摘要
创伤性脑损伤（TBI）是全球发病率和死亡率的主要来源。患有TBI的患者表现出更高的骨丢失易感性和骨折率增加;但是，潜在的机制仍然定义不明确。1月8号，奥古斯塔大学团队在Cells发表了文章“BoneMarrowDerivedExtracellularVesiclesActivateOsteoclastDifferentiationinTraumaticBrainInjuryInducedBoneLoss”，文章中观察到在体内CD-1小鼠中受控的皮质撞击诱导的TBI后骨和骨髓生态位中的骨质量显着降低和炎症水平升高。
此外，在TBI小鼠的骨髓生态位中发现了失调的NF-κB信号传导，这是破骨细胞分化和骨丢失的确定介质。离体研究显示，与假受伤小鼠相比，来自TBI小鼠的骨髓来源细胞中的破骨细胞分化增加。还发现来自TBI小鼠的骨髓来源的细胞外囊泡（EV）增强了集落形成能力和破骨细胞分化功效，并激活了骨髓衍生细胞中的NF-κB信号传导基因。此外，显示miRNA-在TBI的骨髓衍生的EV货物中上调。总之，证据表明TBI诱导的骨骼和骨髓生态位上的炎症应激可能激活NF-κB，导致骨质流失加速。靶向抑制这些信号传导途径可以逆转TBI诱导的骨丢失并降低骨折率。
研究思路
Figure1:来自假手术和TBI小鼠的代表性甲酚紫染色的冠状脑切片。
Table1:用于RT-PCR的小鼠引物的核苷酸序列。
Figure2:通过微型计算机断层扫描（μCT）测量的TBI对股骨骨结构质量的影响。（a）BMD，（b）骨量，（c）结节厚度，（d）结节数显着减少，和（e）与Sham相比，8周TBI小鼠的股骨中的结核分离增加。
Figure3:TBI骨骼中骨标记物和炎症基因的调节异常。TBI动物显示（a）BMP2，（b）RUNX-2和（c）骨钙素的mRNA表达降低，并且（d）IL-1，（e）IL-6和（f）TNF-α的表达增加。在逆转录总RNA后，通过定量实时PCR扩增cDNA。
Figure4:TBI骨髓中炎症和NF-kB信号传导基因的升高水平。TBI小鼠显示炎症基因mRNA表达增加（a）IL-1，（b）IL-6，（c）TNF-α和NF-kB信号传导基因（d）Birc3（e）RelA/p65在8周TBI中骨髓。在逆转录总RNA后，通过定量实时PCR扩增cDNA。
Figure5:TBI对破骨细胞分化和骨髓细胞上的集落形成单位（CFU）的影响。（a）将小鼠原代骨髓细胞用RANKL和M-CSF培养4天，然后进行TRAP染色。TRAP染色后，将具有三个以上细胞核的TRAP+MNC评分为破骨细胞。（b）进行菌落形成试验，用结晶紫染色，与载体处理的对照相比。
Figure6:TBI骨髓衍生的EV的表征。（a）EV的透射电子显微镜图像。（b）Western印迹，证明BM衍生的EV中CD63和TSG的表达。（c）粒度分布与EV的尺寸范围一致，通过ZetaView?粒子跟踪分析仪测量。（d）粒径和（e）TBI和假骨髓衍生的EV中的浓度没有显着变化。
Figure7:来自TBI的骨髓衍生的EV对集落形成单位（CFU）和骨髓细胞的破骨细胞分化的影响。（a）在存在或不存在假/TBI衍生的EV的情况下，用M-CSF进行集落形成测定4天，用结晶紫染色染色，并计数菌落。（b）在存在或不存在假/TBI衍生的EV的情况下，将小鼠原代骨髓细胞与RANKL和M-CSF一起培养6天，然后进行TRAP染色。TRAP染色后，将具有三个以上细胞核的TRAP+MNC评分为破骨细胞。
Figure8:TBI衍生的骨髓EV调节炎症和NF-kB信号传导基因表达。用浓度为20μg/mL的假手术和TBI衍生的EV处理骨髓细胞36小时，然后进行RT-PCR，IL-1，IL-6II，TNF-α和RelA/p65和Birc3。
Figure9:TBI改变骨髓衍生的EV中的miRNA-含量。实时PCR显示48小时TBI骨髓衍生的EV货物中miRNA-表达的变化。
结论
TBI导致慢性，广泛的后遗症，降低长期生活质量。临床数据表明TBI与自主调节功能障碍，神经内分泌功能和精神稳定性之间存在很强的相关性。此外，最近的研究表明，骨折率的增加是TBI的另一个长期后果。TBI后跌倒风险增加和骨密度低的组合与骨折率增加有关。众所周知，大脑的创伤性损伤会在血液和外周器官中产生炎症反应。第一项证明骨髓生态位/环境中促炎细胞因子水平升高的研究。骨髓，血流和外周器官中促炎细胞因子的全身性产生可能在TBI的继发性并发症中起重要作用。最近在小鼠中进行的TBI研究显示，在中枢神经系统之外，也存在类似的破坏性炎症级联反应。
该研究完善的临床前TBI模型可产生高度可重复的局灶性TBI;然而，临床TBI是一种异质性损伤，可能无法通过任何单一的啮齿动物模型完美地模仿。因此，在临床翻译之前，可以保证使用其他TBI模型（例如侧向液体冲击）和高级物种（例如猪模型）来证实该发现，在此使用的模型也会产生中度-重度伤害;因此，确定在单次和/或重复轻度TBI后是否观察到对骨密度的类似效果将是有趣的。这些后来的研究可能与接触性运动员和有TBI风险的军事人员有直接关系。一个潜在的警告是使用年轻的健康雄性小鼠。虽然有必要限制这一概念证明研究的范围，但研究并未考虑可能影响骨骼生理学的常见合并症的潜在影响，包括年龄和性别。此外，该研究仅评估了在骨髓细胞分化为破骨细胞的体外培养物中的EV效应。需要进一步的研究来确定TBI衍生的外泌体是否影响间充质基质细胞的成骨分化能力，我们没有详细阐明外泌体的哪种货物（蛋白质，miRNA）直接导致增加的促炎细胞因子产生和破骨细胞分化。未来的研究需要调查EV货物及其在TBI诱导的骨质流失中的作用。
总之，该研究提出了TBI在骨髓生态位中促进慢性促炎状态的有趣可能性，最终导致骨吸收增加。今后的工作将阐明骨髓中EV的来源，以确定EV是否在局部释放或从损伤部位运输。还将确定TBI衍生的EV的货物，以进一步推进治疗开发和靶向治疗的临床翻译，以防止TBI后骨质流失。
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