破骨细胞分化过程中的信号通路及信号因子的研究进展

破骨细胞（osteoclast,OC）来源于骨髓,在生长发育过程中,起着骨吸收的重要功能,其增多或减少会引起骨质疏松或骨质硬化等相关的骨代谢性疾病。本文将从OC分化过程中所涉及的信号通路（NF-κB、Src-PI3K-Akt、MAPK、CN/NFAT、IDO/Tryptophan通路等）及相关信号因子（PU 1、 Lhx2、TNF-α、 M-CSF、TGF-β等）方面,对OC分化的信号通路及相关信号因子的研究进展进行简要综述,以期能为相关骨代谢性疾病的治疗提供新的思路。     

破骨细胞分化信号传导及相关天然化合物的研究进展

破骨细胞是一种来源于单核-巨噬细胞系的造血前体细胞,是唯一具有骨吸收功能的细胞,其异常活化会引起类风湿关节炎、骨质疏松症等严重的骨溶解疾病。近年来,由于合成代谢抗骨溶解药物引起的不良反应,增加了人们对于破骨细胞分化机制的研究以及抗骨质疏松天然化合物的寻找。RANKL介导的相关信号通路对于破骨细胞分化具有重要作用,已成为治疗骨质疏松症的主要研究靶点。笔者对RANKL下游信号通路在破骨细胞分化中的作用机制,以及对该通路抗骨质疏松症天然化合物的最新研究进展作简要概述。     

破骨细胞分化调节机制的研究进展

破骨细胞起源于骨髓的单核髓性造血干细胞, 是一种具有骨吸收功能的多核巨细胞, 其在骨代谢方面起着关键性的作用, 因而机体对于破骨细胞的调控非常严格。破骨细胞动员和分化成熟过程是一个复杂而又精细的多级调控过程, 在相关调控机制中, OPG/RANKL/RANK系统起着分化调节枢纽的作用, 是调节破骨细胞分化和功能的关键信号途径。最近研究发现破骨细胞和免疫细胞在骨代谢领域相互联系紧密, 这也为骨疾病的治疗提供了新的治疗靶点。另外破骨细胞凋亡在骨代谢中的作用越来越受重视, 但其相关机制还不是很明确, 仍需要深入研究。     

调节破骨细胞功能的相关信号分子的研究进展

破骨细胞(osteoclast,OC)蚀骨能力是骨骼发育和骨骼重塑的重要细胞功能。大多数病理性骨病,如骨质疏松症,反映出破骨细胞数量、活性和骨吸收能力增加。由于破骨细胞数量和活性的增加会导致骨结构受损和骨量降低,这是骨质疏松症等骨疾病的共同特征,因此抑制破骨细胞分化是预防和/或治疗骨疾病及相关骨折的治疗策略之一。阐明破骨细胞诱导骨吸收的分子机制以及调节破骨细胞活性的信号分子,将为通过抑制骨吸收改善病理性骨疾病的药物开发提供参考。本文就破骨细胞的分化、活性和吸收功能信号分子的近期研究进展作一综述。     

致敏淋巴细胞对破骨细胞分化及骨吸收的影响

目的；研究致敏淋巴细胞对破骨细胞分化及骨吸收功能的影响。方法：从被骨水泥单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）致敏的新西兰兔外周血中分离淋巴细胞并提取培养介质（LCM），分离培养兔颅骨成骨细胞和兔骨髓细胞，通过抗酒石酸酸性磷酸酶（TrACP)染色和骨磨片扫描电镜观察对破骨细胞进行鉴定。在成骨细胞与骨髓细胞的培养体系中，分别在无LCM，未经MMA刺激的LCM和经MMA刺激的LCM等3种情况下，进行成熟破骨细胞计数和TrACP活性检测。结果：骨髓细胞能够分化成破骨细胞并且能在骨磨片上形成骨吸收陷窝，致敏淋巴细胞培养介质能够明显促进破骨细胞数量的增加和TrACP的分泌，在加入MMA刺激后，这种作用更加显著。结论：致敏淋巴细胞能够促进骨髓破骨细胞的分化和骨吸收能力。     

