目的:骨质疏松症（Osteoporosis,OP）是一种常见的全身性骨骼疾病,会导致骨脆性和骨折风险增加。2021年中国老年人OP患病率Meta分析显示,在中国≥60岁老年人OP患病率为37.7%,其中男性为27.3%,而女性则高达48.4%。OP引起的疼痛、脊柱变形和骨折将严重降低患者的生活质量和增加死亡风险,因此OP对健康的危害和造成的社会经济负担已成为重大公共卫生问题,对于OP的精准防治策略的制定及宣传刻不容缓。核转录因子NF-E2相关因子1（Nuclear factor erythroid-derived 2-like 1,NFE2L1）参与许多重要的生物过程如抗氧化反应、蛋白酶体稳态、线粒体呼吸、炎症、脂质代谢和细胞分化等的转录控制。研究表明人类NFE2L1基因多态性与骨密度相关。破骨细胞源于髓系单核-巨噬细胞,主要发挥骨吸收的作用,其分化和活动增强时将导致OP。前期研究揭示了NFE2L1能够以抗氧化依赖方式和直接调控Nfatc1的转录来影响破骨细胞的分化和功能。为了进一步分析NFE2L1在单核细胞谱系的分化作用,了解破骨细胞分化（Osteoclast differentiation,OD）更多上游信号和破骨细胞前体细胞（Osteoclast precursor cell,OPC）的转录特征,为OP的防治提供更多理论依据,我们使用了单细胞转录组测序技术对小鼠骨髓细胞进行了研究,进一步在单细胞水平上阐述NFE2L1在髓系单核细胞分化中的关键作用。研究方法:利用Nfe2l1-Floxed（Flox）小鼠与Lyz2-Cre+/-小鼠杂交,获得髓系单核细胞特异性敲除（Nfe2l1（M）-KO,KO）小鼠,并以单纯Flox小鼠为对照;收集KO小鼠和Flox小鼠的骨髓细胞（12周龄,每组3只,雄性）,混合制备骨髓单细胞悬液;将骨髓单细胞悬液加载到10x Genomics Chromium系统中制备单细胞c DNA文库,进一步使用Illumina平台的Hi-Seq 4000测序系统进行测序;原始数据下机后,利用Cell Ranger软件对fastq文件进行比对和质控,获得基因表达矩阵文件;基因表达矩阵读入到R软件中,使用Seurat包对数据进行进一步质控,标准化,降维,聚类,可视化,查阅文献和网站进行亚群鉴定;进行组间差异基因分析、组间细胞亚群构成比比较、富集分析和基因集评分来了解Nfe2l1敲除对髓系单核细胞基因表达和细胞比例的影响;进行拟时序分析和蛋白-蛋白互作（Protein-protein interaction,PPI）网络分析来了解OPC亚群的分化轨迹和基因变化特征及Nfe2l1敲除对其分化的影响。利用稳转沉默Nfe2l1（Nfe2l1-KD）和Scramble对照RAW264.7细胞进行体外实验验证单细胞转录组测序中的新发现。结果:1.骨髓单细胞转录组数据分析表明Lyz2-Cre介导的Nfe2l1敲除主要发生在单核细胞系和粒细胞系。2.OPC特征基因的富集分析显示强烈的OD,并且KO组OPC构成比显著高于Flox组,上调基因KEGG富集分析显示吞噬小体通路,此为OD的特征之一。3.OPC的分化轨迹和分化基因热图显示,在前单核细胞转化为OPC的过程中,涉及到以过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma,PPAR-γ）为核心的脂质摄取和利用网络。4.未经诱导时,Nfe2l1-KD细胞的Pparg和OD相关基因Nfatc1,Cathepsin K,H+-atpase和Atp6v0d2转录水平高于Scramble组,使用T0070907（T007）和GW9662两种PPAR-γ抑制剂均能抑制这些指标,且对OD相关基因的转录抑制效果随着剂量的增大而增强。5.经巨噬细胞集落刺激因子（Macrophage colony-stimulating factor,M-CSF）和核因子-κB受体活化因子配体（Receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL）诱导后,Nfe2l1-KD细胞的多核破骨细胞数目显著多于Scramble组,且OD相关基因转录水平高于Scramble组。T007和GW9662两种PPAR-γ抑制剂均能显著抑制Nfe2l1-KD组多核破骨细胞的形成,并且抑制效果随着剂量的增大而增强。结论:1.KEGG分析结合OD基因集评分图能有效确定OPC亚群,与Flox组相比,Nfe2l1敲除后可引起小鼠OPC构成比上升。2.OPC分化过程中涉及到以PPAR-γ为核心的调控网络。3.PPAR-γ抑制剂能显著抑制Nfe2l1-KD RAW264.7细胞的OD增强效应。