1. 血管平滑肌细胞靶向钙敏感受体(CaSR)缺失小鼠模型中矿物离子代谢损伤

矿物离子代谢损伤是慢性肾脏病代谢性骨病的一个标志，可导致病理性血管钙化，并与增加的心血管死亡风险相关。体外研究发现血管平滑肌细胞钙敏感受体(CaSR)表达的缺失加剧了血管钙化，而拟钙剂作为CaSR的变构激活剂，可以减轻血管钙化。为了确定CaSR在血管钙化中的作用，研究者建立了靶向敲除血管平滑肌细胞中CaSR基因的小鼠(SM22αCaSRΔflox/Δflox)，并取相同基因型的小鼠主动脉，分离血管平滑肌细胞进行原代培养并传代后用于体外实验。结果发现基因敲除(KO)小鼠体外培养的血管平滑肌细胞相较于对照组(野生型)小鼠更易发生钙化。野生型血管平滑肌细胞在任何Ca2+浓度下，2mmol/L Pi的培养基中均未显示钙化，在3mmol/L Pi、1.6mmol/L Ca2+的培养基中可见野生型血管平滑肌细胞出现钙化；而在KO主动脉来源的血管平滑肌细胞中，钙化明显强于对照组，并且在2mmol/L Pi、1.6mmol/L Ca2+或3mmol/L Pi、1.2mmol/L Ca2+的培养基中即可观察到钙化。然而，KO小鼠在体内并没有出现异位钙化，但表现出严重的矿物离子失衡。具体来说，KO小鼠表现出高钙血症、高尿钙、高尿磷和骨质减少，以及循环成纤维细胞生长因子23 (FGF23)、活性维生素D(1,25-D3)和甲状旁腺激素水平升高。KO小鼠肾小管α-Klotho蛋白表达增加，而血管α-Klotho蛋白表达没有增加。肾脏或甲状旁腺中CaSR表达的改变不能解释KO小鼠所观察到的表型改变。这些结果表明，尽管SM22αCaSRΔflox/Δflox小鼠的表型可能是多种干扰因素共同作用的结果，但是血管平滑肌细胞表达的钙敏感受体显然有助于矿物离子稳态的维持，其作用机制可能是通过直接调控FGF23和1,25-D3的产生/分泌。血管平滑肌细胞中CaSR的整体缺失可能会在一定程度上影响所有钙调节器官的钙敏感性，这表明血管平滑肌细胞表达的CaSR在促进每个器官对矿物离子稳态的响应中发挥作用。对于血管平滑肌细胞表达的CaSR如何进行矿物离子稳态的精细调控，需要进一步研究器官特异性旁分泌/自分泌反应与全身内分泌反馈机制。

参考文献: Schepelmann M, Ranieri M, Lopez-Fernandez I, et al. Impaired mineral ion metabolism in a mouse model of targeted calcium-sensing receptor (CaSR) deletion from vascular smooth muscle cells[J]. Journal of the American Society of Nephrology, 2022, 33(7): 1323-1340.

2. 成骨细胞PKC信号的失活降低了高磷饮食慢性肾脏病小鼠的骨皮质骨量和密度，加重了肾性骨营养不良

慢性肾脏病(CKD)常导致高磷血症和甲状旁腺功能亢进、矿物质骨代谢紊乱(CKD-MBD)、异位钙化以及心血管死亡事件。PTH激活成骨细胞的骨合成代谢通路Gαs/PKA和Gαq/11/PKC通路，而后者在CKD-MBD中的具体作用尚不清楚。研究者构建了成骨细胞特异性Gαq/11敲除(KO)小鼠，并通过肾次全切除术和高磷饮食建立CKD-MBD小鼠模型。在第10周和第22周使用显微CT评估骨形态，通过骨平面显像和组织形态学测量评估成骨细胞功能。PTH 1-34对从Gαq/11-KO小鼠体内分离的成骨细胞的作用是增加了cAMP浓度，但不伴有IP3的增多，说明PKC信号通路的特异性敲除成功。成骨细胞特异性Gαq/11-KO小鼠在24周时血清钙离子浓度增加，并伴有骨皮质厚度和矿物质密度降低。慢性肾脏病特异性Gαq/11-KO小鼠具有与野生型小鼠相似的骨形态；而高磷饮食组慢性肾脏病特异性Gαq/11-KO小鼠的干骺端和骨干皮层厚度和面积较野生型小鼠均减少，同时合并骨小梁数量减少。Gαq/11-KO在第10周增加了CKD小鼠的骨闪烁示踪剂的摄入量，而在第22周时示踪剂的摄入量较野生型CKD小鼠减少。骨组织参数也显示了类似的趋势。上述结果提示，成骨细胞Gαq/11的敲除对调节钙稳态、骨形成速率、骨形态和骨密度均有影响。研究者证实了特异性敲除成骨细胞Gαq/11-PKC信号通路可在生理条件下降低骨量和骨密度。在高磷饮食的CKD小鼠中，成骨细胞Gαq/11/PKC的特异性敲除进一步加重矿物质骨代谢疾病状态，这是CKD-MBD患者经常发生的情况。未来的研究应该探讨CKD和低磷饮食/高磷饮食小鼠中特定成骨细胞Gαq/11蛋白信号通路特异性调节的治疗潜力，例如，通过新型甲状旁腺激素类似物选择性激活PKC。

参考文献: Zaloszyc A, Choquet P, Sayeh A, et al. Inactivation of Osteoblast PKC Signaling Reduces Cortical Bone Mass and Density and Aggravates Renal Osteodystrophy in Mice with Chronic Kidney Disease on High Phosphate Diet[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(12): 6404.

