成骨细胞的应力调控机制_胡孔足
成骨细胞的应力调控机制
２ ｙｌ ｙｅａｅ２ ｏ 与 张 应 力 和 剪 切 应 力 相 比较 ， 应 力 的 诱 导 环 氧 化 酶 一 （ｃｃｏｘｇｎｓ－ ， 压 Ｏ 一） ｂａ 过 成 骨 细胞 对 张 应 力 的作 用 很 敏 感 。Ｇ ｂ 研 究 比较 少 。Ｎ ｇｔ ｔ ｌ 发 现 生 理 Ｃ Ｘ２ 的表 达 。Ｃ ｆｌ 度 表 达 则 抑 制 ａ— ａａｏ ｅ ａ ｍｉ 成 骨 细 胞 的 成 熟 而 引起 骨质 减 少 。 ｂｙｅ ａ… 发 现 牵 拉 成 骨 细 胞 促 进 成 骨 水 平 周 期 性 压 应 力 促进 成骨 细胞 的增 殖 ａ ｔ ｌ 此 外 ， 骨 细 胞 调 节 自身 功 能 的 基 成 细胞 增 值 ， 交 替 牵 拉 和 压 缩 成 骨 细 胞 与 分 化 ， 应 与加 载 频 率 、 间有 关 。 而 效 时 因还 包 括 ： 长 因 子 （ ｒｗｈ ｆ ｔ ｓ 生 ｇｏ ｔ ａ ｏ ， ｃ ｒ 则促 进成 骨细胞 分化 。Ｗｅｔ ｅ ａ 认 Ｍｉｕ ｅ ａ＿ ｙ ｔ ｌ ｓ ｔ ｉ ｔ ｌ 证 实一定持续性压应力 ｓ １ Ｇ ｓ ， 形 态 发 生 蛋 白 （ ｏｅｍ ｒｈｇ— Ｆ）骨 ｂｎ ｏｐｏｅ 为， 成骨细胞的牵拉 效应与成骨 细胞 的 （ ． ３ ０ｇｃ 促进骨形成 ， Ｋ ｙ— ０ ５～ ． ／ ｍ ） 而 ｏａ ｎｔ ｒｔｎ ，Ｂ ｓ ， 化 生 长 因 子 ｅｉ ｐｏ ｉｓ ＭＰ ） 转 ｃ ｅ 分 化 程度 有 关 ： 养 ７ｄ的 成 骨 细 胞 行 ｍａｅ ａ＿ 的研 究 显 示 ３ ０ｇｃ 培 ｔ ｌｌ ． ／ ｍ 的压 应 （ｒｎｆｒ ｎ ｒｗｈ ａｔ — ，Ｔ Ｆ Ｂ） ｔ ｓ ｍｉ ｇｏ ｔ ｃ ｒＢ ａ ｏ ｇ ｆ ｏ Ｇ— ０４ ～ ．％牵拉 后诱 导 细胞 凋亡 ， ．％ ２５ 同 力促进成骨 细胞炎 性细胞 因子 释放 ， 诱 等 。 样的应力对于 培养 １ ４ｄ的成 骨细 胞则 导破 骨 细 胞 的骨 吸 收 。 ２２ 成 骨 细 胞 对 破 骨 活 动 的 调 控 作 用 ． 促 进 增 殖 。Ｊｎｅ ｔ ｌ 同样 发 现 成 骨 ａｓｎｅ ａ 成 骨 细 胞 对 破 骨 细 胞 的 分 化 和激 活 有 细胞的牵拉效应 与分化程度有关 。唐丽 ２ 应 力 诱 导 成 骨 细胞 调节 成 骨 破 骨 活 直接调控作用 ， 外试验 表 明单 核细 胞 体 灵 等 的研究显示 ， 成骨细胞在 ５ ０微 动 的 作 用基 因 ０ 必须 与成骨细胞共 同培养才能诱 导分 化 应变时促 进 成骨 细 胞 的增 殖 、 化 、 分 矿 应 力 刺 激 诱 导 成 骨 细 胞 的功 能 基 因 成破 骨 细 胞 。成 骨 细 胞 对 于 破 骨 细 胞 的 化 ， １ ０ 微应 变则 抑 制 成 骨 细 胞 的 活 而 ０ ０ 表达 ， 产物作用于相应细胞的位点 ， 其 调 调控 主 要 是 通 过 肿 瘤 坏 死 因 子 家 族 性 。Ｑ ｔａ 发 现 短 时 间 高 应 变 （ ０ ｉ ｌ ｅ ４ 节 成 骨及 破 骨 活动 。 ． Ｏ Ｇ Ｒ Ｎ Ｉ Ａ Ｋ系 统完 成 的 。 Ｐ ／ Ａ ＫＭＲ Ｎ ｍｉ， ００ ｎ２ ０ 微应变 ） 诱导 间充质 干细胞 向 ２ １ 成 骨 细 胞 对 成 骨 活 动 的 调 控 多 ． 细胞 核 因 子 一Ｂ受 体 活 化 因 子 （ｅ ｒ— 成骨细胞分化并增 强其成骨能力 。Ｔ ｎ ａｇ 种基因参 与成 骨细胞对 于 自生 的生成 及 ｃ ｐｔｒ ａ ｔｖ ｔｒ ｏ ｎ ｃ ｅ ｒ ｆｃｏ — ， ｅ ｏ ｃｉａ ｏ ｆ ｕ ｌａ ａ ｔｒＢ
足细胞骨架相关蛋白的调节及其在细胞生物学中的作用
１ 足 突 顶 端 的 细 胞 骨 架相 关 蛋 白
ｎｐｒ 和 Ｐｋ 酸化降低 。小 鼠足细胞 Ｎｋ 陷致严重 ｅｈ ｎ ｉ ａ磷 ｃ缺 足 突融合 ， 白尿 和肾小球 硬化 。有一 观点认 为 ， ｃ 非 蛋 Ｎ ｋ并
直 与 ｎｐｒ ｅｈｉ ｎ和细胞 骨架结 合 ， 一旦 肌动 蛋 白微 丝组 装完 成 并保 持稳 定时 ，ｅｈ ｎ 子脱磷 酸化 并维 持一个 较低 的磷 酸 ｎｐｒ 分 ｉ
