E2/ERα/ClC-3调控骨改建及其在绝经后骨质疏松中的作用机制

Postmenopausal osteoporosis is a metabolic disease relating to the unbalance of bone remodeling caused by the decreased estrogen levels. The chlorine channel played an important role in regulating the ratio of OPG/RANKL and thus affected bone remodeling. However, the molecular mechanismis unclear. Previous studies have demonstrated that estrogen activated the ClC-3 chloride channels via the ERα in osteoblasts and promoted bone formation. However, estrogen inhibited the ClC-3 chloride channels in osteoclasts and suppressed bone resorption. ERα and ClC-3 were co-localized in the cell membrane and cytoplasm. Above results suggested that ERα/ClC-3 was a key target duing bone remodeling regulated by estrogen. Thus, we speculate ERα/clc-3 may regulate the ratio of OPG/RANKL to affect the bone remodeling. In this study, we will further adopt the genetically engineered mice, EMSA and point mutation to elucidate the mechanism of E2/ERα/ClC-3 in bone remodeling. Results of this study will provide a strong theoretical basis for the development of the chloride channel type drugs to anti-menopausal osteoporosis.

绝经后骨质疏松是因雌激素（E2）水平降低引发骨改建失衡的代谢性疾病，常用的雌激素替代疗法副作用明显。研究表明氯通道通过改变OPG/RANKL的比值从而参与调控骨改建，但其确切机制尚未明确。我们发现：E2/ERα激活成骨细胞的ClC-3氯通道并促进骨形成，但抑制破骨细胞的ClC-3氯通道及其骨吸收，ERα与ClC-3存在细胞内共定位，提示ERα/ClC-3是E2调控骨改建的重要靶点。由此提出：在E2维持骨改建平衡中，ERα/ClC-3存在相互作用并通过改变OPG/RANKL的比值从而发挥调控骨改建的效应。本课题拟用基因修饰小鼠、EMSA和定点突变等方法，从体内外两个层次探讨E2/ERα/ClC-3的互作机制及其在骨改建中的作用机理。阐明E2/ERα/ClC-3在纠正绝经后骨质疏松骨改建失衡中的调控机制，可为研发氯离子通道型抗绝经后骨质疏松症药物提供更充分的理论依据。

绝经后骨质疏松因雌激素（E2）水平降低引发骨改建失衡的机制仍不清楚。许多报道证实氯通道参与骨改建的调控。本项目从氯通道角度继续深入探讨雌激素调节改建的分子机制，旨在为为研发以氯通道为作用靶点的抗骨质疏松新药提供更充分的理论依据。主要研究结果如下：1、抑制或下调ClC-3氯通道表达，抑制骨形成功能，同时在成骨细胞核与细胞质中ClC-3 mRNA表达随着雌激素作用时间的延长而增加，但细胞质中ClC-3 mRNA表达增加更明显。抑制氯通道功能进一步抑制 RANKL的表达，从而改变OPG/RANKL比值的变化。ClC-3氯通道低表达的MC3T3-E1成骨细胞稳转株中雌激素对ClC-3氯通道和ERα蛋白表达作用下降。2、敲低ClC-3的表达，有209个蛋白上调，95个蛋白下调，以及52个磷酸化位点进行上调，83个磷酸化位点下调，匹配了--R-x-S--模式、--SP-x-K--模式、--SP--模式、--S-x-E--模式四种模式。3、成功构建ClC-3基因敲除鼠，发现ClC-3基因敲除鼠体重和体长显著下降，骨密度增加，骨小梁数量和厚度增加，分离度减少，但胫骨长度缩短。此外，去卵巢小鼠骨小梁数量减少，胫骨上段软骨基质丢失，ClC-3基因敲除延缓了去卵巢小鼠的软骨基质丢失。