Cell Reports | 邹卫国/王丽君团队揭示PIEZO1-YAP1通路平衡骨膜祖细胞的成骨-肌腱分化可塑性

摘要：肌腱与骨骼均起源于中胚层间充质细胞。但传统观点认为成体后肌腱细胞与骨骼细胞属于不可相互转化的独立谱系。既往研究表明在肌腱损伤或衰老的情况下，肌腱干祖细胞具有异位成骨的能力【1-4】，但是骨骼干祖细胞是否具有形成肌腱细胞的能力尚不清楚。

肌腱与骨骼均起源于中胚层间充质细胞。但传统观点认为成体后肌腱细胞与骨骼细胞属于不可相互转化的独立谱系。既往研究表明在肌腱损伤或衰老的情况下，肌腱干祖细胞具有异位成骨的能力【1-4】，但是骨骼干祖细胞是否具有形成肌腱细胞的能力尚不清楚。

2025年4月28日，海南医科大学（海南省医学科学院）再生骨科与运动医学研究所邹卫国与王丽君团队合作在Cell Reports在线发布了题为Piezo1 balances the osteogenic-tenogenic plasticity of periosteal progenitor cells through the YAP pathway的研究论文。该研究揭示了骨膜中的骨骼干祖细胞在机械敏感离子通道PIEZO1缺失后向肌腱细胞谱系分化，为组织再生提供了新策略。

该研究通过Prx1 Cre（中胚层间充质干祖细胞）与Ocn Cre（成骨细胞）介导的Piezo1条件敲除小鼠模型比较，发现干祖细胞中Piezo1缺失显著削弱骨膜中骨骼祖细胞的成骨潜能，导致皮质骨厚度降低。单细胞转录组分析证实PIEZO1缺失使骨膜细胞停滞于祖细胞状态。既往研究表明SCX是肌腱细胞特异的转录因子。有意思的是，本研究表明骨膜中骨骼祖细胞能够被SCX标记，骨膜来源SCX+细胞与肌腱来源SCX+细胞具有不同的转录图谱，其中骨膜SCX+细胞高表达成骨相关基因，肌腱SCX+细胞高表达细胞骨架组装和纤维形成相关基因。谱系追踪与肾包膜移植实验表明，SCX+骨膜祖细胞具有成骨潜能，而PIEZO1缺失的SCX+骨膜祖细胞骨形成能力下降，导致再生修复延迟。此外该研究还发现PIEZO1缺失可以通过激活YAP信号上调SCX表达，细胞移植实验表明骨膜干祖细胞敲除或抑制PIEZO1后可作为肌腱修复的优质细胞来源。

该工作首次发现骨外膜骨骼干祖细胞具有成骨和成肌腱的两种命运抉择，且其命运决定受到机械刺激敏感蛋白PIEZO1调控，证明力学刺激具有能够优化骨骼干祖细胞参与损伤修复的能力。

海南医科大学（海南省医学科学院）王丽君研究员、中科院分子细胞科学卓越创新中心任倩博士、海南医科大学（海南省医学科学院）博士研究生陈姝琴为该论文的共同第一作者，海南医科大学（海南省医学科学院）邹卫国教授与王丽君研究员为共同通讯作者。该工作受到威尔康奈尔医学中心Matthew B. Greenblatt教授、中国科学技术大学孙军教授、中科院分子细胞科学卓越创新中心冯恒副研究员的大力支持。

邹卫国教授与王丽君研究员团队欢迎对运动系统衰老和再生修复感兴趣或具有多细胞3D打印背景的学生及博士后加入！更多信息请访问实验室网站https://www.muhn.edu.cn/hnyky/td/zwg_yj.htm；https://www.muhn.edu.cn/hnyky/td/wlj_yj.htm。

制版人：十一

参考文献

1.Feng, H., Xing, W., Han, Y., Sun, J., Kong, M., Gao, B., Yang, Y., Yin, Z., Chen, X., Zhao, Y., et al. (2020). Tendon-derived cathepsin K-expressing progenitor cells activate Hedgehog signaling to drive heterotopic ossification.J Clin Invest130, 6354-6365. 10.1172/JCI132518.

2.Zhang, Q., Zhou, D., Wang, H., and Tan, J. (2020). Heterotopic ossification of tendon and ligament.Journal of cellular and molecular medicine24, 5428-5437. 10.1111/jcmm.15240.

3.Dey, D., Bagarova, J., Hatsell, S.J., Armstrong, K.A., Huang, L., Ermann, J., Vonner, A.J., Shen, Y., Mohedas, A.H., Lee, A., et al. (2016). Two tissue-resident progenitor lineages drive distinct phenotypes of heterotopic ossification.Sci Transl Med8, 366ra163. 10.1126/scitranslmed.aaf1090.

4.Aykul, S., Huang, L., Wang, L., Das, N.M., Reisman, S., Ray, Y., Zhang, Q., Rothman, N., Nannuru, K.C., Kamat, V., et al. (2022). Anti-ACVR1 antibodies exacerbate heterotopic ossification in fibrodysplasia ossificans progressiva (FOP) by activating FOP-mutant ACVR1.J Clin Invest132. 10.1172/jci153792.

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