文献信息
吉林大学第一医院骨科等团队的研究成果“A biomimetic multimodal nanoplatform combining neutrophil-coated two-dimensional metalloporphyrinic framework nanosheet and exendin-4 to treat obesity-related osteoporosis”（一种结合亲脂蛋白包被的二维金属卟啉骨架纳米片和exendin-4的仿生多模态纳米平台治疗肥胖相关的骨质疏松症）在学术期刊《Materials Today Bio》（IF：10.2）上发表。平生公司的离活一体CT（NEMO）在论文中提供了重要的小鼠股骨图像和定量分析结果。

文献摘要
背景资料：肥胖导致的骨质疏松症是肥胖人群中常见的并发症，传统的抗骨质疏松药物往往缺乏治疗特异性，并可能加重脂质代谢紊乱。因此，确定合适的药物干预肥胖引起的骨质疏松症，阐明其潜在的生物学机制，并开发纳米药物递送系统与增强的生物相容性和靶向输送仍然是重大的挑战。

研究方法：本研究揭示肥胖导致的骨质疏松症的发病机制主要是由过度的线粒体自噬驱动的。值得注意的是，Exendin-4（Ex-4）已被证明可以改善线粒体自噬并减轻肥胖导致的骨质疏松症。纳米复合材料DSPE-PEG-ALN（DPA）@ Neuronium membrane（NM）@ Cu-TCPP（Zn）/ Ex-4（CTZE）具有高生物相容性和活性氧（ROS）响应性，有效靶向骨组织，降低ROS水平，并调节Cu²⁺、Zn²⁺、Ex-4和阿仑膦酸盐（ALN）的释放。该复合物通过泰特甲基胞嘧啶双加氧酶2（TET 2）/ PTEN诱导的推定激酶蛋白1（PINK 1）/ Parkin（E3 ubiquitin-protein ligase parkin）通路干扰B细胞淋巴瘤2（BCL 2）- Beclin 1（BECN 1）结合，从而促进成骨细胞分化和矿化。该纳米递送平台的安全性和有效性在肥胖诱导的骨质疏松症的小鼠模型中得到验证。

结论：综上所述，作者的研究表明，过度的线粒体自噬在肥胖性骨质疏松症中起着至关重要的作用，而且DPA@NM@CTZE在精确治疗肥胖性骨质疏松症、减轻Ex-4的副作用和改善骨微环境方面具有重要的潜力。

实验方法
动物实验
将小鼠饲养在温度范围为20-25 ℃且相对湿度水平为40 - 70%的受控环境中。在第一个动物实验中，15只雄性C57BL/6J小鼠（8周）进行为期一周的适应期，然后随机分为三组：Sham组（n = 5），接受维持饮食;喂食HFD的HFD组（n = 5）和接受补充有Ex - 4的HFD的HFD + Ex - 4组（n = 5）。后两组给予HFD 8周，然后在安乐死前接受腹膜内Ex - 4注射10周。在第二动物实验中，作者获得雄性C57 BL/6 J小鼠（n = 60，8周）。从中随机选择25只小鼠进行安乐死，并收获其双侧股骨用于NM浸提。一周后，将其他35只小鼠随机分配到各组中：假手术组（喂食维持饮食，n = 5），HFD组（HFD，n = 5），HFD + Ex - 4组（HFD与Ex - 4，n = 5），HFD + CTZ组（HFD + CTZ，n = 5），HFD + DPA@NM@CTZE组（HFD + DPA@NM@CTZE，n = 5），HFD + DPA@NM@CTZE + LV - NC组（HFD + DPA@NM@CTZE + LV - NC，n = 5）和HFD + DPA@NM@CTZE + LV-shTet 2（泰特甲基胞嘧啶双加氧酶2）组（HFD + DPA@NM@CTZE + LV - shTet 2，n = 5）。HFD 8周后，每两周通过注射器将LV - shNC/LVshTet 2（25 μl）注射到髓腔中，靶向骨骺股骨远端区。将小鼠安乐死，并收集两个股骨用于显微计算机断层扫描。

