CD97 在压缩下通过 Rap1a/ERK 通路阻扰破骨细胞分化

正畸和谐是通过正畸牙齿移动（OTM）更正咬合不正。OTM 是一种基于压力-张力表面的机械生物学经过。压力侧的骨领受是限速智商，破骨细胞活化在骨代谢中起决定性作用。破骨细胞起首于单核细胞/巨噬细胞造血前体细胞，最终分化为熟谙的破骨细胞。在正畸力刺激下，牙周成纤维细胞和成骨细胞开释出一系列细胞因子，曲折调度破骨细胞分化。

探讨标明，机械刺激不错通过机械明锐受体（包括机械明锐离子通说念和细胞粘附分子）平直调度破骨细胞分化。G 卵白偶联受体（GPCRs）是位于细胞膜名义的受体群众眷，与破骨细胞分化和熟谙密切筹划。GPCRs 不错感知机械力并参与细胞内生物经过。可是，GPCRs 是否通过感应机械力参与破骨细胞生成也曾未知数。

CD97，也被称为ADGRE5，是一种粘附类G 卵白偶联受体（aGPCR），这种分子在免疫系统疾病和上皮细胞繁衍的恶性肿瘤中的作用已被充分说明，但最近，CD97 的机械感应功能引起了越来越多的见谅。可是，CD97 在牙周组织中的抒发尚未见报说念。此外，正畸力是否会更动 CD97 抒发仍不明晰，CD97 是否调度破骨细胞分化或参与 OTM 也尚未阐发。

基于此，河北省口腔医学要点施行室及国度口腔医学中心（四川大学华西口腔病院）的勾搭团队在一项探讨中，使用 OTM 和静态加压运用模子探索了 CD97 抒发与破骨细胞分化之间的干系。CD97 被细则为阻扰破骨细胞分化和 OTM 的潜在机械感应分子。这些发现将有助于认识 OTM 的机制，并为加快牙齿移动提供潜在的和谐靶点。探讨后果发表在 International Journal of Oral Science 期刊题为“CD97 inhibits osteoclast differentiation via Rap1a/ERK pathway under compression”。

最初，分袂分析了来自牙周组织和牙槽骨的单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据，发现巨噬细胞亚群存在于牙周组织和牙槽骨中，CD97 在两者的单核细胞/巨噬细胞簇中高度抒发。

为了探讨机械力对 CD97 抒发的影响，将小鼠巨噬细胞系 RAW264.7 细胞高慢于 1 g/cm2 的静态压缩 2 小时（图1 a）。Piezo1 的 mRNA 抒发上调，标明压缩力施加生效（图1 b）。与对照组比较，CD97 mRNA 抒发上调，而其他成员如 Gpr126、Gpr133 和 Gpr114 的抒发下调。

此外，还检测了 CD97 在不同受力和时辰下的 mRNA 抒发水平，发现其抒发在 1 g/cm2 和 2 g/cm2 压缩力刺激2 小时下以力依赖性形状上调（图1 c）。在刺激的早期阶段（1、2、4 h），静态压缩运用权臣增强了CD97 mRNA的抒发（图1 d）。通度日性染色将 1 g/cm2 压缩力捏续4 小时细则为最好压缩条款。TRAP染色用于不雅察和评估破骨细胞生成（图1 e），破骨细胞的数目（图1 f）和 TRAP-阳性细胞面积的百分比（图1 g）在压缩负荷和 RANKL 率领的破骨细胞生成 7 天后权臣裁减。

通过SEM 评估破骨细胞的骨领受功能（图1 h），与对照组比较，领受陷窝（resorption pit）酿成的数目（图1 i）和面积（图1 j）权臣裁减。免疫荧光染色阐明，静态压缩后压缩负荷上调了 CD97 抒发（图1 k、l）。这些数据标明，静态压缩上调单核细胞-巨噬细胞中 CD97 的抒发并阻扰破骨细胞生成。

图1 静态压缩上调单核细胞-巨噬细胞中 CD97 的抒发并阻扰破骨细胞生成。

接下来，为了探讨 CD97 在正畸压缩下牙周组织巨噬细胞中的抒发，施行征战了 OTM 模子，与第3天比较，第7天OTM距离权臣加多。通过 TRAP 染色，发现破骨细胞的数目从第 0 天到第 7 天加多。以F4/80分子为巨噬细胞秀美物，检测其在小鼠牙周组织中的抒发，CD97+ F4/80+ 巨噬细胞的免疫荧光共定位高慢，第 3 天牙周组织中阳性细胞增多。CD97+ F4/80+ 巨噬细胞的数目冉冉减少，与OTM距离呈负筹划。这标明，在早期正畸力负荷技能，CD97 在牙周组织巨噬细胞中的抒发加多。

