破骨细胞自身功能缺陷导致的小鼠骨硬化模型
1.Atp6i缺陷 Oc/oc小鼠和Atp6i基因敲除小鼠。
图9-3 Atp6i-/-小鼠的射线和组化分析
a.4周龄野生型和Atp6i-/-小鼠射线分析。和野生型小鼠相比，Atp6i-/-小鼠全身骨密度增加，长骨较短，胫骨和尾椎骨硬化明显 (箭头)，下颌和上颌的磨牙和切牙缺失 (箭头)。b、c. (a)中四肢的高倍放大图。d-k.野生型 (d、f、h、j)及Atp6i-/-(e、g、l、k)小鼠的组织学分析。h、j.(f)的高倍放大图。i、k.(g)的高倍放大图。和野生型 (d、j)相比，1天(e)和4周 (k)Atp6i-/-小鼠生长板有钙化软骨区域和肥大软骨区域增长 (e、k)。和野生型(h)相比，4周龄Atp6i-/-小鼠 (i)骨髓腔被钙化骨小梁占满。和野生型 (l)相比，3周龄Atp6i-/-小鼠 (m)磨牙无法正常萌出。n、o.上颌磨牙组织学切片进一步显示这一点。GP，生长板；BM，骨髓腔；C，骨皮质。
Marks等人最早报道了ATP6i缺陷导致的骨硬化症小鼠模型(oc/oc)：19染色体远端自发突变1.6kb片段缺失导致破骨细胞吸收障碍，然而相关的致病因素一直未被发现［99］。直到1999年，实验室 (Yi-Ping Li等人)从破骨细胞瘤中利用differentiation screen的方法克隆了编码破骨细胞特异性质子泵亚基的ATP6i基因；为了进一步研究破骨细胞的功能和质子泵的功能，研究人员构建了ATP6i敲除 (ATP6i-/-)小鼠 (图9-3)，该小鼠破骨细胞不具备泌酸功能导致骨硬化症，和人类arOP的症状非常相似 (图9-3)［100-102］。ATP6i-/-小鼠的报道引导Scimeca等人通过测序证明ATP6i是导致 oc/oc小鼠骨硬化症的突变基因［103］，也引导了ATP6i是人类骨硬化症致病基因的发现［13］。虽然oc/oc小鼠的骨硬化症是破骨细胞自身缺陷导致，然而却不能通过骨髓移植改善，可能与干细胞着床相关［36］。因此，控制ATP6i转录的转录因子可能对破骨细胞的功能也就至关重要。目前发现，在ATP6i 4kb的启动子区域有PU.1的结合位点；此外，顺式转录因子Ets1、C/EBP、AP-2、H-APF-1、AP-3、PEA1和PEA3可能也参与了ATP6i的转录调控［101］。
2.Clc-7缺陷 CLCN7基因敲除小鼠。
CLCN7敲除 (CLCN7-/-)小鼠的破骨细胞数量正常，且能吸附于骨表面［14］，然而这些破骨细胞功能、形态异常，并不具备骨吸收功能。与ATP6i-/-破骨细胞相似，CLCN7-/-破骨细胞无法酸化破骨细胞和骨表面之间的封闭区域。此外，CLCN7-/-破骨细胞无法形成皱状膜，这可能是皱状膜上胞吐作用减少造成。然而CLCN7-/-破骨细胞膜表面仍有V型ATPase质子泵，表明转运小泡的形成没有完全受阻。与oc/oc小鼠相似，CLCN7-/-小鼠的骨硬化症也无法通过骨髓移植矫正。
3.PLEKHMl缺陷 PLEKHMl ia/ia大鼠。
PLEKHMlia/ia大鼠是自发突变模型，和人类疾病非常相似，在PLEKHMl基因第四外显子上构建了一个移码突变，提前出现终止密码子，最终翻译得 PLEKHMl无功能的截短蛋白［18］。PLEKHMlia/ia大鼠门牙不能萌出，表现出骨硬化症，能形成破骨细胞，然而破骨细胞无法形成皱状膜并积累大量TRAP，说明胞吐作用被阻碍［18］。(https://www.daowen.com)
4.OSTMl缺陷 gl/gl小鼠。
灰色致死基因缺陷小鼠模型 (gl/gl)源于自发突变，3～4周死亡［104］。Rajapurohitam等人报道gl/gl小鼠能形成大量的多核破骨细胞，然而破骨细胞骨架和皱状膜形成异常，从而不具备骨吸收功能。gl/gl小鼠的骨硬化症可通过骨髓移植矫正。
5.CtsK缺陷 CtsK基因敲除小鼠。
最早的CtsK-/-小鼠不表现致密性成骨不全症，可能由于插入突变体是亚等位基因［105，106］。我们实验室首次报道克隆了人Ctsk基因［107］，并构建了CtsK-/-小鼠，小鼠表现出明显的人类致密性成骨不全症类似表型，包括发育迟缓、骨硬化、颅骨发育不良、牙齿和颚骨异常、远端指骨骨质溶解［108］。体外共培养的CtsK-/-骨髓细胞形成的破骨细胞有正常的骨架结构和泌酸功能，不影响骨质去矿化，但是阻碍骨质降解功能［105，106］。Ctsk-/-小鼠的骨硬化症可通过骨髓移植矫正［105，106］。