Bidirectional crosstalk between the bone extracellular matrix and lysosomes in bone remodeling and osteoporosis

串扰 细胞外基质 细胞生物学 骨质疏松症 生物发生 平衡 骨重建 细胞内 自噬 细胞外 化学 溶酶体 骨细胞 神经科学 细胞 病态的 生物 发病机制 成骨细胞 间充质干细胞 医学 生物信息学 分解代谢 舱室(船) 信号转导 骨吸收 内生 骨愈合 表型 蛋白质稳态 间质细胞 骨髓 合成代谢 结构完整性 电池类型 基质(化学分析) 细胞生理学
作者
Chang Zhou,Xinyue Hu,Yichen Jing,Jiaheng Zhang,Jing Tao,Xinyi Ouyang,Jiaqian Tang,Guomin Zhang,Huiping Liu
出处
期刊:Frontiers in Endocrinology [Frontiers Media]
卷期号:16
标识
DOI:10.3389/fendo.2025.1698404
摘要

Osteoporosis is a systemic skeletal disorder characterized by progressive loss of bone mass and deterioration of microarchitectural integrity. Traditionally, its pathogenesis has been attributed primarily to an imbalance in the number and activity of osteoblasts and osteoclasts. However, emerging evidence has uncovered a critical bidirectional interdependence between the integrity of the extracellular matrix (ECM) and the functional homeostasis of the intracellular lysosomal system—an axis increasingly recognized as the “bone matrix–lysosome crosstalk.” Despite its apparent importance, the central role of this regulatory circuitry in bone homeostasis and the mechanisms through which it becomes disrupted under pathological conditions remain insufficiently defined.This review synthesizes current advances regarding the cell type–specific functions of lysosomes across distinct bone cell populations and further examines how the ECM, as a dynamic microenvironment, exerts reciprocal control over lysosomal biogenesis and activity. We highlight how the biochemical composition and biophysical properties of the ECM govern lysosomal acidification, metabolic coupling, and degradative capacity with remarkable precision. During the progression of osteoporosis, structural compromise of the ECM and lysosomal dysfunction reinforce one another, establishing a self-amplifying pathological loop that accelerates the collapse of the bone microenvironment. Recognizing this reciprocal deterioration, we propose that restoring the dynamic equilibrium of the “ECM–lysosome axis” may represent a mechanistic pivot for reversing osteoporotic degeneration. Interventions targeting lysosomal function, reconstructing the bone ECM, and employing nanomedicine-enabled organelle-specific delivery hold particular promise for advancing precision therapeutics in osteoporosis.
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