Wnt信号通路与成骨细胞

经典Wnt信号通路在成骨细胞的发生及骨形成过程中扮演重要角色.研究表明上调或下调Wnt通路中相关因子的表达或改变它们的功能,通过影响成骨细胞的发育、分化、骨基质的形成和矿化,间接影响破骨细胞的发生和骨吸收等,导致骨量减少或高骨量的变化.随着Wnt通路与成骨细胞发育及分化研究的深入,一系列新靶点的发现将有助于骨质疏松的治疗.笔者综述了目前Wnt通路与骨形成及相关疾病治疗的研究进展.     

Wnt信号通路对骨调节研究新进展

Wnt信号通路作用于骨,主要表现为对骨组织细胞如成骨细胞、软骨细胞及破骨细胞等功能的调节。研究表明,抑制Wnt信号通路转导可使成骨细胞分化进程受阻,从而抑制骨形成;若诱导Wnt家族成员表达则可使成骨细胞特异性基因表达增加,促进骨形成。实验证实,激活Wnt信号通路对软骨细胞再生、关节形成、骨折修复都起着重要作用;Wnt信号通路在作用于成骨细胞的基础上可间接调节破骨细胞功能变化。此外,Wnt信号通路与其相关因子对骨也有调节作用。该文就Wnt信号通路对骨调节的研究进展作一综述。     

经线粒体途径相关信号通路对成骨细胞的影响

骨质疏松是骨科的常见病症,是以骨微观结构改变、骨脆性增加、骨量减少为特征的全身代谢性骨质病变。成骨细胞与破骨细胞对骨组织形成、破坏作用的失衡是骨量丢失的主要成因。因此,抑制成骨细胞的凋亡是治疗骨质疏松的关键。现已知,成骨细胞的凋亡主要是由线粒体凋亡途径有关的多种信号通路和多种细胞因子作用导致。本文主要对线粒体凋亡途径及相关信号通路PI3K-Akt、MAPK、Wnt/β-catenin、NF-κB通路和其中的关键靶点作一综述,并阐述部分信号通路之间的作用及其对成骨细胞凋亡的影响,对深入研究骨质疏松的发病机制及研发有关治疗新药有重大意义。     

原发性骨质疏松症的骨骼免疫机制研究进展

原发性骨质疏松症是以骨质减少,骨的微观结构退化为特征的,致使骨的脆性增加以及易于发生骨折的骨骼疾病。其发病机制与多种因素相关,除了传统的内分泌机制之外,一种新的骨骼免疫机制已逐渐被深入研究:通过免疫细胞T淋巴细胞和B淋巴细胞、树突状细胞等,分泌多种细胞因子,并与多种细胞因子相互作用,通过信号通路的正负反馈调控,精细调节成骨细胞和破骨细胞的分化与增殖平衡,从而影响原发性骨质疏松症的发生。与破骨形成相关的T细胞,Th17细胞通过双重机制调控骨质吸收,Th1和Th2细胞亚群分别分泌IFN-γ和IL-4,通过抑制破骨细胞前体细胞发育成成熟的破骨细胞,从而抑制骨质吸收。Treg细胞通过表达CTLA-4,促进破骨细胞前体细胞的凋亡,抑制骨质吸收。B淋巴细胞通过调控RANKL和OPG的比例参与骨质代谢。树突状细胞既可以与CD4+T细胞结合,启动经典的RANKL/RANK破骨细胞形成的信号通路,参与骨质疏松的形成;也可以作为破骨细胞前体细胞的方式,在M-CSF等炎性因子的刺激下,直接分化为破骨细胞。现就这种免疫细胞与细胞因子精细调节骨质生成与骨质吸收平衡作用机制的最新研究进展进行阐述。     

成骨细胞分化调控因子研究进展

成骨细胞具有维持骨骼结构,调控骨矿化和破骨细胞的功能,其分化受多种因子影响.Wnt信号转导通路中Wnt- 10b、Wnt-3a蛋白与成骨细胞分化关系密切;骨形态发生蛋白(BMP)信号通路中BMP-2、BMP-13等蛋白双向调控成骨细胞分化,维护骨量平衡,BMP还能通过调控Osx、Smad1等促进成骨细胞分化;3磷脂酰肌...     

