破骨细胞骨吸收的分子机制

破骨细胞性骨吸收是在骨的微环境内进行的复杂分子生物学反应过程,涉及到众多蛋白质和调控因子的参与。有关破骨细胞的活化,骨基质的吸收,骨吸收的调控等方面,现有的数据还不够充分。本文综述了金属基质蛋白酶(M atrix m eta lloprote inases,MM P s)在破骨细胞移行和骨基质吸收方面的重要作用,以及破骨细胞分化因子(R eceptor activator of NF-κB-ligand,RANKL)和护骨素(O steoprotegerin,OPG)在骨吸收调控网络中的地位。     

RANKL/OPG系统与类风湿性关节炎

骨质重建是骨吸收和骨形成的动态平衡过程,破骨细胞是骨吸收的效应细胞。类风湿性关节炎(RA)致残的主要原因是关节软骨及骨的破坏,破骨细胞(OC)在RA骨破坏的病理过程中起关键作用。核因子-κB受体活化因子配体(RANKL)／护骨素(OPG)系统对破骨细胞生成起决定作用,也是治疗RA的新靶点。     

成骨／基质细胞在破骨细胞分化中的作用

骨组织微环境中，成骨／基质细胞表达的骨保护素(osteoprotegerin，OPG)和骨保护素配体(osteoprotegerin ligand，OPGL)是调节骨代谢的重要因子。研究表明，成骨／基质细胞的OPG／OPGL相对表达水平与破骨细胞的分化、成熟及骨吸收直接相关。各种刺激骨吸收的生物、物理因素均通过调节成骨／基质细胞的OPG／OPGL相对表达活性，影响破骨细胞的分化和成熟。     

成骨/基质细胞在破骨细胞分化中的作用

骨组织微环境中,成骨/基质细胞表达的骨保护素(osteoprotegerin,OPG)和骨保护素配体(osteoprotegerin ligand,OPGL)是调节骨代谢的重要因子。研究表明,成骨/基质细胞的OPG/OPGL相对表达水平与破骨细胞的分化、成熟及骨吸收直接相关。各种刺激骨吸收的生物、物理因素均通过调节成骨/基质细胞的OPG/OPGL相对表达活性,影响破骨细胞的分化和成熟。     

退变椎间盘中护骨素水平与Schneiderman分级的关系

背景：护骨素可抑制破骨细胞活性,调节软骨重塑过程,在维持椎间盘软骨组织完整性方面具有重要作用。 目的：观察腰椎间盘退行性变患者椎间盘中护骨素的表达及其与病情严重程度的关系。 方法：选取64例腰椎间盘退行性变患者及25例椎体爆裂性骨折患者作为研究对象,收集患者术后的椎间盘组织,检测椎间盘中护骨素mRNA和蛋白的水平。以腰椎间盘MRI检查结果为依据,根据Schneiderman分级方法进行分级,并分析椎间盘中的护骨素水平与疾病分级的关系。 结果与结论：实时荧光定量PCR及ELISA检测发现腰椎间盘退行性变患者的腰椎间盘组织中护骨素mRNA和蛋白水平均明显高于椎体爆裂性骨折患者(P < 0.01)。非条件logistic回归分析表明,升高的护骨素mRNA和蛋白是腰椎间盘退行性变发病的独立危险因子。且护骨素mRNA和蛋白水平均与Schneiderman分级显著正相关(r=0.367,0.412,P < 0.01),说明高表达的护骨素参与了腰椎间盘退行性变的发生,并可反映疾病的严重程度。     

抑制剂BYL719防治卵巢切除致骨质疏松症的研究

目的 PI3K信号通路在破骨细胞前体细胞增殖、破骨细胞分化中均发挥重要功能。BYL719是经典的PI3K通路抑制剂,但其对骨代谢的影响,目前未见报道。方法通过构建卵巢切除后小鼠骨质疏松症模型,运用microCT进行骨组织形态学分析,研究BYL719对骨质疏松症的治疗作用。在此基础上,通过体外研究BYL719对破骨细胞前体细胞活性、破骨细胞分化、破骨细胞特异性基因表达以及破骨细胞骨吸收功能,明确BYL719对破骨细胞的功能。结果 BYL719在5 mg/kg和10 mg/kg浓度下,均可有效防治小鼠卵巢切除导致的骨丢失,可以抑制破骨细胞前体细胞活性,抑制破骨细胞分化以及破骨细胞特异基因表达。结论 PI3K-mTOR抑制剂BYL719可通过影响破骨细胞前体细胞活性、破骨细胞分化,最终达到治疗骨质疏松症的作用。     