3. 维生素k依赖的骨钙素羧化对慢性肾脏病大鼠骨矿化状态有益或是有弊?

慢性肾脏病 (CKD) 患者通常伴随维生素K(VK)缺乏和骨矿化受损。然而，没有数据解释内源性VK的代谢及其在CKD骨矿化中的作用。研究者将26只4周龄雄性Wistar大鼠随机分为两组:对照组(CON, n=10)假手术摘除肾囊，实验组(CKD, n=16)行5/6肾切除术。为了监测CKD的发展和进展，整个实验过程持续了24周。最后，从麻醉的大鼠中获得血液样本和股骨标本。与CON相比，CKD大鼠的肾功能标志物，血清尿素和肌酐浓度均增加(p < 0.001)。CKD组甲状旁腺激素水平明显高于假手术组(p < 0.01)，而1,25-二羟基维生素D3 [1,25(OH)2D3]水平与健康动物相当。随后，研究团队测量了叶绿醌 (VK1)、甲萘醌4和7（MK4、MK7）和VK依赖蛋白：骨钙素、未羧化骨钙素 (Glu-OC) 和未羧化基质Gla蛋白(ucMGP)的血清水平，并在骨骼中测定了羧化骨钙素(Gla-OC)、Glu-OC和VK相关基因的表达。将检测的结果与CKD大鼠的骨矿物质状态进行匹配。结果表明，在CKD大鼠中观察到VK1水平降低，但同时观察到CKD大鼠的MK4和MK7水平较对照组显著升高，这可能是由于VK1加速转化为甲基萘醌的形式。在CKD大鼠中，血清中总骨钙素及其羧化形式(Glu-OC)与肌酐和尿素浓度呈正相关，总骨钙素与肌酐清除率呈负相关，而循环Glu-OC与甲状旁腺激素浓度相关。骨组织具有能够将VK1转化为甲基萘醌和进行VK循环的所有酶。然而，在CKD伴甲状旁腺功能亢进症的状态下，成骨细胞生成的增强会导致矿化受损的未成熟成骨细胞的产生。本研究的临床意义在于发现了在CKD条件下，特别是合并继发性甲状旁腺功能亢进时，血清骨钙素和Glu-OC（常被用作VK缺乏生物标志物）可能不是用来判断VK缺乏的合适指标。而骨骼中合成的Gla-OC似乎不利于骨矿化状态，这似乎具有特殊的临床意义，揭示了内源性VK的代谢在CKD骨矿化过程中的重要性。

参考文献: Ziemińska M, Pawlak D, Sieklucka B, et al. Vitamin K-Dependent Carboxylation of Osteocalcin in Bone—Ally or Adversary of Bone Mineral Status in Rats with Experimental Chronic Kidney Disease?[J]. Nutrients, 2022, 14(19): 4082.

4. 钙诱导的FGF23上调部分依赖于维生素D信号通路的激活

FGF23升高是慢性肾脏病 (CKD) 的早期病理特征，增加心血管事件的风险。但FGF23表达的调控很复杂，目前尚未完全了解。Ca2+已被证实可诱导FGF23过表达，但不完全清楚这种过表达是否有同时变化的甲状旁腺激素(PTH)和/或维生素D共同参与。研究者分别将来自维生素D受体(VDR)+/+和VDR-/-小鼠的成骨细胞样细胞(OLC)与Ca2+共孵育18小时。并给予甲状腺-甲状旁腺切除(T-PTX)的VDR+/+和VDR-/-小鼠注射葡萄糖酸钙以诱导实验性高钙血症，同时持续输注PTH以维持PTH水平恒定。结果发现Ca2+可诱导OLC中FGF23基因表达和蛋白合成的增加，但这种诱导的过表达作用在缺乏VDR的细胞中较弱。在具有恒定PTH水平的T-PTX VDR +/+和VDR-/-小鼠中，高钙血症可诱导FGF23水平增加，但在缺乏VDR的小鼠中FGF23增加程度较低。在骨骼中也观察到类似的FGF23过表达的差异。综上，该研究团队得出如下结论：Ca2+可以独立于维生素D和PTH上调FGF23的表达，但Ca2+诱导的FGF23生理性增加部分是由维生素D信号通路介导的。

参考文献: Rayego-Mateos S, Doladé N, García-Carrasco A, et al. The Increase in FGF23 Induced by Calcium Is Partially Dependent on Vitamin D Signaling[J]. Nutrients, 2022, 14(13): 2576.

