脊椎发育是一个复杂的生物学过程，涉及软骨细胞增殖、分化和成骨细胞形成等多个阶段。MAPK7（也称为ERK5）是骨骼发育和维持骨稳态的关键信号分子。此前的研究发现，MAPK7突变与人类脊柱侧凸相关。然而，MAPK7在脊椎发育中的具体作用机制尚不清楚。

来自中山大学附属第一医院的Peiqiang Su/Caixia Xu教授团队在本刊发表了题为“Mapk7 deletion in chondrocytes causes vertebral defects by reducing MEF2C/PTEN/AKT signaling”的研究论文。该研究通过构建Mapk7软骨细胞中特异性敲除的小鼠模型，深入探究了MAPK7在脊椎发育中的作用及其调控的分子机制。

1. Mapk7基因敲除小鼠出现脊椎发育异常

研究团队构建了Col2a1-Cre; Mapk7f/f转基因小鼠模型，通过X射线和Micro-CT分析发现Mapk7在软骨细胞中的缺失会导致小鼠出现驼背和骨质疏松现象，揭示了MAPK7在脊椎正常发育中的重要性（图1）。

图1. 软骨细胞中Mapk7基因的敲除导致小鼠脊椎缺陷（原文中Figure 1）。

2. Mapk7基因敲除通过调节PTEN/PI3K/AKT 信号通路抑制软骨细胞肥大分化

组织学分析显示，Mapk7缺失的小鼠椎体生长板的软骨细胞增殖和肥大受损。此外，PTEN表达上调和AKT磷酸化下调，提示了PI3K/AKT信号通路活性的降低，体外实验进一步证实了这一现象。激活AKT信号通路或敲低PTEN基因可以挽救Mapk7基因敲除导致的软骨细胞肥大分化受损（图2）。进一步研究发现，给Mapk7基因敲除小鼠注射AKT激活剂SC79可以部分缓解其脊椎发育异常。

图2. Mapk7缺失通过调节 PTEN/PI3K/AKT 信号通路抑制软骨细胞肥大分化（原文中Figure 3）。

3. Mapk7基因敲除通过抑制MEF2C活性上调PTEN表达

研究团队还发现，Mapk7基因敲除小鼠椎间盘生长板MEF2C表达下调，而PTEN表达上调。体外实验结果支持了MEF2C对PTEN表达的抑制作用，并且MEF2C过表达能够逆转Mapk7基因敲除对软骨细胞肥大分化的影响（图3）。

图3. Mapk7基因缺失通过抑制软骨细胞中MEF2C活性上调PTEN表达（原文中Figure 5）。

本研究明确了Mapk7基因在脊椎发育中的关键作用，揭示了其通过MEF2C/PTEN/AKT信号通路调控软骨细胞肥大分化的分子机制。Mapk7基因的敲除导致软骨细胞肥大分化受损和成骨细胞形成减少，最终引起脊椎后凸畸形和骨质疏松。这些发现不仅增进了我们对脊柱畸形病理机制的理解，也为脊柱发育障碍的治疗提供了新的视角和潜在靶点。

文章来源

免费全文下载链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304223000624

引用这篇文章：

Wu C, Liu H, Zhong D, et al. Mapk7 deletion in chondrocytes causes vertebral defects by reducing MEF2C/PTEN/AKT signaling. Genes Dis. 2024;11(2):964-977.