Hyperviscous Diabetic Bone Marrow Niche Impairs BMSCs Osteogenesis via TRPV2‐Mediated Cytoskeletal‐Nuclear Mechanotransduction

机械转化 细胞生物学 染色质 细胞外基质 拉明 骨髓 间充质干细胞 化学 细胞骨架 组蛋白 骨愈合 染色质重塑 骨重建 干细胞 生物 TRPV4型 瞬时受体电位通道 肌动蛋白细胞骨架 癌症研究 信号转导 再生(生物学) 成骨细胞 机械生物学
作者
Yao Wen,Xinhui Zheng,Jieliu Li,Minyu He,Dongqi Fan,Xingyu Zhu,Qiming Zhai,Liangjing Xin,T Chen
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:13 (13): e09056-e09056
标识
DOI:10.1002/advs.202509056
摘要

The compromised regenerative capacity of diabetic bone defects remains a critical clinical challenge, with pathological alterations in the bone marrow microenvironment emerging as key contributors. While mechanical signals within the marrow niche critically regulate bone regeneration, how diabetic matrix abnormalities impair bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) function remains unclear. Herein, it is revealed that diabetes induces a characteristic hyperviscous state in bone marrow extracellular matrix (ECM). Through comparative mechanobiological analyses, it is demonstrated that diabetic BMSCs exhibit amplified mechanosensitivity to ECM viscosity via transient receptor potential vanilloid 2 (TRPV2) activation. This mechanotransduction cascade triggers calcium influx, which activates CaMKII and subsequently phosphorylates cofilin, thereby shifting the G-/F-actin equilibrium toward perinuclear F-actin disassembly. The cytoskeletal remodeling induces nuclear envelope deformation through regulation of Lamin A/C, driving spatial rearrangement of chromatin architecture. Mechanistically, these physical nuclear changes promote perinuclear heterochromatin accumulation and enhance H3K9me3 repressive histone modification, ultimately suppressing osteogenic transcriptional programs. Importantly, TRPV2 inhibition rescued both chromatin accessibility and osteogenic potential in diabetic BMSCs. This findings establish a novel mechano-pathological axis where diabetic ECM hyperviscosity propagates mechanical signals from cytoskeleton to chromatin through TRPV2 activation, proposing mechanomodulation as a promising therapeutic strategy for diabetic osteopathy.
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