GLP-1RA艾塞那肽调控骨骼代谢的作用研究

目的 为了探讨胰高血糖素样肽-1 (glucagon-like peptide-1,GLP-1)受体激动剂对糖尿病患者的成骨细胞和破骨细胞的影响。方法 利用小鼠成骨细胞MC3T3-E1和小鼠单核巨噬细胞RAW264.7模拟成骨细胞和破骨细胞。在高糖培养基中分别加入不同浓度的艾塞那肽孵育72 h,利用RT-qPCR技术分别检测成骨细胞MC3T3-E1中GLP1-R、ALP、LRP-5和破骨细胞RAW 264.7中GLP1-R、Cathespin K的表达情况。结果 艾塞那肽诱导成骨细胞MC3T3-E1细胞中GLP-1R、ALP、LRP-5基因的表达显著升高,而明显抑制破骨细胞RAW 264.7中GLP1-R、Cathespin K的表达。结论 GLP-1受体激动剂艾塞那肽可能通过影响成骨细胞及破骨细胞的分化,从而对糖尿病引起的骨质疏松起到一定程度的改善。     

骨保护蛋白及配体与破骨细胞

破骨细胞对骨量的维持起重要作用,它的发育、成熟信号是由成骨细胞传递的。当受到骨吸收因子作用时,成骨细胞表达骨保护蛋白配体分子,与破骨前体细胞膜上的核因子κB受体激活子结合,使之分化、成熟为破骨细胞。而成骨细胞旁分泌的骨保护蛋白分子,则作为伪受体与核因子κB受体激活子竞争结合骨保护蛋白配体,从而抑制破骨细胞的生成。骨保护蛋白配体-核因子κB受体激活子-骨保护蛋白组成了破骨细胞分化的信号传导通路,对它的认识有助于临床治疗代谢性骨病。     

Wnt/β-catenin信号通路调控成骨细胞、破骨细胞在骨质疏松中的作用探讨

骨质疏松症是一种导致骨骼疏松、强度降低、易发生骨骼疼痛和脆性骨折的常见慢性病，影响了全球大部分中老年人健康。目前应用钙剂、维生素D补充剂、双膦酸盐类和雌激素等药物治疗，其主要侧重于预防、延缓骨吸收。针对骨质疏松症需要精准于细胞动力学和分化的靶向治疗药物。通过不断的探索和研究骨质疏松中涉及的信号通路，发现Wnt/β-catenin在骨正常生长和代谢中极为重要，β-catenin是介导成骨细胞存活和分化的关键分子。罗莫珠单抗、狄诺塞麦等新研发药物通过调节Wnt/β-catenin信号通路，进而影响骨髓间充质干细胞的成骨作用、成骨细胞的增殖和分化以及破骨细胞的生成等，参与骨质疏松的调节。本文就β-catenin在成骨细胞、破骨细胞功能调控和骨质疏松中的具体作用进行总结，进一步探讨Wnt蛋白和β-catenin的研究进展，以发掘更多创新的靶点来解决骨质疏松症的治疗问题。     