为了细则 CD97 在破骨细胞酿成中的功能，特异性敲低 RAW264.7 细胞中的 Cd97 mRNA。TRAP 染色标明，CD97 的敲低刺激了破骨细胞的分化（图2 a、b）。CD97 的缺失促进了领受陷窝的酿成（图2 c、d）。在 CD97 敲低组中，伪足小体肌动卵白环（Podosome actin Belt-）阳性破骨细胞的大小和数目加多（图2 e、f）。此外，CD97 的敲低上调了与破骨细胞分化筹划的基因的抒发（图2 g-j）。

为了细则单核细胞-巨噬细胞中的 CD97 对机械负荷的感应，将RAW264.7 细胞在 CD97 敲低后高慢于静态压缩，1 g/cm2 的静态加压负荷4 小时后阻扰破骨细胞的酿成和领受。敲低 CD97 部分归附了在压缩下的破骨细胞生成（图2 a、b）。与此一致，破骨细胞领受功能（图2 c-f）和破骨细胞分化筹划基因被归附（图2 g-j）。这些甩掉标明，CD97 可能是破骨细胞分化经过中进攻的机械明锐受体。

图2 CD97 介导破骨细胞分化中的机械转导。

为了细则 CD97 在压缩负荷下阻扰破骨细胞分化的机制，对转染阴性对照 shRNA（LV-shNC）和 CD97 shRNA（LV-shCD97）的 RAW264.7 细胞进行了 RNA 测序分析。甩掉标明，396 个基因上调，176 个基因下调。GO分析高慢，上调的基因集在 ERK1 和 ERK2 级联反馈中富集。KEGG分析高慢，在压缩刺激下，CD97 敲低的 RAW264.7 细胞中，Rap1 信号通路受到阻扰，Rap1a 的抒发下调。qRT-PCR 相通阐明了 CD97 敲低下调了 Rap1 信号通路的代表性基因抒发，如 Rap1a、Epac1 和 Adcy6。

由于 Rap1 的活化通过阻扰 ERK 通路在调度细胞功能中起进攻作用，而ERK通路是破骨细胞分化所必需的，因此检测了巨噬细胞中 Rap1a 和 ERK 的卵白水平。CD97 敲低下调 Rap1a 水平并上调磷酸化 ERK 抒发。在压缩刺激下，CD97 和 Rap1a 卵白水平升高，磷酸化 ERK 抒发裁减。CD97 的敲低部分归附了压缩力下磷酸化的 ERK 抒发。这标明，Rap1a/ERK 信号通路介导 CD97 在压缩刺激下对破骨细胞分化的影响。

临了，为了细则 Rap1a/ERK 信号是否参与机械力刺激下的破骨细胞分化，对RAW264.7 细胞施加静态压缩并添加 Rap1a 阻扰剂GGTI298。甩掉发现，静态压缩阻扰破骨细胞的酿成和活性，而GGTI298 归附了压缩下的破骨细胞的分化和活性（图3 a-d）。Western blotting 高慢，磷酸化的 ERK 抒发因压缩而下调，而且在 GGTI298 惩处后被部分逆转（图3 e）。

然后，施行在 OTM 技能对小鼠单侧第一磨牙施用GGTI298，发现GGTI298打针加快了牙齿移动（图3 f、g），牙周韧带中的 TRAP 阳性细胞也加多（图3 h、i）。 这些甩掉标明，机械力通过 Rap1a/ERK 信号调度破骨细胞分化和 OTM阻扰Rap1a 不错刺激破骨细胞分化并加快 OTM。

图3 机械力通过 Rap1a/ERK 信号调度破骨细胞分化和正畸牙齿移动。

总之，该探讨揭示了 CD97 是一种新式机械明锐的 aGPCR，使巨噬细胞不祥感知压缩并将此信息与 Rap1a/ERK 信号整合以阻扰破骨细胞生成和 OTM（图3 j）。具体来说，CD97 在牙槽骨和牙周组织的单核巨噬细胞中抒发。压缩上调 CD97 抒发并阻扰破骨细胞分化。此外，CD97 介导的机械嗅觉偏激下流 Rap1a/ERK 信号通路关于调度破骨细胞分化和隔断早期牙齿移动至关进攻。这种对压缩何如影响破骨细胞分化的认识可能会对 OTM 中牙周组织的生物反馈产生新的机制见解，并最终为正畸和谐提供新的战略。

参考文件：Wang W, Wang Q, Sun S, Zhang P, Li Y, Lin W, Li Q, Zhang X, Ma Z, Lu H. CD97 inhibits osteoclast differentiation via Rap1a/ERK pathway under compression. Int J Oral Sci. 2024 Feb 4;16(1):12. doi: 10.1038/s41368-023-00272-x. PMID: 38311610; PMCID: PMC10838930.

原文贯穿：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38311610/

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