活性氧簇调控破骨细胞分化的研究进展

破骨细胞是影响骨重塑的关键细胞,其分化过程受包括活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)在内的多种因子调控。ROS是氧气转化为水的过程中氧化还原反应的中间产物,可通过激活RANKL/RANK信号通路下游的NF-κB、MAPK和AKT等多条信号通路来促进破骨细胞分化。近年来,众多新型抗氧化剂显现出对破骨细胞分化成熟的靶向抑制作用,有望为骨质疏松症等溶骨亢进型疾病提供治疗新思路。本文对破骨细胞中ROS的产生与清除、ROS对于破骨细胞分化的调控作用和抗氧化剂治疗溶骨性疾病的研究进展进行综述,探讨ROS作为溶骨性疾病治疗靶点的巨大潜力。     

类黄酮对人体外周血破骨细胞分化p38MAPK/c-Fos信号通路调控的研究

目的探讨类黄酮调控p38MAPK/c-Fos信号通路对破骨细胞分化的影响。方法采用人体外周血分离单个核细胞,并诱导形成破骨细胞,干预组应用类黄酮对细胞进行处理,通过细胞形态学观察并检测细胞活性,再分别采用RT-PCR和Western blot两种方法观察p38MAPK通路及下游转录因子c-fos基因和蛋白的表达水平。结果对照组与干预组细胞形态学观察均可见诱导培养的破骨细胞形态明显;与对照组比较,干预组破骨细胞样细胞的形成减少,活性减弱,差异具有统计学意义(P0.05);RT-PCR结果显示,干预组p38MAPK通路下游转录因子c-fos表达水平较对照组下降,差异具有统计学意义(P0.01);Western blot检测结果显示,干预组c-fos蛋白表达水平较对照组降低,差异具有统计学意义(P0.05)。结论类黄酮在体外细胞培养中可抑制破骨细胞形态,并可通过下调p38MAPK通路中c-fos基因和蛋白水平的表达,从而减弱破骨细胞的吸收功能。     

破骨细胞分化因子及生成抑制因子

破骨细胞来源于骨髓中的单核－巨噬细胞克隆形成单位（ＧＭ－ＣＦＵ）［１,２］。破骨细胞的分化和／或其功能的改变所导致骨改建平衡状态的失控,是多种代谢性骨病如骨质疏松症、骨硬化症、Ｐａｇｅｔ＇ｓ骨病等形成的病理基础。目前已经证实多种钙调节激素和局部因子,...     

阿司匹林对大鼠破骨细胞分化成熟和骨吸收活性的影响

目的 研究不同浓度阿司匹林对体外培养大鼠破骨细胞(Osteoclast,OC)分化成熟及骨吸收活性的影响.方法 建立由核激活因子受体配体(receptor activator of NF-κB ligand,RANKL)和巨噬细胞集落刺激因子(Macrophage colony stimulating factor,M-CSF)共同作用的大鼠破骨细胞骨髓诱导体系,将雌激素(10-6 mmol/L)和不同浓度的阿司匹林(0.25 mmol/L、0.5 mmol/L、1.0 mmol/L、1.5 mmol/L)分别作用于破骨细胞.诱导培养后分别对破骨细胞进行抗酒石酸酸性磷酸酶(The tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色,观察细胞形态,并计数破骨样细胞数量;将各组破骨细胞接种于骨磨片上,建立破骨细胞-骨磨片活性分析模型,于不同时间点对骨磨片进行光镜和扫描电镜观察,分析计算骨吸收陷窝面积.结果 与正常对照组相比,雌激素组破骨细胞数量和骨吸收陷窝面积低于正常对照组,差异有统计学意义(P＜0.05);且随着阿司匹林浓度的增加,阿司匹林组TRAP阳性多核破骨细胞数量、骨吸收陷窝面积逐渐减少直至消失,差异有统计学意义(P＜0.05).与雌激素组相比,低浓度阿司匹林组(0.25mmol/L)没有明显差异;但中、高浓度阿司匹林实验组(0.5mmol/L、1.0mmol/L、1.5mmol/L)破骨细胞数量和骨吸收陷窝面积减少,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 阿司匹林对破骨细胞的分化成熟及骨吸收功能有抑制作用,且呈剂量依赖性,从而具有抗骨质疏松的作用.     

