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骨质疏松症（OP）

2021.4.23

　　骨质疏松症（OP）是一种涉及低骨矿物质密度（BMD）的进行性骨骼疾病，通常会影响老年人群，尤其是绝经后妇女，并可能导致脆性骨折。为了保持适当的强度和完整性，骨骼要经过不断的周转。骨质疏松症的发病机制涉及各种内源性和外源性因素，包括衰老，与体重有关的机械刺激，异常的矿物质和激素代谢以及与成骨基因转录改变机械关联的各种性质的应激。最近的研究表明，异常的表观遗传修饰参与破骨细胞生成和成骨细胞形成的控制。特别是，DNA甲基化图谱研究发现，OP患者小梁中的许多DNA甲基化改变可修饰许多基因组位点/基因，确定了OP发病的另一基本机理。

　　DNA甲基化是基因转录的最稳定的表观遗传修饰之一，影响近60％–90％的基因组CpG二核苷酸，并受到两组具有相反催化功能的酶的反向调控。三种生物活性DNA甲基化转移酶（Dnmt），即维持Dnmt1和从头Dnmt3a和Dnmt3b，通过向CpG二核苷酸的胞嘧啶中添加一个甲基（CH3）来催化DNA甲基化。相比之下，DNA去甲基化是由TET家族酶通过5mC–5hmC及其中间体的顺序氧化来介导的，并通过碱基切除过程完成。最近的研究发现，适当的体育锻炼可以在各种生理和病理学方面有益地调节DNA甲基化。体育锻炼是可行的，没有副作用，有利于保持骨骼健康和预防OP；抗骨质疏松作用涉及表观遗传机制，而介导这种保护作用的关键基因很有趣，但尚未通过实验确定。

　　弱的氧化应激反应和相关的低循环抗氧化剂与较低的BMD有因果关系，这表明氧化还原失衡是OP的危险因素。Nrf2是宿主细胞抵抗氧化应激和骨稳态的重要转录因子。Nrf2在几乎所有类型的细胞中普遍存在，包括成骨细胞，破骨细胞。在受到各种性质的压力刺激后，Nrf2从其抑制剂Keap1中释放出来，并转移到细胞核，与靶基因启动子上的抗氧化剂反应元件结合，并激活多种抗氧化剂和排毒酶，例如过氧化氢酶，超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）。

　　在这项研究中，发现由于异常的DNA甲基化修饰导致股骨Nrf2减少与OP的发展有因果关系。该研究进一步证明，在卵巢切除术（Ovx）诱发的OP小鼠模型中，跑步锻炼（RE）通过表观遗传Nrf2恢复赋予OP有效的骨保护作用。这些结果揭示了OP发病机理的重要表观遗传机制，并为体育锻炼对抗OP的已知骨保护提供了分子基础。

骨质疏松骨质疏松症

iNature

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周锦帆