Micro-CT分析
将小鼠股骨保存在10%福尔马林中，随后使用Micro-CT设备（平生医疗科技有限公司，NEMO，NMC-200）进行样品扫描。使用图像处理软件Avatar（版本2.0.12.5）进行图像的重建和数据分析。采用FDK算法重建图像，重建像素大小为0.008 mm，三维组织形态学图像的扫描区域定义为股骨远端生长板近端5 mm，骨组织形态计量学分析在远端生长板近端1 mm处进行，目标是0.5 mm处的骨小梁区域。分析的参数包括骨体积分数（BV/TV，%）、骨小梁厚度（Tb. Th，μm）、骨表面积/BV，%）、骨小梁分离度（Tb. Sp，μm）、骨小梁数目（Tb.N，1/mm）和骨矿物质密度（BMD，g/cm 3）。

实验结果
Micro-CT结果显示，Sham组骨小梁连续且均匀分布。相反，HFD组显示骨量和骨小梁连续性显著降低。Ex-4给药使BMD增加至0.5 mg/cm 3，TB. N增加至3.8 mm−1，显著降低骨折风险（图1B）。对骨形态参数的进一步分析显示，与Sham组相比，HFD组的BV/TV、BS/BV和Tb. Th明显降低，而Tb. Sp增加，用Ex-4处理改善了这些状况（图1 E）。结果表明成功地建立了肥胖诱导的骨质疏松症模型，肥胖主要影响髓腔内骨的小梁结构。

图1 在肥胖诱导的骨质疏松症模型中，Ex-4显示出显著的治疗骨质疏松症的效果。（B）HFD和Ex-4治疗后小鼠股骨远端的显微CT图像。测量尺度为1 mm。（E）骨形态学参数：骨密度（BMD）、骨体积分数（BV/TV）、骨表面积/骨量（BS/BV）、骨小梁数（Tb.N），小梁厚度（Tb.Th）和小梁分离度（Tb.Sp）。

Micro-CT分析显示HFD组骨量丢失明显，Ex-4或DPA@NM@CTZE单独治疗可改善骨量和骨小梁连续性，但DPA@NM@CTZE和LV-shTet 2联合治疗效果更好，骨参数定量分析显示DPA@NM@CTZE和LV-shTet 2治疗可显著提高BMD（0.54 mg/cm 3）、BV/TV（16.9%）和BS/BV（58%），以及Tb. N（4.8 mm-1）和Tb. Th（74 mm-1）。此外，这些治疗降低了Tb. Sp（218 μm），降低了骨折风险（图9 B和E）。

图9 DPA@NM@CTZE可以增强代谢功能并促进肥胖诱导的骨质疏松症的修复。（B）和（E）它提供了尾静脉内施用DPA@NM@CTZE后的代表性micro-CT图像。评价了以下指标：BMD、BV/TV、BS/BV、Tb.N、Tb.Th和Tb. Sp。

使用结论
总之，该研究创建了DPA@NM@CTZE生物模拟纳米平台来解决肥胖相关的骨质疏松症，确定该病症主要是由成骨细胞中的脂质代谢紊乱和过度活跃的线粒体自噬引起的。DPA@NM@CTZE可以通过释放ALN，Cu²⁺，Zn²⁺和Ex-4来缓解高ROS环境。此外，抑制TET 2/PINK 1/Parkin通路增强BCL 2-BECN 1结合，对抗高脂环境的影响。这项开创性的研究探索了肥胖导致骨质疏松的生物学机制，并成功开发了安全、精确的生物模拟纳米治疗平台，在改造Ex-4药物的剂型、为肥胖导致的骨质疏松患者提供更有效的治疗方案，具有重要的临床潜力。

使用设备

 Micro CT (型号：NEMO) (平生医疗科技)
 影像软件：Avatar（平生医疗科技）