞向髓系细胞的转移加速了糖皮质激素诱导的骨质疏松症的进展，谷胱甘肽耗竭改善了糖皮质激素诱导的骨质疏松症。上述发现揭示了骨系细胞和髓系细胞之间相互作用调节骨骼代谢稳态的作用机制，并影响糖皮质激素诱导的骨质疏松症。

骨骼系统包含一系列骨骼和血液谱系细胞，它们的功能和动态相互作用在维持骨骼稳态中起着不可或缺的作用。间充质干细胞（MSC）产生的骨系细胞和造血干细胞（HSC）产生的骨系细胞是两个主要的功能细胞谱系。骨系细胞包括骨祖细胞、成骨细胞和骨细胞，主要负责骨骼形成，是骨骼和骨髓的重要调节剂，能够调节骨髓造血生态位并影响骨髓和淋巴系及其子代的定向分化。此外，骨系细胞可分化为破骨细胞谱系细胞进行骨吸收，破骨细胞谱系在骨重塑过程中与骨系细胞发生时空相互作用。这些细胞谱系的特定能量代谢紊乱导致骨骼稳态失衡，诱发骨骼相关疾病。虽然已有研究报道了这些细胞谱系之间的复杂胞间通讯，但尚不完全清楚其调控机制。

线粒体在细胞谱系留存和特异性调节中发挥重要作用，是细胞稳态的关键调控因子，尤其是在骨骼微环境中。不同类型的细胞在发育过程中成熟时会获得功能不同的线粒体类型，不同类型的细胞通过转移线粒体来调节邻近或远处的细胞。细胞间转移的线粒体作为动态、能量转换和信号传递细胞器，被认为是重要的信息处理系统，能够调节受体细胞内许多分子信号的级联放大机制，从而控制基因转录和翻译，最终决定细胞表型。然而，尚未完全阐明该过程是否发生在骨骼系统或调节体内骨骼代谢稳态。作者假设骨谱系细胞通过细胞间线粒体转移调节骨骼系统中的其他细胞谱系。

MIRO1介导细胞间线粒体转移（摘自Nature Communications ）

该研究发现来自骨系细胞的线粒体通过改变谷胱甘肽（GSH）代谢调节的铁死亡来调节髓系细胞介导的骨吸收。MIRO1敲除破坏了骨系细胞的线粒体转移，促进骨系细胞向破骨细胞转化并发生骨丢失。此外，线粒体从骨系细胞转移到髓系细胞也加速了糖皮质激素诱导的骨质疏松症发展，而GSH耗竭缓解了骨质疏松症的进展。总得来说，该研究表明骨系细胞和骨髓细胞之间的胞间线粒体转移是一种未被重视的关键机制，其能够调节骨骼代谢稳态并影响骨质疏松症的发展。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49159-3