２ 裂 孔膜（ Ｄ） Ｓ 周围的细胞骨架相 关蛋白
２２ Ｔｅｎｐｒ —Ｐ Ｋ—Ｒ ｃ Ａ ｔ 号 通 路 磷 酸 化 ． ｈ ｅｈ ｎ Ｉ ｉ ３ ａｌ ｋ信 ／ 细胞结构和 肾小球 滤过膜的重要 作用 。Ｐｅｃａ ｉｒ ｌ ｈ ａ等发 现 ， 主要 ｎｐ ｒ 通 过 Ｐ３ ｅｈｉ ｎ ＩＫ激活 Ｒ ｃ ａｌ和 Ａ ｔ 。Ｒ ｃ 促进 板状伪足 、 ｋ 川 ａｌ 表达在足细胞顶端膜 和基底膜处 的 Ｃ Ｉ５蛋 白（ ＬＣ 胞内氯蛋 白） 胞膜皱褶形 成 ’ 。Ｒ ｃ ， 川 ａｌ和 Ａ ｔ ｋ 减少张力纤维 ， 机制 为 ： １ （）
肾小球血管上皮细 胞 ， 也称 足细胞 ， 是一 种特殊 终末 分化 内段 Ｙ ｘ Ｄ Ｖ基 序 磷 酸 化 ’ 后 者 招 募 带 有 Ｓ ２结 构 域 的 ， Ｈ ｃ 引和 Ｐ３ （ ＩＫ 磷酸 肌醇 ３激酶 ） ， Ｊ 引起 信号 转导 。ｒ ｎ激 ｙ 细胞 。足细胞可分为 ： 细胞体 ， 初级突起 ， 足突。微管 和中间丝 Ｎ ｋ 构成足 细胞体 和初级突起的支架 。微丝则 是足 突的细胞 骨架 。 酶 敲除的小 鼠足 突融合变粗 ， 少 ｎｐ ｒ 减 ｅｈｉ ｎ磷酸 化 。ｒ ｎ和 ｙ ｓ ｙ ｅ 微丝在 同一个 足细胞的相邻足突 间形成一个 高 的拱 状袢 ， 在袢 蛋 白共 同基 因敲 除 的小 鼠产 生 蛋 白 尿 ， 示 Ｆｎ介 导 的 提 ｙ
机械牵张应力对成骨细胞的影响研究进展
机械牵张应力对成骨细胞的影响研究进展【关键词】机械牵张正常骨骼处于一个吸收与生长重建的连续过程，成骨细胞与破骨细胞的生理活性保持着动态平衡，机械力学刺激是必不可少的条件之一。
大量研究表明：机械力学刺激过低时，如宇航失重和长期卧床、肢体制动的人员均可导致骨密度、骨钙含量、骨基质蛋白、骨形成速度的降低；而绝经后妇女进行适当的活动锻炼、增加骨骼载荷，可减少其骨质疏松的发生。
体内力学环境复杂，而离体实验可以通过设计特定的加载方式，来控制各种变量(力学的不同类型、大小、频率、时间和细胞的不同种系等)，观察细胞对力学刺激的响应。
体内实验及临床应用，发现适当的牵张应力在骨折修复、正畸牙移动以及牵拉成骨(颌骨发育不足的矫治、骨缺损的整复、肢体延长)等中，能刺激骨组织自身生长与重建。
成骨细胞是其中重要的感受与效应细胞，可通过力敏感离子通道、G蛋白与酪氨酸激酶、整合素受体与细胞骨架等多种途径，感受体内外力学刺激，并将力学刺激信号转化为细胞生物化学信号，介导力相关敏感基因表达，合成各种酶类等活性物质，激活信号网络级联反应，参与一系列复杂的生理病理活动。
国内外有关机械牵张应力对体外培养成骨细胞影响的研究，为牵张应力在骨科的应用提供了大量的理论和实验依据。
1 牵张应力特点与加载装置的原理在体内应力的作用下，骨组织变形，附着于骨基质上的成骨细胞可产生相应的牵拉变形，据此，牵拉张力的加载装置［1］主要是通过各种方法对培养基膜的牵拉(如图1～9)，使黏附于基膜上的成骨细胞被动伸展。
应用此力学装置，能较好地模拟体内骨组织的受牵拉时的力学环境，可以给予细胞静止性或周期性、单向或双轴的牵拉，牵拉力大小及时间频率可以量化，加载刺激时或刺激前后均可用显微镜观察细胞情况，装置应用简单方便，价格便宜，重复性好。
但牵拉张力装置依赖于培养基膜与细胞之间的作用，培养基膜各区域细胞受力不均匀，中间区域的细胞受力较小；而且体外培养基的应变明显大于骨基质，在单轴牵拉中，牵拉轴的垂直方向可对细胞产生收缩压力；在周期性培养基膜屈曲形变时，若屈曲率过大也会产生流体剪切力，这些都增加了干扰因素。
成骨细胞和破骨细胞在骨组织工程学的作用
成骨细胞和破骨细胞在骨组织工程学的作用作者：邢晓东来源：《科技视界》 2014年第13期邢晓东（辽宁工业大学医院，辽宁锦州 121001)【摘要】人体由骨架支撑而成，使肌肉、结缔组织等附着。
但是骨又相当脆弱，各种机械力、强压力都会造成其损伤，因此，对于骨修复、骨重塑的研究已成为骨科领域的热点和难点问题。
骨的塑性和重建主要通过成骨细胞（osteoblast，OB）和破骨细胞（osteoclast，OC）实现，成骨细胞增加骨形成，破骨细胞减少骨生成，对于保持骨重塑过程的动态耦联平衡至关重要，成为骨组织工程学治疗骨修复、骨重塑的突破口。
