Mstn基因敲除通过上调Wnt/β-catenin信号通路影响骨代谢并减轻2型糖尿病小鼠骨质疏松

目的：探讨肌肉生长抑制素（myostatin,Mstn）基因敲除对2型糖尿病（type 2 diabetic mellitus,T2DM）小鼠骨代谢及骨微结构的影响及机制。方法：将12只野生型（wild-type,WT）、12只杂合型Mstn基因敲除(Mstn+/-)和12只纯合型Mstn基因敲除(Mstn-/-)雄性小鼠随机各分为2组，每组6只，分别为WT组、Mstn+/-组、Mstn-/-组、WT+DM组、Mstn+/-+DM组及Mstn-/-+DM组，前3组给予普通饮食，后3组给予高脂饮食+小剂量链脲佐菌素构建T2DM模型。造模后采用ELISA法检测血清Ⅰ型前胶原N端原肽（procollagen type I N-terminal propeptide,PINP）和Ⅰ型胶原交联C端肽（collagen type I cross-linked C-telopeptide,CTX）水平；应用micro-CT测定左侧胫骨骨密度（bone mineral density,BMD）、骨体积分数（bone volume fraction,bone volume/total volume,BV/TV）、骨小梁数量（trabecular number,Tb.N）、骨小梁厚度（trabecular thickness,Tb.Th）、骨小梁分离度（trabecular separation,Tb.Sp）及结构模型指数（structure model index,SMI）；碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）钙-钴染色观察骨组织成骨细胞活性，抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP）染色观察骨组织破骨细胞活性；免疫组织化学法检测骨组织Wnt、糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）和β-连环蛋白（β-catenin）阳性表达。结果：与WT组比较，WT+DM组血清PINP和CTX水平，Tb.Sp和SMI，以及骨组织中成骨细胞活性、破骨细胞活性和GSK-3β表达均升高，BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th及骨组织Wnt和β-catenin表达均降低。与WT组和Mstn+/-组比较，Mstn-/-组BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th及骨组织Wnt和β-catenin表达均升高，血清PINP和CTX水平，Tb.Sp和SMI，以及骨组织中成骨细胞活性、破骨细胞活性和GSK-3β表达均降低。与WT+DM组和Mstn+/-+DM组比较，Mstn-/-+DM组BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th及骨组织Wnt和β-catenin表达均升高，血清PINP和CTX水平，Tb.Sp和SMI，以及骨组织中成骨细胞活性、破骨细胞活性和GSK-3β表达均降低。结论：抑制Mstn基因表达可上调T2DM小鼠骨组织Wnt/β-catenin信号通路，抑制骨吸收，增加骨强度，从而减轻骨质疏松。