骨代谢研究中的新视角：破骨细胞中的溶酶体–铁–线粒体轴与骨疾病干预

研究背景
骨质疏松症是一种常见的骨骼疾病，其发生源于过度的骨丢失，从而导致骨脆性增加和骨折风险升高。作为唯一的骨吸收细胞，破骨细胞被认为在这一过程中发挥关键作用。破骨细胞的骨吸收依赖于两个重要的细胞器：溶酶体用于基质降解，线粒体用于提供能量。铁作为溶酶体和线粒体之间的重要连接因子，已逐渐被视为破骨细胞活性的重要调控者。然而，溶酶体、线粒体与铁在破骨细胞及骨质疏松中的复杂相互作用，迄今仍知之甚少。
研究意义
本综述聚焦于破骨细胞中溶酶体、铁代谢和线粒体之间的重要联系。溶酶体不仅是降解骨基质的关键场所，还调控着细胞内铁的动员；而线粒体则依赖铁来维持能量代谢，以满足破骨细胞高强度的代谢需求。铁在此过程中成为连接两种细胞器的核心因子。
本综述基于溶酶体和线粒体在破骨细胞骨吸收中的重要作用，首次提出了“溶酶体–铁–线粒体轴（lysosome–iron–mitochondria axis）”概念，该轴具体为溶酶体通过其特殊酸性环境将铁离子转换成亚铁离子，以便线粒体利用，支持能量代谢和活性氧生成，从而驱动破骨细胞的骨吸收功能。文章系统总结了溶酶体在铁代谢中的调节作用(图a)、铁在维持线粒体功能中的关键意义(图a)，以及溶酶体–线粒体在铁代谢上的交互作用（图b）。同时，本文阐述了钙离子信号、mTORC1、HIF及AMPK等细胞信号通路在溶酶体–铁–线粒体轴中的角色(图c)。最后，进一步探讨了精准调控该轴在调控破骨细胞和骨质疏松中的策略和潜力。
未来展望
这一新提出的“溶酶体–铁-线粒体轴”，不仅帮助我们从整体视角理解破骨细胞代谢调控机制，也通过靶向溶酶体–铁–线粒体轴精准调控破骨细胞有望开辟新的治疗方向。通过调控溶酶体酸化、优化铁的可利用性或改善线粒体–溶酶体通讯，可能为开发新一代骨质疏松及相关代谢性骨病治疗策略提供新思路。这一以细胞器为中心的视角不仅深化了我们对骨吸收机制的理解，也为临床转化带来潜在价值。另外，在骨质疏松症等骨量减少性疾病中，可通过抑制该轴来降低破骨细胞的活性；而在某些因破骨细胞功能障碍导致骨修复受阻的疾病中，则可能需要通过恢复该轴来促进骨吸收和骨重建。
原文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0840