A小鼠颅骨活体成像分析示意图。青色显示成骨细胞及其细胞外囊泡;蓝色表示骨组织。B成骨细胞释放和捕获的成骨小泡连续代表性图像。
成骨细胞在几个月的时间里成骨。然而，成骨细胞在体内是如何相互合作的仍是未知的。现在,大阪大学的研究人员建立了一种先进的高分辨率显微镜系统，以可视化体内成熟成骨细胞分泌和捕获的细胞外囊泡，并识别出成骨细胞衍生的囊泡亚群，这些囊泡通过microRNA (miRNA)介导限制骨形成并刺激破骨细胞分化吸收骨机制。通过细胞外囊泡的成骨细胞通讯控制了体内从骨形成到骨吸收的动态过渡，可能成为骨疾病新治疗的靶点。
骨骼重塑发生在人的一生中身体的不同部位，以维持骨骼结构平衡和全身矿物稳态。在这个“重塑”过程中，破骨细胞去除矿化骨，而成骨细胞形成新骨。这些吸收和形成阶段通过间歇耦合阶段相互联系和平衡。“这两种细胞类型之间的功能耦合对维持正常的骨代谢至关重要，控制从骨吸收到骨形成阶段过渡的机制已经被研究。然而，终止成骨细胞骨形成和促进破骨细胞骨吸收的分子和细胞机制仍然不清楚，”资深作者Masaru Ishii解释说。
利用多光子显微镜进行活体光学成像，有助于解剖各种完整组织和器官的体内细胞动力学。为了了解体内骨重塑的时空动力学，研究人员建立了一种活体成像技术来可视化活鼠完整的骨组织。利用这种方法，他们探索了破坏骨的破骨细胞和成骨的成骨细胞之间的相互作用。然而，活体骨成像的空间分辨率不足以显示比细胞更小的结构。
“在这项研究中，我们建立了一个先进的高分辨率显微镜系统，以可视化体内成熟成骨细胞分泌和捕获的细胞外囊泡，并确定了成骨细胞衍生的囊泡亚群，限制骨形成和刺激破骨细胞分化，从而通过microRNA (miRNA)介导的机制来调节从骨形成到骨吸收的转换，”Ishii说。
Nature Communications
DOI10.1038/s41467-022-28673-2