不同质量浓度阿仑膦酸钠干预牙槽骨吸收模型兔牙周组织破骨细胞分化因子和骨保护素的表达

背景：有研究表明阿仑膦酸钠能够防治骨质疏松症,但其应用到口腔牙周组织干预牙槽骨吸收较为罕见。 目的：建立兔牙槽骨吸收模型,观察不同质量浓度阿仑膦酸钠干预下炎症牙周组织破骨细胞分化因子和骨保护素的表达。 方法：将大耳白兔建立牙槽骨吸收模型,建模成功后随机分成5组,胶原+0.5 g/L阿仑膦酸钠组、胶原+1 g/L阿仑膦酸钠组、胶原+2 g/L阿仑膦酸钠组、胶原组、对照组。各组分别于用药后2和4周用免疫组织化学方法检测破骨细胞分化因子和骨保护素表达情况,并进行药效评价。 结果与结论：破骨细胞分化因子和骨保护素阳性细胞在5组成骨细胞、破骨细胞、成纤维细胞中均有表达,胞浆呈棕色或棕褐色颗粒状着色。对照组和胶原组牙槽嵴吸收区破骨细胞分化因子和骨保护素比率明显大于其他3组(P < 0.05),胶原+1 g/L阿仑膦酸钠组在用药后2和4周均高于胶原+0.5 g/L阿仑膦酸钠组(P < 0.05)。结果证实,阿仑膦酸钠能够降低牙槽骨破骨细胞分化因子和骨保护素的比率,应用含1 g/L 阿仑膦酸钠胶原海绵载体更适合抑制牙槽骨吸收。     

骨水泥中的硫酸钡对破骨细胞的作用

目的验证骨水泥中的硫酸钡对破骨细胞形成及其生物学活性的影响。方法体外培养外周血单核细胞并加入巨噬细胞克隆集落刺激因子及核因子B激活因子配体诱导破骨细胞分化,实验组中分别加入含有或不含有硫酸钡的骨水泥颗粒。以抗酒石酸酸性磷酸酶阳性多核细胞及象牙磨片上虫蚀样骨吸收陷窝的形成昨作为检测破骨细胞形成及其骨吸收活性的检测指标,检验骨水泥中的硫酸钡对破骨细胞的影响。结果含或不含硫酸钡的骨水泥颗粒组抗酒石酸酸性磷酸酶阳性多核细胞形成均早于无骨水泥颗粒的对照组（4天vs6天）,而骨水泥颗粒中是否含有硫酸钡的两组间抗酒石酸酸性磷酸酶阳性多核细胞形成的时间无明显差异。各组间抗酒石酸酸性磷酸酶阳性多核细胞的数量无显著差异;含硫酸钡的骨水泥颗粒组象牙磨片上骨吸收陷窝的面积较不含硫酸钡的骨水泥颗粒组及阴性对照组均增大（28.26±4.98vs22.28±3.49vs14.58±2.82,〈0.05）。结论骨水泥颗粒中的硫酸钡能够促进破骨细胞分化并促进成熟破骨细胞的骨吸收活性。     

骨代谢研究新进展

骨质疏松是由各种原因导致的骨代谢失衡，破骨细胞活性增强，骨吸收大于骨形成。在骨质疏松的发病过程中，破骨细胞起着重要作用。破骨细胞专司溶骨，它的活性与细胞大小、伪足运动以及溶酶体的释放密切相关。破骨细胞活性受许多因素调节，其中一些是通过升高细胞内Ｃａ２＋浓度的方式调节其活性，如降钙素、细胞因子、ＡＴＰ等。细胞内Ｃａ２＋浓度升高可使破骨细胞回缩，伪足运动减弱，溶酶体释放减少，破骨细胞活性减弱。而炎症因子一氧化氮亦与骨吸收密切相关。     

人破骨细胞生成抑制因子(OPG/OCIF)编码区基因的克隆和序列分析

人破骨细胞生成抑制因子（ｏｓｔｅｏｃｌａｓｔｏｇｅｎｅｓｉｓ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙｆａｃｔｏｒ，ＯＣＩＦ）或骨保护素（ｏｓｔｅｏｐｒｏｔｅｇｅｎｉｎ，ＯＰＧ），是在１９９７年，分别由两个不同的研究小组通过纯化人胚胎肺纤维母细胞ＩＭＲ－９０条件培养基和测序胎鼠小肠ＣＤＮＡ文库时发现，并根据其具有降低破骨细胞分化和增加骨密度的功能而命名［１，２］。ＤＮＡ测序分析证明，ＯＣＩＦ与ＯＰＧ由同一基因编码［３］。ＯＰＧ／ＯＣＩＦ可抑制破骨细胞分化的最终阶段，抑制成熟破骨细胞的活性并诱导其凋亡，提示ＯＰＧ／Ｏ…     

