目的:骨质疏松是一种常见的全身性代谢性骨骼疾病。近年来,骨质疏松的发病率随着人口老龄化的加剧而逐年升高,其对患者生活质量的损害日益突出。在参与骨质疏松发生发展的诸多细胞中,破骨细胞作为发挥骨吸收作用的核心细胞受到广泛的重视。近年来环境污染物暴露在导致骨质疏松中的作用日益明确,其中以肾脏和骨骼作为直接靶器官的镉对骨骼稳态的损害作用尤为突出,环境镉暴露已Galunisertib配制然成为骨质丢失和骨质疏松症明确的危险因素。现有的研究表明,镉暴露主要通过引起细胞内ROS水平增加进而促进破骨细胞分化增强,导致骨吸收增加、骨微结构的破坏。转录因子Nfe2l2是调控细胞氧化平衡稳态、抵抗氧化损伤的重要转录因子,明确的证据表明其在破骨细胞分化以及镉所致的肾损伤中发挥了重要作用。然而NFE2L2在镉所致骨质疏松中的作用及具体机制不清。为了明确NFE2L2在镉所致破骨细胞分化增强中的作用,本研究利用Nfe2l2全身敲除小鼠给确认细节予镉暴露,明确NFE2L2在镉所致骨质疏松中的作用,并利用小鼠骨髓原代细胞、Nfe2l2沉默和过表达的RAW264.7细胞系,探究NFE2L2在镉暴露条件下破骨细胞分化增强中的作用及分子机制。研究方法:利用野生型、Nfe2l2全身敲除的C57BL/6小鼠及其对照,建立饮水途径镉暴露模型。野生型小鼠按体重随机分为Control、50 ppm和100 ppm组,Nfe2l2全身敲除小鼠及其对照随机分为Control和100 ppm组,Control组给予蒸馏水。所有小鼠于12周开始给予镉水直至实验结束。收集小鼠骨和血浆分别进行Micro CT、病理学、力学和血浆检测。利用Nfe2l2全身敲除小鼠髓系细胞和Nfe2l2沉默和过表达的RAW264.7细胞系,给予镉处理合并诱导分化,检测细胞分化能力。利用Nfe2l2沉默的RAW264.7细胞系给予镉处理,检测NFE2L2及相关抗氧化基因的表达。在此基础上使用抗氧化剂及多种类型的ROS抑制剂,进行ROS水平及生成方式分析,并评价干预后细胞的分化能力。结果:1、镉暴露导致小鼠骨量丢失:野生型小鼠饮水量与对照组相比减少,体重和饮食结果未出现差异;100 ppm组小鼠股骨骨量明显减少,骨体积、骨小梁厚度和骨小梁数量均有所减少。2、Nfe2l2缺失加剧镉暴露导致的骨量丢失:100 ppm Nfe2l2~(-/-)组小鼠股骨骨松质大量减少,骨体积、骨小梁数量和Thyroid toxicosis皮质面积减少,最大载荷和断裂载荷均降低。3、Nfe2l2缺失促进镉暴露所致的破骨细胞活性增加:对照组Nfe2l2~(-/-)小鼠相比于野生型小鼠破骨细胞数量增多,100 ppm组Nfe2l2~(-/-)小鼠相比于野生型小鼠破骨细胞数量进一步增加;100 ppm组Nfe2l2~(-/-)小鼠破骨细胞表面/骨表面和破骨细胞数量/骨周长出现升高,血浆中的骨吸收标志物CTX1和TRAP5b增加。4、Nfe2l2抑制镉暴露所致的破骨细胞分化增强:与对照相比,Nfe2l2~(-/-)小鼠骨髓原代细胞及Nfe2l2沉默的RAW264.7细胞系在诱导分化条件下TRAP染色阳性细胞数增加,破骨细胞功能和融合指标Cathepsin K、ATP6V0D2和H~+-atpase的m RNA表达水平升高,NFATc1蛋白表达量升高,镉处理后差异进一步放大;与对照相比,Nfe2l2过表达的RAW264.7细胞系在诱导分化条件下TRAP染色阳性细胞数减少,破骨细胞功能和融合指标Cathepsin K、ATP6V0D2和H~+-atpase的m RNA表达水平降低,NFATc1蛋白表达量降低,镉处理后差异小于Nfe2l2沉默的细胞。5、镉暴露导致分化过程中细胞内抗氧化酶及ROS水平升高:镉暴露导致细胞的抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶的m RNA和蛋白水平升高,Nfe2l2沉默的细胞,在基础和镉暴露条件下抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶的表达水平低于对照细胞;ROS探针DCFH-DA与线粒体标记位置重合,荧光定量与流式分析表明细胞内ROS水平随分化时间增加而升高,镉处理后ROS水平升高更明显。6、抗氧化剂和ROS抑制剂降低镉处理条件下细胞内ROS水平并抑制破骨细胞分化:NAC、DPI和Mito Q有效降低镉暴露导致的ROS水平升高,减少镉暴露导致破骨细胞分化增多,抑制Cathepsin K、ATP6V0D2、H~+-atpase的m RNA和NFATc1蛋白水平的升高。结论:饮水型镉暴露可以引起小鼠骨量丢失,Nfe2l2缺失后小鼠对镉暴露所引起的骨量丢失更敏感,引起这种效应的重要原因是破骨细胞活性增强。镉处理导致破骨细胞细胞质及线粒体ROS生成增加,促进破骨细胞分化。NFE2L2通过调节细胞内抗氧化酶的表达降低细胞内ROS水平,从而抑制镉暴露导致的破骨细胞分化增强。