本文对成骨细胞、破骨细胞在骨组织工程学的作用、影响因素及相互之间的关系作以阐述总结。
【关键词】成骨细胞；破骨细胞；骨组织工程近年来，组织工程学逐渐应用于骨组织再生和修复，而成骨细胞和破骨细胞在其中发挥着重要的作用，然而一些影响因素限制了其进一步应用，如何有效的控制影响因素，突破这些限制，使成骨细胞和破骨细胞在骨修复、骨重塑领域开拓更加广泛的应用空间。
1 成骨细胞（OB）1.1 OB在骨组织工程学中的作用OB是骨形成的主要功能细胞，负责骨基质的合成、分泌和矿化。
OB在维持骨架中起着至关重要的作用。
OB负责着骨基质的沉积和对OC的调节。
在分化期间，OB有活跃的分泌功能，能合成和分泌骨基质中的多种有机成分，包括Ⅰ型胶原蛋白、蛋白多糖、骨钙蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白等；还分泌胰岛素样生长因子Ⅰ、胰岛素样生长因子Ⅱ、成纤维细胞生长因子、白细胞介素-1和前列腺素等，他们对骨生长均有重要作用；此外，还分泌破骨细胞刺激因子、前胶原酶和纤溶酶原激活剂，他们能促进骨的吸收。
1.2 影响OB的因素1.2.1 正性因素（１）降钙素：刺激IGF-1、c-fos、Ⅰ型胶原和骨钙素mRNA表达，刺激OB增殖和分化；（2）性激素：能够刺激OB，促进骨的形成；（3）胰岛素样生长因子（IGF）：可刺激OB的增殖和分化并作用于OB和OB前体，促进骨骼的更新；（4）骨形态发生蛋白（BMP）：可刺激原代OB或从骨组织中分离出的其他类型细胞分化为OB；（5）转移生长因子-β（TGF-β）：刺激非转化的OB的DNA合成及细胞增殖。
PI3K-Akt信号传导通路在成骨细胞激活过程中的作用研究的开题报告
PI3K-Akt信号传导通路在成骨细胞激活过程中的作用研究的开题报告一、研究背景骨组织是由骨细胞、骨基质和骨髓组成的复杂器官，其主要功能是提供支撑和保护身体器官，同时参与到矿物质代谢和酸碱平衡调节中。
成骨细胞是构成骨组织的细胞之一，其主要功能是合成骨基质和调节钙离子在体内的平衡。
然而，成骨细胞在遭受一系列刺激后会激活分化、增殖和凋亡等生理过程，其中PI3K-Akt信号传导通路是激活成骨细胞的重要通路之一。
该通路在成骨细胞中与细胞增殖、分化和凋亡等过程密切相关，因此对该通路的深入了解将为探究成骨细胞的生物学功能提供重要指导意义。
二、研究目的与意义本研究旨在探究PI3K-Akt信号传导通路在成骨细胞激活过程中的作用，具体研究目的包括：1、通过检测PI3K-Akt信号通路的关键成分在成骨细胞中的表达情况，分析该通路在成骨细胞激活过程中的作用；2、通过干预PI3K-Akt信号传导通路的活性，探究该信号通路在成骨细胞增殖、分化和凋亡等过程中的作用机制。
本研究对于深入了解成骨细胞生物学功能和探究骨骼生长疾病的病理机制具有重要意义，同时也对于其它相关领域的研究有一定的指导意义。
三、研究方法1、材料准备：本研究采用小鼠骨骼肌细胞作为实验对象，获取其成骨细胞，并通过Western blot法检测PI3K-Akt信号通路的关键成分在成骨细胞中的表达情况。
2、干预活性：使用PI3K-Akt信号通路的抑制剂LY294002治疗细胞，比较细胞在治疗前后的增殖、分化和凋亡情况。
3、数据处理：通过统计实验数据、分析实验结果，评估PI3K-Akt 信号传导通路在成骨细胞激活过程中的作用。
四、研究进展本研究目前已完成初步实验，通过Western blot法检测了PI3K-Akt 信号通路在成骨细胞中的表达情况。
下一步将继续进行抑制剂LY294002的干预活性实验，并对数据进行处理和分析。
预计在实验结束后，将对PI3K-Akt信号传导通路在成骨细胞激活过程中的作用机制有更深入的了解。
应力刺激对骨改建机制的研究进展
