RANKL通过ROS介导HIF-1α下调促进自噬和破骨细胞分化

李松涛; 孙靖; 初同伟

doi:10.16016/j.2097-0927.202502048

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RANKL通过ROS介导HIF-1α下调促进自噬和破骨细胞分化

基础医学 | 更新时间：2025-04-25

- RANKL通过ROS介导HIF-1α下调促进自噬和破骨细胞分化
- 暂无标题
- 陆军军医大学学报 2025年47卷第8期页码：816-825
- 作者机构：
  
  1.陆军军医大学（第三军医大学）第二附属医院骨科，重庆
  2.中国人民解放军总医院第九医疗中心脊柱外科，北京
- 作者简介：
  
  ‍初同伟，E-mail：chtw@sina.com
- 基金信息：
  
  重庆英才计划(CQYC2020020347)
- DOI：10.16016/j.2097-0927.202502048
  中图分类号： R322.71;R329.28;R394.2
- 收稿日期：2025-02-17，
  
  修回日期：2025-03-02，
  
  纸质出版日期：2025-04-30
- 稿件说明：
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李松涛,孙靖,初同伟.RANKL通过ROS介导HIF-1α下调促进自噬和破骨细胞分化[J].陆军军医大学学报,2025,47(08):816-825.

LI Songtao,SUN Jing,CHU Tongwei.RANKL drives autophagy and osteoclast differentiation via ROS-mediated HIF-1α down-regulation[J].J Army Med Univ,2025,47(08):816-825.
李松涛,孙靖,初同伟.RANKL通过ROS介导HIF-1α下调促进自噬和破骨细胞分化[J].陆军军医大学学报,2025,47(08):816-825. DOI：10.16016/j.2097-0927.202502048.

LI Songtao,SUN Jing,CHU Tongwei.RANKL drives autophagy and osteoclast differentiation via ROS-mediated HIF-1α down-regulation[J].J Army Med Univ,2025,47(08):816-825. DOI：10.16016/j.2097-0927.202502048.

摘要

目的

探究核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand， RANKL）通过ROS-HIF-1α信号轴调控自噬和破骨细胞分化的分子机制。

方法

以RAW264.7小鼠单核/巨噬细胞系为模型，采用随机数字表法将细胞分为Control组、RANKL组及联合干预组［RANKL+CQ组（自噬抑制剂干预）、RANKL+FG-4592组（HIF-1α稳定剂干预）、RANKL+NAC组（ROS清除剂干预）］。通过抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色定量检测成熟多核破骨细胞数量；Western blot检测HIF-1α、LC3蛋白表达水平；qRT-PCR分析破骨细胞分化相关基因（

TRAP、Cath K

和

MMP-9

）mRNA表达水平；基于腺病毒mRFP-GFP-LC3标记系统结合激光共聚焦显微镜观察自噬通量活性；DCFH-DA探针检测细胞内活性氧（ROS）水平。

结果

与Control组相比，RANKL组中TRAP阳性多核破骨细胞数量显著增加（

0.05），破骨细胞分化相关基因mRNA表达水平明显上调；同时激活自噬通路，表现为LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值升高（

0.05）及自噬溶酶体数量增加（

0.05）；细胞内ROS水平显著升高（

0.05），且HIF-1α蛋白表达下调（

0.05）。与RANKL组比较，RANKL+NAC组显著抑制细胞内ROS蓄积（

0.05），并逆转HIF-1α蛋白的低表达（

0.05）；同时降低LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值（

0.05）及自噬通量活性（

0.05）；伴随破骨细胞分化相关基因表达水平下降（

0.05）及成熟破骨细胞数量减少（

0.05）。与RANKL组比较，RANKL+FG-4592组明显提升HIF-1α蛋白表达水平（

0.05）；同时抑制自噬激活［LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值降低（

0.05）；自噬通量活性减少（

0.05）］，进而减少破骨细胞分化相关基因表达（

0.05）及成熟破骨细胞数量（

0.05）。与RANKL组比较，RANKL+CQ组显著抑制自噬通量活性（

0.05）；同时明显减少破骨细胞分化相关基因表达水平（

0.05）及成熟破骨细胞数量（

0.05）。

结论

RANKL通过ROS介导的HIF-1α下调激活自噬，促进破骨细胞分化。

Abstract

‍Ob

jective‍　‍To investigate the molecular mechanism by which receptor activator of nuclear factor-κB ligand (RANKL) regulates autophagy and osteoclast differentiation through the ROS-HIF-1α signaling axis. Methods‍　‍Mouse monocytic/macrophage RAW264.7 cells were randomly divided into control group

RANKL group

and 3 combined intervention groups

that is

RANKL+CQ group (intervention with autophagy inhibitor

CQ)

RANKL+FG-4592 group (intervention with HIF-1α stabilizer

FG-4592)

and RANKL+NAC group (intervention with ROS scavenger

NAC). The number of mature multinucleated osteoclasts was quantitatively detected with tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) staining; the protein levels of HIF-1α and LC3 were detected by Western blotting and the mRNA levels of osteoclast differentiation-related genes (

TRAP

Cath K

and

MMP-9

) were analyzed by qRT-PCR; autophagy flux and activity were observed by adenovirus mRFP-GFP-LC3 labeling system combined with confocal laser microscopy; and the production of intracellular reactive oxygen species (ROS) was measured by DCFH-DA probe. Results‍　‍Compared with the control group

the RANKL group obtained significantly increased number of TRAP-positive multinucleated osteoclasts (

0.05)

up-regulated mRNA levels of osteoclast differentiation-related genes

activated autophagy pathway

as evidenced by the increased LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ ratio (

0.05) and number of autophagic lysosomes (

0.05)

elevated intracellular ROS generation (

0.05)

and down-regulated HIF-1α protein level (

0.05). NAC intervention significantly inhibited intracellular ROS accumulation (

0.05)

reversed the lowered expression of HIF-1α protein (

0.05)

decreased the LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ ratio (

0.05) and autophagy flux and activity (

0.05)

and reduced expression levels of osteoclast differenti

ation-related genes and the number of mature osteoclasts (

0.05). In the RANKL+FG-4592 group

HIF-1α protein level was significantly increased (

0.05)

autophagy activation was inhibited [with decreased LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ ratio (

0.05) and autophagy flux and activity (

0.05)

]

and the expression of osteoclast differentiation-related genes and number of mature osteoclasts were decreased (

0.05) when compared with the RANKL group. While CQ treatment resulted in inhibited autophagy flux and activity (

0.05)

declined expression levels of osteoclast differentiation-related genes

and reduced number of mature osteoclasts (

0.05). Conclusion‍　‍RANKL activates autophagy through ROS-mediated down-regulation of HIF-1α

and thereby promotes osteoclast differentiation.

关键词

Keywords

references

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