背景：糖尿病是一种以高血糖为特征的全身性代谢性疾病。这种全身性糖代谢紊乱对骨骼系统产生严重的负面影响，导致骨骼和关节系统的严重并发症，即糖尿病性骨质疏松症(DOP)。DOP患者除了高血糖的微环境外，还具有骨微结构损伤、骨强度降低、骨折易感性、骨缺损不易愈合等特点。对于DOP患者的骨缺损，目前的治疗方法并不理想。随着组织工程学的迅速发展，骨组织工程包括支架材料、干细胞。脂肪来源干细胞(ASCs)是骨组织工程中应用最广泛的种子细胞之一。然而，我们之前的研究表明，与对照组脂肪干细胞(CON-ASCs)相比，糖尿病骨质疏松症脂肪干细胞(DOP-ASCs)的成骨潜能较低，限制了其在DOP患者骨折和骨缺损治疗中的应用。因此，DOP-ASCs成骨能力下降的分子机制需要进一步探讨，以寻找治疗DOP患者骨缺损的潜在靶点。

目的：基于脂肪干细胞(ASCs)的骨组织工程有望成为治疗糖尿病性骨质疏松症(DOP)伴骨缺损的新方法。然而，与对照组ASCs相比，DOP-ASCs的成骨能力降低，增加了DOP患者骨重建的难度。此外，ASCs在高血糖微环境中成骨不良的原因尚未阐明。因此，本研究从表观遗传学角度探讨DOP-ASCs成骨潜能下降的分子机制，为DOP伴骨缺损患者的骨修复提供可能的治疗靶点。

方法：建立小鼠DOP动物模型。CON- ASCs和DOP- ASCs分别从CON和DOP小鼠中分离得到。利用AK137033小干扰RNA (small interfering RNA, SiRNA)和AK137033过表达质粒在体外调控AK137033在CON- ASCs和DOP- ASCs中的表达。利用携带shRNA- AK137033或AK137033 cDNA的慢病毒，在CON- ASCs和DOP- ASCs体内分别敲低或过表达AK137033。采用苏木精-伊红(Hematoxylin and eosin, H&E)、Masson’s、茜素红、碱性磷酸酶(ALP)染色、微计算机断层扫描(micro- CT)、流式细胞术、qPCR、western blotting、免疫荧光、亚硫酸氢盐特异性PCR(亚硫酸氢盐特异性PCR, BSP)等方法分析ASCs的功能变化。

结果：成功建立DOP小鼠模型。与CON- ASCs相比，DOP- ASCs中AK137033的表达、sFrp2启动子区DNA甲基化水平、Wnt信号通路标记物以及成骨分化潜能均降低。体外实验表明，沉默AK137033通过降低sFrp2启动子区域的DNA甲基化水平，抑制了Wnt信号通路和CON- ASCs的成骨能力。此外，在DOP- ASCs中过表达AK137033可以消除这些由DOP引起的改变。在体内也得到了相同的结果。

结论:LncRNA- AK137033通过调节sFrp2启动子区DNA甲基化水平，调控Wnt信号通路，抑制DOP- ASCs的成骨潜能。本研究为寻找治疗DOP患者骨缺损的新靶点提供了重要参考。

原文出处：Peng S,  Gao Y,  Shi S,et al.LncRNA-AK137033 inhibits the osteogenic potential of adipose-derived stem cells in diabetic osteoporosis by regulating Wnt signaling pathway via DNA methylation.  Cell Prolif 2021 Dec 24.