骨骼重建者

廣州關節科王教授 發佈 2020-01-16T15:51:19+00:00

參考文獻:陳曉虎[1],孫瑜隆[1], 騫愛榮[1], et al. 破骨細胞的形成和活化研究進展[J]. 中國細胞生物學學報, 2014, 黃旭, 劉麗. 破骨細胞促進骨重建的研究進展[J]. 國際口腔醫學雜誌, 2011, 38, 左艷萍. 破骨細胞分化與骨改建[J]. 現代

原創:吳智明醫生

審核:廣州中醫藥大學第一附屬醫院 王海彬教授

文章所屬:王海彬教授團隊,轉發請標明出處。

骨重建持續終身。

骨重建:

作用:完善組織構造,清除衰老、損傷和壞死的組織以及維持體內鈣磷的穩定。

特點:骨吸收和骨生成相繼出現在同一位點,要求參與骨重建的細胞在時間、位點和功能活動上嚴格協調。

效應細胞:破骨細胞和成骨細胞。

骨重建的第一個幫手叫做破骨細胞。破骨細胞就像身體里的拆遷大隊,它們的秘密武器就是一些酸液和酶,用來分解你的骨頭。這個過程就叫做骨吸收。

第二個幫手叫做成骨細胞。它們就是身體里的建築大隊,帶有建築材料——基質,負責建造你的骨頭。這個過程叫做骨重建。

因此,骨重建是一種有序的耦聯的骨吸收和骨生成過程,可劃分為起始、過渡和終止等階段。

起始階段指破骨前體細胞的募集、誘導分化、活化和骨吸收;

過渡階段指骨吸收活動逐漸被抑制,破骨細胞以細胞死亡調節子-半胱氨酸天冬醯胺特異蛋白酶-3 軸的負反饋方式或通過雌激素調節誘導Fas/FasL 系統程序性細胞死亡,骨吸收陷窩表面成骨細胞的募集、分化開始形成新骨;

終止階段指類骨質形成、礦化等完全修復骨吸收,局部骨重建活動進入靜止期。如此周而復始,良好的破骨細胞和成骨細胞功能以及兩者間正常的替換維持良好的骨重建。破骨細胞和成骨細胞以及其功能活動的相對強弱決定了骨重建的效果。

破骨細胞是吸收骨骼的多核巨細胞,可確保骨骼和骨髓造血細胞微環境的發育和持續重塑。破骨細胞活性受損會導致骨質疏鬆和骨髓衰竭,而活性亢進會導致骨質流失和骨質疏鬆症。破骨細胞通過在CSF1和RANK配體存在下融合造血幹細胞的單核前體而形成。最近研究表明,定植在胎兒骨化中心的破骨細胞起源於胚胎紅細胞-髓樣祖細胞。這些紅細胞祖細胞來源的破骨細胞是正常骨骼發育和牙齒萌發所必需的。破骨細胞的"形成"和"活化"是其發揮生理作用的兩個重要方面。破骨細胞的形成受到轉錄因子、細胞因子和淋巴細胞等方面的調節; 而整合素、Src蛋白、破骨相關基因、骨保護素、Ephrin/Eph和Semaphorin信號通路等在破骨細胞的活化過程中具有關鍵調控作用。

成骨細胞與破骨細胞之間的對話,是骨重建穩定的重要環節。成骨細胞可以通過分泌RANKL,OPG,MCSF等經典因子,調控破骨細胞的分化;破骨細胞也可以通過在骨吸收的過程中,釋放TGFβ等因子,調控成骨細胞的分化。除此之外,semaphorin, PDGFbb等成骨與破骨細胞之間相互對話的因子,也不斷被發現,頻頻發表於Nature Medicine等文章。

其中,RANKL主要作用在破骨細胞的分化末期,不但可以刺激破骨細胞的分化成熟還能激活破骨細胞,是破骨細胞形成和活化過程中不可缺少的因子。NF-κB 受體活化因子配基(RANKL)是破骨細胞增殖、分化、活化和存活所必需的調節因子。RANKL 主要有兩種存在方式:一種是膜結合的同源三聚體形式; 另一種是可溶性形式,可溶性RANKL可以由膜結合形式的RANKL 裂解產生,這兩種蛋白分子都可以與破骨細胞膜上的RANK 受體進行結合。可以與RANKL 進行競爭性的結合RANK 的是OPG。血液循環中的OPG 一方面可以抑制破骨細胞的形成,另一方面也可以抑製成熟的破骨細胞的破骨活性。OPG 通過與RANKL 競爭性的結合RANK 來實現其抑制破骨細胞的生成和活性功能。

破骨細胞的起源和壽命,以及在整個生命過程中確保破骨細胞功能維持的機制,在很大程度上尚待探索。


參考文獻:

陳曉虎[1], 孫瑜隆[1], 騫愛榮[1], et al. 破骨細胞的形成和活化研究進展[J]. 中國細胞生物學學報, 2014(2).

趙鵑(綜述), 黃旭(綜述), 劉麗(審校). 破骨細胞促進骨重建的研究進展[J]. 國際口腔醫學雜誌, 2011, 38(4):423-425.

苑學微(綜述), 左艷萍(審校). 破骨細胞分化與骨改建[J]. 現代口腔醫學雜誌, 2013(3):179-181.

Jacome-Galarza CE, Percin GI, Muller JT, et al. Developmental origin, functional maintenance and genetic rescue of osteoclasts. Nature. Apr 2019;568(7753):541-+.

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