应力刺激对骨改建机制的研究进展杨宇轩;赵晓丹;于燕【摘要】The study of the influence of mechanical stress stimulation on bone remolding plays an important role in clinical applications.Proper mechanical stress given during treatments such as orthodontic traction,distraction os-teogenesis and fracture repair,could influence the cytoactive of osteoblasts and osteoclasts by changing their cellular metabolism and apoptosis,stimulating the hormone level and thus influencing the processes of bone remodeling.At the same time,stress stimulation can also act on bone tissue directly,fostering its own growth and remolding,so as to finally form new bones.However,the mechanism of bone remolding signal transduction under mechanical stress is still unclear.This article concludes the clinical and fundamental studies on osteocytes and bone remolding by elimi-nating or repeating similar studies,summarizes the possible mechanisms of bone remolding under mechanical stress stimulation,providing new theoretical basis for orthodontic treatments.%研究应力刺激对骨改建的影响具有重要的临床意义.在正畸牙移动、牵张成骨及骨折修复等临床治疗中,适当的刺激应力,可引起骨细胞代谢改变或凋亡,进而调节成骨细胞和破骨细胞活性,并刺激机体激素水平,从而影响骨塑型和骨改建.同时刺激应力直接作用于骨组织,可刺激骨组织自身的生长与重建,最终达到促进新骨形成的目的.目前应力刺激骨细胞的力学信号转导机制尚未明确,本文对骨细胞与骨改建临床与基础研究进行归纳,排除重复或类似的研究,综述应力刺激对骨改建的可能机制,为口腔正畸治疗提供新的理论研究依据.【期刊名称】《国外医学（医学地理分册）》【年(卷),期】2015(036)004【总页数】4页(P266-269)【关键词】骨细胞;应力刺激;成骨细胞;破骨细胞;骨改建;信号传导【作者】杨宇轩;赵晓丹;于燕【作者单位】西安交通大学医学部,陕西西安 710061;西安交通大学医学部,陕西西安 710061;西安交通大学医学部,陕西西安 710061【正文语种】中文【中图分类】R684骨细胞是由成骨细胞在骨髓间充质干细胞分化产生的主要骨成分，占细胞总数的95% 左右。
骨的再造过程
阐述骨的再造过程骨的再造是指骨组织在微观上的的周转，即骨组织局部由骨基本多细胞单位进行的骨转换活动，使骨的吸收与形成达到一种动态平衡，以适应力学环境的改变。
一般在骨外膜表面、哈佛试管内表面、骨小梁内表面以及骨内膜表面进行。
正常成年骨的再造一般按照五个时期循序进行，即：静止期、激活期、吸收期、逆转期以及成骨期。
静止期发生于骨表面，正常成年骨=骨骼静止期持续时间较长，一般可达数年。
激活期中破骨细胞被激活是骨再造的第一步，此时它向准备骨再造的特定骨表面趋化和附着，关于破骨细胞激活目前有三种比较研究即：①淋巴细胞释放的激活因子诱导单核性吞噬细胞合成多核性破骨细胞；②成骨细胞释放的一种可溶因子也可激活破骨细胞；③其激活与机械应力也有关系。
吸收期时，皱褶缘与周围的清亮区共同形成一个封闭的骨吸收装置，此期一般持续1-3天。
黏合期仅存在一种单核细胞，此时破骨细胞完成骨吸收后移向骨表面通过分裂形成单核细胞，单核细胞除清除破骨细胞残留物外还合成了黏合线，促进骨的形成。
逆转期持续时间与年龄成正比，与骨转换率成反比。