破骨细胞分化机制的研究进展

破骨细胞为人体主要的骨吸收细胞,对骨骼的发育及维持具有重要作用,同时破骨细胞的异常活化对多种溶骨性疾病的发展具有重要作用;明确破骨细胞的分化机制,可为多种骨代谢性疾病提供新的治疗策略及药物靶点。大量的实验对破骨细胞的分化机制进行了研究,并确认有一些基因为破骨细胞分化形成所必需,这些基因的缺失或突变将导致破骨细胞形成障碍,进而引起骨质硬化;并且由巨睡细胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor,M-CSF)、核因子k B受体活化因子 配体（receptor Activator for Nuclear Factor-k B Ligand, RANKL)及免疫受体酪氨酸激活基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif,ITAM)介导的3条重要的信号通路参与其分化过程,3条信号通路相互作用,共同促进破骨细胞的分化形成,但RANKL如何激活ITAM信号通路,有待进一步研究,本文就破骨细胞分化机制的研究进展作一综述。     

Wnt信号通路在骨稳态中的作用

人体内的骨稳态是由骨形成和骨吸收活动组成的动态平衡过程.骨稳态的失衡和功能障碍是包括骨质疏松症和骨硬化症在内的多种骨骼疾病的基础.以往研究证实Wnt、BMP、PTH/PTHrP、Notch和Hedgehog等信号通路参与调控成骨细胞/破骨细胞功能及骨稳态的平衡,其中Wnt信号通路的作用尤为关键和重要.本综述以此为切入点...     

Genistein对破骨细胞分化和骨吸收功能的影响及其机制探讨

目的 探讨三羟异黄酮类药Genistein对破骨细胞性骨吸收的作用及其机制。方法 1，25(OH)2D3诱导小鼠骨髓细胞形成破骨样细胞，分别加入0moL／L、10^-9moL／L、10～moL／L、10^-7moL／L、10～moL／L、10^-5moL／LGenistein，于培养3，5和8d分别计数抗酒石酸酸性磷酸酶阳性细胞个数；于培养12d利用图像分析系统对骨吸收陷窝的面积进行测量分析。另从小鼠颅盖骨分离培养获得原代成骨细胞，分别加入0，10^-8，10^-7，10^-6和10^-5moL／LGenistein并以10^-9moL／L^-7 β雌二醇为对照，采用RT-PCR的方法检测Genistein对骨保护因子(osteoprotegerin，OPG)及破骨细胞分化因子(receptor activator of NF-κB ligand，RANKL)mRNA表达的影响。结果 利用1，25(OH)2D3成功诱导出破骨样细胞；随Genistein浓度增加，抗酒石酸酸性磷酸酶阳性细胞(单核、双核和多核)个数和骨吸收陷窝面积呈剂量依赖性减少。同时，应用Genistein后原代成骨细胞中OPG和RANKL的mRAN表达都有增强，但其最终效应表现为剂量依赖性和时间依赖性地增大OPG／RANKL的浓度比。结论 Genistein通过抑制破骨前体细胞分化来抑制其体外骨吸收功能，其分子机制与OPG／RANKL mRNA表达比值的升高有关。     

建立成骨与破骨细胞共育体系的一种方法

目的：建立成骨细胞和破骨细胞共育的体外模型，为研究骨生理和病理提供新的方法。方法：从胎鼠和4周鼠中分离成骨和破骨细胞，并按照10：1、100：1的比例混合培养，应用碱性磷酸酶(AKP)、抗酒石酸(TRAP)、甲苯胺蓝染色法，鉴定成骨及破骨细胞，并测量碱性磷酸酶的含量，从而建立一个较稳定的共育体系。结果：破骨细胞和成骨细胞达到了相互接触培养，且随着破骨细胞数量的不同，碱性磷酸酶的含量会有不同的变化。结论：该模型可用骨形成和吸收代谢的相关研究。     