骨水泥颗粒促进成纤维母细胞介导的骨溶解

目的检验松动假体周围假膜组织中成纤维母细胞是否能够分泌细胞核因子B受体活化因子配体(RANKL)并支持破骨细胞分化,并研究骨水泥颗粒对上述过程的影响。方法酶消化法从人工假体周围假膜标本中分离成纤维母细胞并作体外培养、传代后,一部分成纤维母细胞与外周血单核细胞共培养,并分别加入骨水泥颗粒及与免疫球蛋白Fc段融合的重组可溶性RANK胞外结构域(RANK:Fc)或抗TNF-抗体(anti-TNF-);培养结束后检测破骨细胞的形成,并比较各组细胞的骨吸收活性。另一部分成纤维母细胞单独培养并向实验组加入骨水泥颗粒,半定量RT-PCR法检测RANKL和骨保护素(OPG)mRNA的表达。结果细胞共培养结束时观察到具有生物学活性的破骨细胞形成;RNAK:Fc完全阻断后者的形成,而anti-TNF-则无明显抑制作用;骨水泥颗粒组破骨细胞活性较对照组增加(0.001)。成纤维母细胞表达RANKL和OPGmRNA,骨水泥颗粒组的表达量较对照组分别增加1.6倍和1.4倍(值分别为0.005和0.008),并且RANKL/OPG的比率增大(=0.01)。结论人工假体周围假膜中成纤维母细胞表达RANKL并支持破骨细胞分化及其骨吸收活性;骨水泥颗粒显著提高这种基质细胞表达RANKL/OPG的比率,从而促进成纤维母细胞支持的溶骨。     

高盐饮食通过激活破骨细胞促进小鼠骨质疏松发生

目的　明确高盐饮食对小鼠破骨细胞分化的影响及其促进骨质疏松的作用。 方法　获得C57小鼠骨髓单个核细胞,在体外定向诱导破骨分化体系中比较对照组（未加入氯化钠）、低剂量组（20 mmol/L氯化钠）及高剂量组（40 mmol/L氯化钠）破骨细胞生成数量;将24只C57小鼠随机平均分为正常组（普通饲料喂养）、卵巢切除组（切除卵巢,普通饲料喂养）、高盐饮食组（切除卵巢,8%高盐饲料+生理盐水喂养）,6周后分析3组左侧股骨破骨细胞生成数量并测定血清骨吸收及骨保护指标水平;选择右侧股骨进行显微CT扫描,比较3组骨组织形态计量学参数。 结果　体外高盐状态破骨细胞生成数量明显增加;体内高盐饮食组破骨细胞生成数量明显高于其它两组,I型胶原羧基端肽和核因子κ B受体活化因子配体不同程度增加,骨保护素水平显著降低,骨体积分数、骨皮质厚度、骨小梁数量和骨小梁厚度下降尤为明显,骨表面积/骨体积、骨小梁分离度和骨小梁模式因子不同程度增高。 结论　高盐饮食可通过激活小鼠破骨细胞分化及其功能活化增强骨吸收作用,进而诱导骨质疏松发生。     

补肾接骨中药对骨折修复的成骨作用及机制

背景：骨折愈合是成骨细胞与破骨细胞耦联相互作用相互影响促进骨质生长的过程,其中成骨细胞介导骨的形成,破骨细胞介导骨吸收,使骨重建处于一种动态平衡中,于动态平衡环境中促进骨生长,而目前研究多数倾向于单独的成骨或者破骨机制,但会忽略这两种细胞共同存在的环境下相互作用机制。 目的：观察补肾接骨中药对成骨与破骨细胞耦联中骨护骨素-核因子κB受体激活剂的配基-核因κB受体活化因子的影响及其在骨折治疗中的作用机制。 方法：分离小鼠成骨、破骨细胞并体外细胞培养,建立小鼠“成骨-破骨细胞共育系”作为研究平台,补肾接骨中药1.25,2.5,6.25 g/(kg•d)灌胃,空白对照组给予同等体积的生理盐水灌胃,每日1次,连续7 d。 结果与结论：共育培养24 h后,成骨细胞内碱性磷酸酶水平明显高于单纯培养的成骨细胞(P < 0.05)。实时PCR检测显示,共育体系细胞中碱性磷酸酶、Runx2及骨护骨素表达增加(P < 0.05),呈剂量依赖性(P < 0.05)。Western-blot检测显示,高浓度[6.25 g/(kg•d)]中药能明显促进骨护骨素、核因子κB受体激活剂的配基的表达,抑制核因子κB受体活化因子蛋白表达(P < 0.05)。结果证实,补肾接骨中药可动态调节骨护骨素-核因子κB受体激活剂的配基-核因子κB受体活化因子信号通路,对促进骨组织重建与恢复有着积极的作用。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

