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目的:伴随着经济的发展和人口老龄化,2型糖尿病的发病率逐年增高,严重危害人类健康。作为2型糖尿病常见并发症之一,2型糖尿病性骨质疏松带来的骨量丢失、骨质疏松性疼痛、骨质疏松性骨折等给患者生活带来极大不便,严重降低了患者的生活质量。尽管近年来已有大量针对2型糖尿病性骨质疏松的研究,但其病理机制复杂且既往研究存在争议。镁离子作为机体重要的二价金属离子之一,在骨形成过程中扮演着重要角色。普拉德-威利综合征/安琪儿综合征非印记蛋白2(Non-imprinted in Prader-Willi/Angelman syndrome region protein 2,NIPA2)作为目前发现的唯一的高选择性镁离子转运体,具有向细胞内转运镁离子的功能,我们认为NIPA2可能是2型糖尿病性骨质疏松病理进程中的重要因素。在2型糖尿病微环境下,细胞内线粒体自噬水平发生改变,但其在成骨细胞中具体作用和调控机制尚不明确。镁离子可以稳定线粒体膜电位,进而防止线粒体膜电位降低导致的线粒体功能异常,而线粒体膜电位降低是诱发线粒体自噬的重要因素。因此我们设想高糖微环境下NIPA2的改变导致细胞内镁离子水平改变,进而通过线粒体自噬途径影响成骨细胞成骨功能。我们将通过本研究对2型糖尿病性骨质疏松的病理机制进行深入探讨,为临床治疗2型糖尿病性骨质疏松提供有力的理论依据及新的治疗靶点。研究方法:我们首先通过检测体重、血糖及胰岛素指数等指标评估2型糖尿病模型db/db小鼠的糖尿病情况,然后使用micro-CT观察db/db小鼠骨微结构的变化,确认2型糖尿病骨质疏松模型的建立。应用免疫组化技术检测骨组织中NIPA2差异表达情况。之后我们采用体外实验的方式,采用CCK8细胞活性检测明确不同糖浓度及作用时间下人成骨细胞hFOB1.19的细胞活性。应用PCR及Western blot技术检测高糖环境下成骨细胞中NIPA2表达变化,并应用镁离子荧光探针检测细胞内镁离子差异并通过线粒体自噬关键蛋白检测及线粒体膜电位检测明确细胞线粒体自噬水平变化。在高糖环境下通过慢病毒沉默及过表达NIPA2后,检测其对hFOB1.19细胞内镁离子、线粒体膜电位、线粒体自噬及成骨功能的影响。在化学及基因层面调控线粒体自噬后,检测其对成骨细胞功能相关蛋白表达的影响。在明确上述现象后,我们通过检测PGC-1α/FoxO3a信号通路变化,并在人工调控该通路关键蛋白后检测线粒体自噬及成骨细胞功能相关蛋白的变化情况,明确高糖环境下NIPA2对成骨细胞线粒体自噬及成骨功能的调控机制。结果:(1)与正常小鼠相比,2型糖尿病模型db/db小鼠存在骨密度、骨小梁体积/组织体积、骨小梁数量及厚度均明显降低。且db/db小鼠骨组织中NIPA2表达明显降低。(2)高糖环境下人成骨细胞hFOB1.19中NIPA2表达明显受到抑制,且细胞内镁离子水平降低。(3)高糖环境下成骨细胞发生线粒体膜电位/PINK1/Parkin介导的线粒体自噬。(4)高糖环境下NIPA2对成骨细胞线粒体自噬存在负向调控作用。(5)高糖环境下NIPA2表达降低引起的线粒体自噬对成骨细胞成骨功能具有抑制作用,这种抑制作用可能是通过其对细胞凋亡的促进实现的。(6)高糖环境导致的NIPA2降低可能通过PGC-1α/FoxO3a信号通路降低成骨细胞线粒体膜电位,进而诱发线粒体自噬,损伤成骨细胞成骨功能。结论:(1)NIPA2在2型糖尿病性骨质疏松病理过程中发挥重要作用,可能是临床治疗的潜在靶点。(2)高糖环境下NIPA2通过PGC-1α/FoxO3a信号通路影响成骨细胞线粒体膜电位,进而调控成骨细胞线粒体自噬。(3)高糖环境下成骨细胞线粒体自噬对成骨细胞功能产生负向调控作用,其作用方式尚需进一步研究。