5. 拟钙剂改变早期慢性肾脏病患者骨膜和腔隙骨周围基质成分及材料特性

在慢性肾脏病(CKD)患者中，由于甲状旁腺激素(PTH)升高、皮质骨量和骨质量下降而极大地增加了骨折风险。拟钙剂类药物被用于降低CKD患者的PTH，但其对骨基质特性的影响尚不清楚。研究者假设在CKD早期，组织水平的骨质量发生了改变，拟钙剂的治疗将预防这些改变。为了验证这一假设，研究团队在CKD病程的早期，用etelcalceide的临床前类似物KP-2326处理Cy/+大鼠，Cy/+大鼠是一种自发进行性CKD-MBD的模型。为了测量组织水平的骨基质成分和材料特性，研究者使用水化股骨切片对新生骨膜和腔隙骨进行了共聚焦拉曼光谱和纳米压痕检测。结果发现，CKD和KP处理降低了新生骨膜中B型碳酸盐的取代度，而KP处理增加了新生骨膜中的矿物结晶度。CKD大鼠的骨弹性系数较低，但KP处理大鼠的骨弹性系数与对照组大鼠没有差别。在腔隙骨，KP处理降低了B型碳酸盐的取代度，增加了结晶度，并以空间依赖的方式增加了矿化与基质比。KP处理还以一种空间依赖的方式增加了骨弹性系数和硬度。这些数据表明，KP通过降低碳酸盐取代度、增加矿物结晶度和增加CKD早期骨骼的相对矿化，在组织水平上改善了骨的材料性能，其介导的力学性能也得到了改善，在部分区域，甚至与对照组没有差异。因此，拟钙剂可能通过改善新生骨膜骨和腔隙骨周围骨组织的骨质量来预防CKD所致的骨退化。

参考文献: Damrath J G, Moe S M, Wallace J M. Calcimimetics Alter Periosteal and Perilacunar Bone Matrix Composition and Material Properties in Early Chronic Kidney Disease[J]. Journal of bone and mineral research: the official journal of the American Society for Bone and Mineral Research, 2022(7):37.

5. 西那卡塞通过调节破骨细胞内质网应激、自噬和凋亡途径改善CKD-MBD骨参数

目前西那卡塞对破骨细胞（OC）的作用机制仍不清楚。为了明确西那卡塞对骨的定量和定性作用的可能机制，台湾学者Hui-Wen Chiu等在慢性肾病-矿物质和骨疾病(CKD-MBD)小鼠模型中，就OC内质网(ER)应激、自噬和凋亡途径之间的相互作用对OC分化的影响进行了相关研究，探索了西那卡塞对骨的定量和定性作用的可能机制。研究结果发表在J Bone Miner Res杂志上。该研究评估了西那卡塞对CKD-MBD小鼠骨的剂量依赖性作用，观察了西那卡塞对OC分化途径的潜在机制，重点是OC凋亡、自噬和内质网应激。研究中将小鼠随机分为四组，每组5只:(1)正常组:正常饲养小鼠；(2) CKD组（小鼠饲喂含0.2%腺嘌呤的饮食1周，再饲喂含0.2%腺嘌呤和1.8%磷的饮食5周，通过升高的血清iPTH水平和骨微结构特征来证实CKD模型建立）:腺嘌呤和高磷饮食喂养小鼠，给予生理盐水口服；(3)口服低剂量(20 mg/kg)西那卡塞(CKD+L)的腺嘌呤和高磷喂养的小鼠；(4)口服高剂量(40 mg/kg)西那卡塞(CKD+H)的腺嘌呤和高磷喂养的小鼠。在治疗组中，给小鼠喂食与CKD组中相同的饮食，从第三周开始每周三次口服西那卡塞，持续3周。结果显示，与CKD组相比，CKD+西那卡塞组的体重和生化参数显著改善。显微计算机断层扫描显示CKD组的骨皮质和骨小梁参数显著恶化，但被西那卡塞以剂量依赖的方式逆转。骨质量的纳米压痕分析结果显示骨皮质硬度和弹性指数在大剂量的西那卡塞治疗下都有明显改善。体外研究表明，西那卡塞通过激活半胱氨酸蛋白酶相关凋亡、通过Akt/mTOR和AMPK途径逆转OC自噬以及减弱OC中ER应激/CREBH/NFATc1信号途径之间的相互作用，以浓度依赖性方式抑制RANKL/RANK诱导的OC分化。该研究结果表明，西那卡塞改善CKD小鼠模型的骨量和骨质量，并通过调节OC内凋亡、ER应激和自噬途径之间的相互作用来抑制OC分化。

参考文献：Chiu HW, Hou YC, Lu CL, et al. Cinacalcet Improves Bone Parameters Through Regulation of Osteoclast Endoplasmic Reticulum Stress, Autophagy, and Apoptotic Pathways in Chronic Kidney Disease-Mineral and Bone Disorder. J Bone Miner Res. 2022;37(2):215-225. doi:10.1002/jbmr.4459

编译：黄耀禹 唐新仿

审校：杨光 王宁宁

审核：毛慧娟 邢昌赢 张莉

编辑：李畅 徐玮