不同剂量骨保护素对破骨细胞内一氧化氮生成及内皮型一氧化氮合酶的影响CSCD

背景:骨保护素和一氧化氮在防治骨质疏松方面有重要作用,但目前关于两者在抑制破骨细胞增殖分化方面的关系研究较少。目的:验证不同剂量的骨保护素对破骨细胞内生成一氧化氮量及内皮型一氧化氮合酶活性的影响。方法:用抗酒石酸酸性磷酸酶染色验证诱导生成的破骨细胞;将诱导生成的破骨细胞分成6个组,空白对照组不加任何试剂;阴性对照组培养液中加入培养液;骨保护素组分为4组分别加入10,25,50,75μg/L不同剂量的骨保护素试剂。采用Annexinv-FITC细胞凋亡检测试剂盒,利用流式细胞仪测定破骨细胞凋亡率;荧光定量PCR检测破骨细胞标志基因抗酒石酸酸性磷酸酶mRNA及蛋白激酶K mRNA的表达量变化;一氧化氮检测试剂盒检测破骨细胞中内一氧化氮浓度;内皮型一氧化氮合成酶活力试剂盒检测破骨细胞内一氧化氮合酶的活力;骨保护素各组加入内皮细胞型一氧化氮合酶抑制剂;荧光定量PCR检测破骨细胞特异性酶抗酒石酸酸性磷酸酶mRNA及蛋白激酶K mRNA表达量的变化。结果与结论:1骨保护素可以抑制破骨细胞的分化生成并诱导其凋亡。2骨保护素的质量浓度与诱导生成的破骨细胞数量及其标志酶mRNA的表达量呈负相关,与破骨细胞凋亡率呈正相关。3骨保护素可以增加破骨细胞内一氧化氮的生成以及内皮型一氧化氮合酶活性的升高;骨保护素的质量浓度与破骨细胞生成的一氧化氮浓度及内皮型一氧化氮合酶活性呈正相关。4Raw264.7细胞在体外培养条件下,骨保护素与一氧化氮在抑制破骨细胞生成及促进其凋亡方面有协同作用,推测两者之间可能存在骨保护素/内皮型一氧化氮合酶/一氧化氮信号通路。     

唑来膦酸对大鼠成骨细胞护骨素及肿瘤坏死因子α mRNA表达的影响

背景：唑来膦酸属于第3代双瞵酸盐类药物,在临床上被广泛应用于治疗骨吸收增加类疾病,其对破骨细胞的作用及影响已取得了共识,而对于成骨细胞的影响尚有争议。 目的：观察唑来膦酸对大鼠成骨细胞增殖、分化和护骨素及肿瘤坏死因子α mRNA表达的影响。 方法：体外培养新生24 h内SD大鼠颅盖骨来源的成骨细胞,用10^-5~10^-9 mol/L唑来膦酸进行干预,分别于干预后第3,5,7天采用MTT法来测吸光度值,以检测唑来膦酸对大鼠成骨细胞增殖的影响;硝基苯基质动力学法和RT-PCR在干预后72 h,测量细胞碱性磷酸酶活性和护骨素及肿瘤坏死因子α mRNA的表达。 结果与结论：较高浓度(10^-5 mol/L)的唑来膦酸明显抑制成骨细胞增殖, 10^-7~10^-9 mol/L唑来膦酸不影响成骨细胞的分化。10^-5~10^-9 mol/L唑来膦酸能使成骨细胞护骨素mRNA表达增加,肿瘤坏死因子α mRNA表达下降。说明唑来膦酸在低浓度时不影响成骨细胞的增殖及分化,其可通过调节成骨细胞护骨素、肿瘤坏死因子α mRNA的表达,来发挥其抗骨吸收的作用。     

PTH对破骨细胞骨吸收功能的影响及成骨细胞介导作用

采用分离、培养兔破骨细胞和成骨细胞的方法，体外研究甲状旁腺激素（ＰＴＨ）对破骨细胞骨吸收功能的影响，以及成骨细胞和破骨细胞之间的相互作用。结果表明，ＰＴＨ对破骨细胞的骨吸收功能无直接影响，但在成骨细胞参与下，ＰＴＨ对破骨细胞性骨吸收有明显的促进作用。说明成骨细胞在ＰＴＨ调节破骨细胞功能活动中有着重要的介导作用。     