胰高血糖素样肽-1类似物对人成骨细胞Wnt信号通路相关基因表达的影响

目的 观察胰高血糖素样肽-1类似物（利拉鲁肽）对人成骨细胞增殖及Wnt信号通路相关因子mRNA的表达，探讨胰高血糖素样肽-1(GLP-1)与骨代谢的关系。方法 向体外培养的人成骨细胞中分别加入浓度为0mol/L、10-7mol/L、10-8mol/L、10-9mol/L的GLP-1类似物，24h后采用Cell Counting Kit-8(CCK-8)比色法检测成骨细胞增殖率，实时荧光定量PCR（Real-time RT-PCR）法检测Wnt-3a、LRP-5、β-catenin mRNA 的表达。结果 （1）GLP-1促进人成骨细胞增殖（P<0.05），随着给药浓度的增高，成骨细胞增殖率下降（P<0.05）；（2）低浓度GLP-1（10-9mol/L）上调人成骨细胞中Wnt-3a、LRP-5、β-catenin mRNA 的表达(P<0.05)；高浓度GLP-1（10-7mol/L、10-8mol/L）下调人成骨细胞中Wnt-3a、LRP-5、β-catenin mRNA 的表达(P<0.05)。结论 GLP-1促进人成骨细胞的增殖，低浓度时Wnt信号通路可能参与了该调控过程，高浓度抑制Wnt信号通路相关基因的表达。     

健骨方对破骨细胞形成和成骨细胞增殖分化的影响

目的　探讨健骨方水提物对破骨细胞分化及成骨细胞增殖分化的影响。方法　制备健骨方水提物,通过MTT法测定药物对骨髓单核巨噬细胞（BMMs）细胞的毒性,采用核因子κB受体活化因子配体（RANKL）诱导BMMs分化形成破骨细胞,加入不同浓度药物进行干预,采用抗酒石酸酸性磷酸酶( TRACP) 染色法测定破骨细胞分化抑制作用,采用Western Blot 法测定RANKL诱导的NF-κB破骨细胞分化信号通路,运用RT-qPCR法测定信号通路下游破骨细胞分化关键基因NFATc1、C-FOS等的mRNA表达水平。以MC3T3-E1细胞作为前体成骨细胞,加入不同浓度药物进行干预,通过CCK8法测定细胞增殖能力、PNPP法检测碱性磷酸酶（ALP）活性、茜素红S染色法测定细胞矿化能力。结果　MTT法结果显示,健骨方细胞有毒性浓度大于500 μg/mL（P＜0.05）,破骨细胞分化抑制IC50为1.25 μg/mL。机制研究显示健骨方显著下调了RANKL-NF-κB信号通路中的p-P65、P53的蛋白表达（P＜0.05）,显著抑制了通路下游C-FOS、NFATc1等的mRNA表达水平（P＜0.01,P＜0.05）。此外,成骨细胞活性检测显示,健骨方能明显促进MC3T3-E1细胞增殖、提高ALP活性及增加成骨细胞钙化的能力。结论 健骨方具有抑制破骨细胞分化和促进成骨前体细胞增殖、分化、矿化的药效作用。其作用与抑制破骨细胞分化RANKL-NF-κB信号通路及其下游C-FOS、NFATc1等基因,上调成骨细胞分化促进因子CAL1A2、SPARC和FOSL1基因的表达有关。     

Hedgehog-Gli信号通路在骨质疏松发生中作用的研究进展

国内外骨质疏松患病率逐年增高,因此对骨质疏松的研究也一直是医学热点。骨质疏松的发生发展是由多种细胞和信号通路共同作用的结果,其中成骨细胞和破骨细胞的正常偶联是维持骨稳态防止骨质疏松发生的重要因素。Hedgehog-Gli信号通路可以通过调控成骨细胞的增殖、分化及活性,进而调控骨组织的形成,另一方面它还可以通过刺激破骨细胞RANKL表达进而促进破骨细胞增殖分化,从而调控骨吸收的过程,因此对维持骨稳态亦发挥重要作用。本文主要归纳总结了近年来中外学者对Hedgehog-Gli信号通路在骨质疏松发生中作用机制的研究结果,以期进一步明确在骨质疏松发生中Hedgehog-Gli信号通路的作用,从而为骨质疏松的防治开拓新的思路和方向。     

Potential of Resveratrol Analogues as Antagonists of Osteoclasts and Promoters of Osteoblasts