成骨期时，成骨细胞在吸收腔内出现则标志着成骨期开始，城固细胞合成的类骨质不断沉积直至完全钙化后，骨表面又恢复到静止期，此期一般须要-3个月。
股再造是一个漫长的过程，一般需要3-5个月，其过程处于骨吸收与骨形成相互藕联的动态平衡中。
1、简述骨代谢调节答：骨代谢是一个复杂的过程，它受许多因素的影响，如：内分泌激素和维生素等，其中有三种亲骨性内分泌激素：PTH（甲状旁腺激素）、CT（降钙素）、125-二羟维生素D3调节着骨代谢平衡，它们又称为降钙激素。
PTH具有促进骨吸收与骨形成的双重作用，高浓度时，骨吸收大于骨形成，动员骨钙释放入血；低浓度时，骨形成大于骨吸收，血钙储存于骨内。
CT通过降低破骨细胞的活性和数量来抑制骨吸收，在CT的作用下，破骨细胞的溶骨作用受抑制，从而促进骨形成和钙化。
在抑制骨吸收的时存在一种“逃逸现象”，CT对骨吸收的抑制具有一过性，随着时间的延长，这种作用会减弱，而骨吸收则重新出现并加强。
MicroRNA+调控成骨细胞增殖、凋亡的研究进展
・综述・基金项目：国家临床重点专科建设项目资助；重庆市卫生局科研基金（２０１２－２－０４１）*通讯作者：冯正平，Ｅｍａｉｌ：ｆｅｎｇｚｈｅｎｇｐｉｎｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍＭｉｃｒｏＲＮＡ调控成骨细胞增殖、凋亡的研究进展李济伶 冯正平*审校重庆医科大学附属第一医院内分泌科，重庆 ４０００１６中图分类号：Ｒ６８１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－７１０８（２０１５）０４－０４９９－０５摘要：微小ＲＮＡ（ｍｉｃｒｏＲＮＡ）是一类非编码小分子ＲＮＡ，在基因表达调控中起重要作用，它通过与靶ｍＲＮＡ的特异性结合，导致靶ｍＲＮＡ降解或者抑制其翻译，对基因进行转录后调控，从而控制细胞的增殖、分化、凋亡等，参与疾病的发生发展。
成骨细胞是骨形成过程中的重要细胞，其数量或功能的改变明显影响骨代谢。
近年来，ｍｉｃｒｏＲＮＡ与骨代谢的关系备受关注，诸多研究表明ｍｉｃｒｏＲＮＡ在成骨细胞的分化中发挥重要调控作用，但其调节成骨细胞增殖和凋亡的研究相对较少。
本文就ｍｉｃｒｏＲＮＡ调控成骨细胞增殖、凋亡的研究进展进行综述。
关键词：ｍｉｃｒｏＲＮＡ；成骨细胞；增殖；凋亡ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｍｉｃｒｏＲＮＡｉｎｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｏｐｔｏｓｉｓＬＩＪｉｌｉｎｇ，ＦＥＮＧＺｈｅｎｇｐｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｄｏｃｒｉｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅＦｉｒｓｔＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００１６，ＣｈｉｎａＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：ＦＥＮＧＺｈｅｎｇｐｉｎｇ，Ｅｍａｉｌ：ｆｅｎｇｚｈｅｎｇｐｉｎｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍＡｂｓｔｒａｃｔ：ｍｉｃｒｏＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）ｉｓａｃｌａｓｓｏｆｎｏｎ－ｃｏｄｉｎｇｓｍａｌｌＲＮＡｔｈａｔｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ．ｍｉＲＮＡｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｓｉｎｔｈｅｇｅｎｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｔｔｈｅｐｏｓｔ－ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｌｅｖｅｌｂｙｂｉｎｄｉｎｇｔｏｔａｒｇｅｔｔｈｅｍＲＮＡ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｍＲＮＡｏｒｉｎｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆｉｔｓｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｃｅｌｌｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ａｎｄａｐｏｐｔｏｓｉｓ，ａｎｄｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙｉｎｖｏｌｖｅｓｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎｏｆｄｉｓｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｉｓａｋｅｙｍｅｍｂｅｒｉｎｂｏｎｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｂｏｎｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｎｕｍｂｅｒｏｒｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｉＲＮＡａｎｄｂｏｎｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｈａｓｂｅｅｎｃｏｎｃｅｒｎｅｄｍｏｓｔｌｙ．ＭａｎｙｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｓｈｏｗｎｔｈａｔｍｉＲＮＡｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｏｆｏｓｔｅｏｂｌａｓｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｍｉＲＮＡｉｎｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｏｐｔｏｓｉｓｏｆｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｉｔｔｌｅ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｍｉＲＮＡｉｎｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｏｐｔｏｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏＲＮＡ；Ｏｓｔｅｏｂｌａｓｔ；Ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ；Ａｐｏｐｔｏｓｉｓ 微小ＲＮＡ（ｍｉｃｒｏＲＮＡ，ｍｉＲＮＡ）是一类进化上高度保守，长约２２个核苷酸的非编码单链小分子ＲＮＡ，通过与靶ｍＲＮＡ的特异性结合导致其降解或抑制其翻译，对基因进行转录后的调控［１－３］。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
综 述成骨细胞的应力调控机制M echanical biology of osteoblast胡孔足综述,张先龙审校HU K ong zu,Z HANG X i a n long关键词:成骨细胞;应力 K ey words:osteoblas ts;stres s中图分类号:R329 24 文献标识码:A 文章编号:1008-0287(2009)01-0094-03近年来,骨组织细胞的力学生物学研究逐步兴起,主要研究细胞受应力作用后的生物学反应机制,包括应力的作用效应、应力信号通路、调节机制等。
由于成骨细胞易于获取,培养方便,与骨髓干细胞和骨细胞是同源细胞,在应力作用机制上具有高度的相似性,因此,研究的内容集中在成骨细胞的应力调控机制。