骨代谢信号通路的研究进展

骨代谢包括骨形成及骨吸收两方面,受到多种因素的调控,其分子机制涉及遗传基因、信号通路、激素及旁分泌因子等多方面作用,而信号通路在其中起到了重要的调控作用。在目前的骨代谢信号通路研究中,BMP/Smads、Wnt/β-catenin及OPG/RANKL/RANK等3条通路已经得到较为深入的研究,并且公认为在骨代谢中起到了关键的信号调节作用,其中BMP/Smads及、Wnt/β-catenin通路主要影响骨形成,而OPG/RANKL/RANK则主要影响骨吸收。最新的研究表明,低氧/低氧诱导因子-la通路、PDGF、TGF-beta和FGF通路、AKt2选择通路、G蛋白信号通路、硫酸已酰肝素和硫酸软骨素通路、黏着斑激酶及胞外信号调节激酶通路等同样对成骨细胞及破骨细胞的分化增殖起到调节作用,并且发现BMP/Smads通路和Wnt/β-catenin通路之间存在着相互调节作用。对骨代谢信号通路的深入研究,可为骨代谢疾病尤其是骨质疏松症提供潜在的以细胞为基础的治疗新途径。     

失神经支配在大鼠骨折愈合过程中降钙素基因相关肽对骨保护素/破骨细胞分化因子影响的实验研究

目的 通过建立选择性切断大鼠感觉/运动神经联合胫骨骨折的动物模型,研究感觉/运动神经损伤后对骨折愈合的影响,并检测骨折愈合过程中降钙素基因相关肽(calcitonin gene related peptide,CGRP)对骨保护素(osteoprotegerin,OPG)/破骨细胞分化因子(receptor activator nuclear factor kappa B ligand,RANKL)体系的影响,初步探讨周围神经调节骨折愈合的机制.方法 取60只Wistar大鼠随机分为3组:前根(运动神经)切断+胫骨骨折组(anterior rhizotomy group,ART组);后根(感觉神经)切断+胫骨骨折组(posterior rhizotomy group,PRT组);单纯胫骨骨折组(sham operated group,SO组).分别于骨折术后7、14、21、28d处死大鼠,在骨折处上、下5mm部位取骨痂标本.免疫组织化学检测CGRP、OPG、RANKL的表达;采用软件Image-proplus 6.0进行图片分析;采用SPSS16.0进行统计学分析.结果 CGRP在SO组各时间点均呈强阳性表达,术后14 d和21 d,SO组、ART组和PRT组比较差异均有统计学意义(P＜0.05).OPG在SO组术后7d呈强阳性表达,以后逐渐下降但保持较高水平;术后14 d,PRT组和SO组、ART组比较差异有统计学意义(P＜0.05);术后21 d,SO组和PRT组、ART组比较差异有统计学意义(P＜0.05).RANKL在SO组21 d为表达高峰,以后逐渐下降;术后14 d,PRT组和ART组、SO组比较差异有统计学意义(P＜0.05);术后21 d,SO组和ART组、PRT组比较差异有统计学意义(P＜0.05).结论 在骨折愈合过程中,感觉神经纤维对骨折愈合的影响较运动神经纤维显著.CGRP能够调节OPG/RANKL的表达量的比值,从而影响骨折的愈合过程.失神经支配(尤其是感觉神经)导致CGRP对OPG/RANKL表达的调节作用降低,这不利于骨折的愈合.完整的神经支配是正常骨折愈合的必要条件之一.     