The plant phytoalexin resveratrol was previously demonstrated to inhibit the differentiation and bone resorbing activity of osteoclasts, to promote the formation of osteoblasts from mesenchymal precursors in cultures, and inhibit myeloma cell proliferation, when used at high concentrations. In the current study, we screened five structurally modified resveratrol analogues for their ability to modify the differentiation of osteoclasts and osteoblasts and proliferation of myeloma cells. Compared to resveratrol, analogues showed an up to 5,000-fold increased potency to inhibit osteoclast differentiation. To a lesser extent, resveratrol analogues also promoted osteoblast maturation. However, they did not antagonize the proliferation of myeloma cells. The potency of the best-performing candidate in vitro was tested in vivo in an ovariectomy-induced model of osteoporosis, but an effect on bone loss could not be detected. Based on their powerful antiresorptive activity in vitro, resveratrol analogues might be attractive modulators of bone remodeling. However, further studies are required to establish their efficacy in vivo.     

外泌体在骨重建以及骨质疏松中的研究进展

外泌体作为一种细胞间进行通讯的介质,既可以和靶细胞融合,将其中包裹的物质转移到靶细胞,介导细胞之间的信息交流,还可以修饰靶细胞的表型和功能,因此在临床诊断及治疗中具有重要的应用价值。目前外泌体被认为是细胞间信息交流的重要方式,同时也是疾病诊断的潜在生物标志物。最新研究发现,不同细胞来源的外泌体在骨重建中发挥了重要的调控作用。外泌体可以调控破骨细胞、成骨细胞以及骨髓间充质干细胞的增殖、分化和成熟,从而影响骨吸收和形成;同时外泌体在血管外再生以及组织新生方面可能起到重要作用。另外,外泌体在骨质疏松症的诊断、治疗以及作为疾病进展预后的预测指标方面也有很高的应用前景。本文将主要针对骨来源的外泌体生物学特性及其在骨重建以及骨质疏松中的相关研究进行简要综述。     

短链脂肪酸通过免疫机制和内分泌环境影响骨代谢的机制进展

肠道菌群对维持人体健康起重要作用。短链脂肪酸(short-chain fatty acid, SCFAs)是肠道微生物群分解膳食纤维所形成的主要代谢产物,可以影响成骨细胞和破骨细胞的增殖和分化。近年来研究发现,SCFAs不仅可以通过影响免疫细胞,例如T细胞、B细胞调控骨代谢,还可以通过影响激素,例如胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)、胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)的分泌来发挥调控骨代谢的作用。笔者介绍了SCFAs通过免疫机制、内分泌环境影响骨代谢的作用机制,为骨质疏松的机制研究提供新的思路。     

Chronic administration of Glucagon-like peptide-1 receptor agonists improves trabecular bone mass and architecture in ovariectomised mice

Some anti-diabetic therapies can have adverse effects on bone health and increase fracture risk. In this study, we tested the skeletal effects of chronic administration of two Glucagon-like peptide-1 receptor agonists (GLP-1RA), increasingly used for type 2 diabetes treatment, in a model of osteoporosis associated bone loss and examined the expression and activation of GLP-1R in bone cells. Mice were ovariectomised (OVX) to induce bone loss and four weeks later they were treated with Liraglutide (LIR) 0.3 mg/kg/day, Exenatide (Ex-4) 10 μg/kg/day or saline for four weeks. Mice were injected with calcein and alizarin red prior to euthanasia, to label bone-mineralising surfaces. Tibial micro-architecture was determined by micro-CT and bone formation and resorption parameters measured by histomorphometric analysis. Serum was collected to measure calcitonin and sclerostin levels, inhibitors of bone resorption and formation, respectively. GLP-1R mRNA and protein expression were evaluated in the bone, bone marrow and bone cells using RT-PCR and immunohistochemistry. Primary osteoclasts and osteoblasts were cultured to evaluate the effect of GLP-1RA on bone resorption and formation in vitro. GLP-1RA significantly increased trabecular bone mass, connectivity and structure parameters but had no effect on cortical bone. There was no effect of GLP-1RA on bone formation in vivo but an increase in osteoclast number and osteoclast surfaces was observed with Ex-4. GLP-1R was expressed in bone marrow cells, primary osteoclasts and osteoblasts and in late osteocytic cell line. Both Ex-4 and LIR stimulated osteoclastic differentiation in vitro but slightly reduced the area resorbed per osteoclast. They had no effect on bone nodule formation in vitro. Serum calcitonin levels were increased and sclerostin levels decreased by Ex-4 but not by LIR. Thus, GLP-1RA can have beneficial effects on bone and the expression of GLP-1R in bone cells may imply that these effects are exerted directly on the tissue.     