破骨细胞的生物学新观

骨是一种不断进行重建的有活力组织。骨重建 (remodeling)是一个偶联过程 ,骨吸收紧随新骨形成。负责骨吸收的细胞主要是多核破骨细胞 ,关于调节破骨细胞的形成及溶骨作用的因子还有许多问题未找到答案 ,但最近在理解破骨细胞的细胞生物学和分子生物学及骨髓微环境在调节破骨细胞的形成及溶骨作用方面已获得了重大进展。1　破骨细胞形态学破骨细胞 osteoclast)是一种大的多核巨细胞 ,含 2～ 1 0 0个核 ,通常为 1 0～ 2 0个 ,直径可达 1 0 0 μm,数量极少 ,通常仅 2～ 3个 /μm3,但在骨转换活跃的部位 ,如成长中骨的干骺端 ,其数量增加。破骨…     

淫羊藿苷调节酸性微环境减轻绝经后老年骨质疏松性疼痛

背景：前期研究已证明，淫羊藿苷在促进骨形成和抑制骨吸收方面具有重要作用，但其对骨质疏松介导的骨痛产生的影响尚未见报道。目的：探讨淫羊藿苷减轻绝经后老年性骨质疏松性骨痛的可能机制。方法：(1)动物实验：将200只C57BL/6小鼠随机分为4组：假手术组、模型组、模型+淫羊藿苷组，模型+碳酸酐酶Ⅱ抑制剂组。除假手术组外，其余各组摘除小鼠卵巢建立绝经后骨质疏松模型。模型+淫羊藿苷组在造模后第2天灌胃淫羊藿苷，每2周进行1次疼痛行为学实验并取材，持续20周。microCT检测股骨骨量、苏木精-伊红染色及TRAP染色检测破骨细胞活性、免疫荧光染色检测神经元形态及相关离子通道表达。(2)细胞实验：提取小鼠骨髓来源的破骨细胞前体细胞，在体外使用RANKL/M-CSF体系诱导分化为破骨细胞并添加不同浓度淫羊藿苷(1,10μmol/L)干预。采用抗酒石酸酸性磷酸酶染色检测破骨细胞分化，采用鬼笔环肽染色检测破骨细胞肌动蛋白环，采用骨板吸收实验检测破骨细胞噬骨功能，采用pH计检测体系pH值，采用Western Blot检测破骨细胞分化相关蛋白表达。此外，提取小鼠背根神经节来源神经细胞并用淫羊藿苷处理，采用C...     

破骨细胞在骨组织工程中的意义及其研究策略

破骨细胞是骨吸收细胞,在骨塑造和重塑中发挥重要作用。目前在破骨细胞对成骨细胞调节方面的影响了解很少。最近的研究表明在骨发育过程中破骨细胞的缺乏会导致骨基质排列紊乱、矿化减少、成骨细胞行为异常。破骨细胞在骨组织工程的引入将会解决骨组织工程面临的许多问题。破骨细胞前体在组织工程化骨上生成破骨细胞是一条生理、实际的破骨细胞引入途径。     

应用破骨细胞-颅骨联合培养体系研究先天性成骨不全的骨再建过程

目的　采用先天性成骨不全(OI)小鼠,oim/oim为动物模型,应用破骨细胞-颅骨联合培养体系研究OB和OC两种细胞在OI骨再建过程中的功能改变和相互作用。 方法　实验采用小鼠颅骨（CAL）组织培养,实验设两组：WTCAL-WTOC组：联合培养对照组颅（WTCAL） 与对照破骨细胞（WTOC）;OICAL-OIOC组：联合培养OI颅骨（OICAL）与OI破骨细胞（OIOC）。以免疫组化染色方法　-TRAP识别破骨细胞,ALP免疫组化染色方法识别成骨细胞。破骨细胞骨吸收活性为骨吸收陷窝占颅骨表面百分比。单位OC吸收面积为总骨吸收陷窝除以破骨细胞数。 结果　于7d,OICAL-OIOC组破骨细胞数低于WTCAL-WTOC组;OICAL-OIOC组的OC/OB比例低WTCAL-WTOC组;OICAL-OIOC组单位破骨细胞吸收能力高于WTCAL-WTOC组。 结论　OI的小鼠模型骨再建中骨量丢失一方面由于其成骨细胞功能异常,另一方面也可能因为其破骨细胞的代偿性功能活跃。