转录因子Foxk1可调节细胞增殖、分化、代谢，促进骨骼肌再生和心脏发生。然而，Foxk1在骨形成中的作用尚不清楚。近期，深圳市人民医院彭松林/龙厚清研究团队在Cell Death and Differentiation (IF 13.7) 发文“Foxk1 promotes bone formation through inducing aerobic glycolysis”，研究结果表明Foxk1在成骨细胞代谢调节和骨形成刺激中起着至关重要的作用，为预防年龄相关性骨质流失提供了一种有希望的方法。

AAV9有效感染前成骨细胞且成功介导Foxk1的过表达

1、Foxk1正调控成骨细胞的分化和增殖

研究显示，Foxk1与年龄相关性骨质疏松和成骨有关。为确定Foxk1在成骨细胞中的内在作用，研究团队使用siRNA敲低小鼠颅骨成骨细胞中的Foxk1，发现Foxk1的敲低降低了成骨标志物基因的表达，包括Runx2、Osterix、Alp和骨钙素(Ocn)；此外，siFoxk1处理的细胞Edu掺入和Ki67阳性细胞百分比显著降低，表明Foxk1是成骨细胞分化和增殖所必需的。随后，研究人员构建了前成骨细胞Foxk1缺失小鼠，分析发现Foxk1缺失导致骨量受损，BV、BV/TV和Tb降低，Tb.SP显著升高，骨小梁面积和数量显著减少且生物力学性能总体恶化。通过建立成熟成骨细胞Foxk1 缺失小鼠，观察到了类似的结果。综上所述，这些发现表明Foxk1正向调节成骨细胞的功能和骨形成，并在体内控制前成骨细胞和成熟成骨细胞的骨化和增殖。

2、Foxk1参与成骨细胞有氧糖酵解的调节

KEGG分析显示Foxk1结合基因在糖酵解/糖生成信号通路中显著富集，包括糖酵解限速酶己糖激酶2 (Hk2)、磷酸果糖激酶异构体(Pfkl、Pfkp和Pfkfb3)、丙酮酸激酶(Pkm)和烯醇化酶1 (Eno1)；值得注意的是，Foxk1可以结合丙酮酸脱氢酶激酶1 (Pdk1)的启动子区域，使丙酮酸脱氢酶复合物(PDC)的调控亚基E1α磷酸化，从而抑制其酶活性。敲低原代小鼠颅骨成骨细胞的Foxk1可显著降低葡萄糖摄取，海马糖酵解应激试验表明Foxk1敲低导致糖酵解明显降低；Foxk1基因敲低的细胞显示培养基中乳酸浓度降低；代谢组学分析证实了Foxk1缺失引起的糖酵解抑制，上述结果说明Foxk1在富氧条件下可以正向调节成骨细胞中的糖酵解。进一步的分析证实Foxk1主要通过促进有氧糖酵解来促进成骨细胞的分化和增殖。

3、Foxk1通过诱导糖酵解增加老年小鼠的骨量

为了研究Foxk1是否通过上调老年小鼠的糖酵解促进骨形成，研究人员将AAV9-Osterix-Foxk1和2DG通过尾静脉注射12月龄雄性小鼠，全身及单个器官显像显示GFP在后肢表达最高，肝脏表达较低，心、脾、肺、肾均未见表达；值得注意的是，IF染色显示GFP与股骨中的Osterix共定位，表明AAV9有效感染前成骨细胞。MicroCT分析显示2DG阻断了Foxk1对骨量、BV、BV/TV和Tb.N的促进作用以及对Tb.Sp的抑制作用；H&E染色显示，AAV9-Foxk1处理的小鼠骨小梁面积和数量增加，股骨生物力学性能升高，MAR和BFR改善，成骨细胞数量增加，然而这些作用均可被2DG抑制。上述结果表明Foxk1对老年小鼠骨形成的促进作用被糖酵解抑制所抵消，揭示了Foxk1对年龄相关性骨质流失的保护作用是通过增强有氧糖酵解介导的。