PCBs对骨代谢影响的相关机制研究进展

多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是一种已知的持久性有机污染物,具有亲脂性、迁移性和高毒性的特性,可在机体的脂肪组织中蓄积。PCBs因其对人体健康的危害备受关注,研究发现PCBs可引起内分泌紊乱,具有致癌性、发育毒性和骨骼毒性等。PCBs的暴露增加了骨骼疾病的发生率和严重程度,可以增加骨质疏松的风险。PCBs可通过ER依赖的信号通路和RANK-RANKL通路发挥模拟雌激素效应、抗雌激素效应和抗雄激素效应,也能通过调节相关标记基因的表达和细胞凋亡抑制成骨细胞分化和干扰破骨细胞活化等干扰骨代谢,还可通过影响microRNAs的表达调控骨吸收造成骨内稳态失衡,从而引起骨密度等性质的改变。国内外关于PCBs造成骨组织性质改变的内在机制尚未彻底阐明,笔者就PCBs暴露对骨代谢的影响以及相关作用机制进行综述。     

成骨与破骨细胞促红细胞生成素肝细胞受体B4/肝配蛋白B2双向信号通路

成骨细胞与破骨细胞以直接接触的方式共同调控骨重建平衡,这也决定了两者的不可分割性。最新研究表明前破骨细胞肝配蛋白(Ephrin)B2与成骨细胞膜上促红细胞生成素肝细胞受体(Eph)B4受体的直接接触来调控骨稳态平衡。具有EphrinB2配体的前破骨细胞可通过直接接触具有EphB4受体的前成骨细胞从而触发各自相应的下游信号转导分子。通过激活成骨细胞膜表面Eph受体而起正向作用,进一步去抑制下游信号转导分子RhoA活性促进前体细胞分化成熟。反之,EphrinB2配体的激活起到反向作用,抑制破骨相关转录因子的C-fos/NFATc1转录级联反应来抑制前破骨细胞的分化,磨损颗粒导致的骨溶解会使破骨细胞上EphrinB2配体表达明显升高,并且会促进NFATc1的高表达,可以通过这种双向信号的机制来减弱甚至是抑制磨损颗粒导致的破骨细胞的进一步分化。     

糖代谢对骨骼细胞的影响

骨骼细胞之间的相互平衡是维持骨骼健康的重要因素之一,骨骼细胞之间失衡容易造成骨质疏松等骨骼疾病。很多研究表明,糖代谢异常会打破骨形成和骨吸收的平衡,从而引起骨量减少和骨质疏松性骨折等疾病。笔者对成骨细胞、破骨细胞以及骨细胞相关的糖代谢的最新研究进展进行总结,系统剖析糖代谢对成骨细胞、破骨细胞以及骨细胞分化和功能的关键调控作用,为骨质疏松等骨疾病的治疗提供理论指导。     

骨质疏松中的自噬相关信号通路

骨质疏松症（osteoporosis，OP）是以全身性骨量的丢失、骨微观结构的退行性改变为特征的骨骼疾病，根本原因在于成骨细胞和破骨细胞的动态平衡失调。自噬（Autophagy）能够通过影响成骨和破骨细胞分化的过程改变两者的平衡关系，这就提示我们可以从调控自噬的角度对骨质疏松的病情发展进行干预。本文就自噬的信号通路在骨质疏松症方面的研究进展进行综述，希望为进一步探究自噬信号通路的内在调控机制，选择适当的干预靶点，选择性发挥自噬对成骨、破骨细胞的调节作用，为临床上治疗骨质疏松症提供新的思路。