破骨细胞RANK激活后的信号通路

破骨细胞属血源性单核-巨噬细胞系统,多核为其重要功能形式,它通过分泌酸和蛋白酶溶解骨组织从而启动骨重建、完成骨吸收。RANKL-RANK-OPG(osteoprotegerin)调节轴是其分化和活化的主要调节形式,其中跨膜受体RANK的激活是该调节轴作用的核心。RANK信号传导通路,以及通路中各因子作用的研究不仅对该调节轴作用机制的阐明具有重要意义,更为在分子水平认识和干预骨代谢疾病提供了理论基础。     

不同浓度地西他滨对破骨细胞分化的影响

目的：探讨不同浓度梯度地西他滨对破骨细胞形成、活性及吸收功能的影响。方法不同浓度地西他滨（0、0.1、0.25和0.5μmol/L）处理单核巨噬（RAW264.7）细胞。通过4’,6?联眯?2?苯基吲哚（4,6?Diamidino?2?phenylindole dihydrochloride, DAPI）染色和微丝绿色荧光探针（F?actin?Trakcer Green）染色后观察F?actin环的形成即破骨细胞轮廓;抗酒石酸酸性磷酸酶检测试剂盒检测细胞上清中的抗酒石酸酸性磷酸酶活性,骨板吸收实验检测破骨细胞的骨吸收能力;Q?PCR实验检测破骨细胞标志基因抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate?resistant acid phosphatase, TRAP）、组织蛋白酶K（cathepsin K, CK）和脊髓基质金属蛋白酶?9（matrix metalloproteinase?9, MMP?9）的mRNA表达。结果不同浓度地西他滨抑制核因子NF?κB配体激活因子（receptor activator of NF?κB ligand, RANKL）诱导RAW264.7细胞形成F?actin环,降低了破骨细胞的TRAP酶活性,抑制了破骨细胞的骨吸收能力,同时也下调了破骨细胞标志基因TRAP、CK和MMP?9的mRNA表达。且随着药物浓度的增高,上述的抑制作用越明显。结论地西他滨抑制破骨细胞形成、活性和骨吸收能力,且这种抑制作用随着药物浓度的增加而逐渐增强。     

破骨细胞与骨吸收

骨吸收可发生于骨骼系统的各个部位．可见于全身性疾患与局部病变，骨骼肿瘤与骨囊肿，还可见于正常的生理性骨吸收，维持骨的生长、代谢平衡。骨吸收与破骨细胞相伴随，对破骨细胞的形态、结构、功能及来源的研究探讨，对各种骨疾病防治，具有重要的意义。     

波尔定对破骨细胞分化及骨吸收功能的影响

目的研究波尔定对NF-κB受体活化因子配体(RANKL)诱导的小鼠单核细胞(RAW264.7)向破骨细胞(OC)分化及骨吸收功能的影响。方法采用RANKL(50 ng/ml)诱导RAW264.7细胞向OC分化,不同浓度波尔定(1、10、20、40、80μmol/L)联合分化培养。培养第4d采用抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色,计算OC样细胞数量;比色法测定TRAP活性;Real-time PCR法检测各组OC标志性基因核因子κB受体活化因子(RANK)、活化T细胞核因子1(NFATc1)和c-fos基因的表达;CCK-8法检测波尔定对OC的毒性。培养至第9d,采用甲苯胺蓝染色并用Leica Qwin图像分析系统计算骨吸收陷窝面积。结果与对照组比较,TRAP阳性OC数量、TRAP活性、OC标志性基因RANK、NFATc1和c-fos的表达量及骨陷窝面积,随着波尔定浓度增加而减少,与对照组比较,20μmol/L、40μmol/L、80μmol/L波尔定可明显减少OC数量和TRAP活性(P0.05,P0.01),下调OC标志性基因RANK、NFATc1和c-fos的表达量及骨陷窝面积(P0.05),但以上浓度波尔定对OC均未产生毒性。结论波尔定对RANKL诱导的RAW264.7细胞向OC的分化及骨吸收功能具有抑制作用。     

Notch信号通路在骨重建过程中的双向调节作用

Notch信号通路对骨形成及骨吸收的刺激和抑制作用都被广泛报道,其在成骨细胞、骨细胞、破骨细胞、骨髓间充质干细胞等的生成或分化中的作用出现了"矛盾"的结果,表现为对于骨形成-骨吸收偶联关系的双向调节作用,可见,Notch信号通路对骨重建过程的影响并非单一的促进或抑制作用,本文就Notch信号通路对成骨细胞、破骨细胞、骨髓间充质干细胞生成、分化及功能的双向调节作用做一综述,以期为相关骨代谢疾病的研究思路提供参考。