笔者就成骨细胞的应力作用效应、调节机制、信号通路等方面的研究进展作一综述。
1 应力对成骨细胞功能的影响1.1 张应力对成骨细胞功能的影响成骨细胞对张应力的作用很敏感。
G ab bay et a l[1]发现牵拉成骨细胞促进成骨细胞增值,而交替牵拉和压缩成骨细胞则促进成骨细胞分化。
W eyts e t a l[2]认为,成骨细胞的牵拉效应与成骨细胞的分化程度有关:培养7d的成骨细胞行0 4%~2 5%牵拉后诱导细胞凋亡,同样的应力对于培养14d的成骨细胞则促进增殖。
Jansen et a l[3]同样发现成骨细胞的牵拉效应与分化程度有关。
唐丽灵等[4]的研究显示,成骨细胞在500微应变时促进成骨细胞的增殖、分化、矿化,而1000微应变则抑制成骨细胞的活性。
Q i e t a l[5]发现短时间高应变(40 m i n,2000微应变)诱导间充质干细胞向成骨细胞分化并增强其成骨能力。
T ang作者单位:上海交通大学附属第六人民医院骨科,上海 200233作者简介:胡孔足,男,博士生,主治医师,主要从事人工关节、创伤研究;张先龙,男,博士,主任医师,教授,博士生导师,通讯作者,主要从事人工关节研究。
et a l[6]证明牵拉成骨效应与张力的大小有关。
1.2 剪切应力对成骨细胞功能的影响骨组织存在大量的微管结构,外界应力可引起微管内液体流动,形成流体剪切应力。
体外研究证实动态流体剪切应力促进成骨细胞分化增殖,抑制成骨细胞凋亡[7-8]。
T anaka et a l[9]体外研究证实剪切应力可诱导成骨细胞表达成骨活动相关基因。
Sch w artz et a l[10]体外研究证实剪切应力成骨细胞的效应与应力作用时间、细胞培养底物的不同而不同。
1.3 压应力对成骨细胞功能的影响与张应力和剪切应力相比较,压应力的研究比较少。
N aga to m i e t a l[11]发现生理水平周期性压应力促进成骨细胞的增殖与分化,效应与加载频率、时间有关。
M its u i et a l[12-14]证实一定持续性压应力(0 5~3 0g/c m2)促进骨形成,而K oyam a et a l[15]的研究显示3 0g/cm2的压应力促进成骨细胞炎性细胞因子释放,诱导破骨细胞的骨吸收。
2 应力诱导成骨细胞调节成骨破骨活动的作用基因应力刺激诱导成骨细胞的功能基因表达,其产物作用于相应细胞的位点,调节成骨及破骨活动。
2.1 成骨细胞对成骨活动的调控 多种基因参与成骨细胞对于自生的生成及功能调控,其中最重要的是核心结合因子(core bind i ng factor a1,Cb f a1)。
Cbfa1又称为Runx2,是成骨过程最早表达并最具有特异性的转录子。
Cb fa1/Runx2是runt转录子家族成员,对成骨细胞的募集、分化起重要启动作用。
Levanon et a l(1994年)首先分离出Cbfa1/Runx2并证实其对调控干细胞向成骨细胞分化的启动作用。
G orde ladze et al[16]利用RNA沉默技术研究发现Cbfa1/Runx2下调后,体内体外成骨细胞功能均受到明显抑制。
Cbfa1/Runx2是应力作用于成骨细胞的靶点[17]。
K anno et a l[18]证实张应力可促进骨膜细胞Cbfa1/Runx2的表达,并诱导骨膜细胞向成骨细胞分化。
多种信号通路参与Cbfa1/R unx2调节[19]。
张应力介导Cbfa1/R unx2磷酸化而活化[20]。
M ehrotra e t a l[21]发现流体剪切应力依赖于Cbfa1/R unx2的介导诱导环氧化酶 2(cy clooxygenase 2,COX 2)的表达。
Cbfa1过度表达则抑制成骨细胞的成熟而引起骨质减少[22]。
此外,成骨细胞调节自身功能的基因还包括:生长因子(grow th factors,GF s),骨形态发生蛋白(bone m orphogenetic prote i ns,B M P s),转化生长因子(transf o r m i ng g row t h factor ,TG F )等[23]。
2.2 成骨细胞对破骨活动的调控作用成骨细胞对破骨细胞的分化和激活有直接调控作用,体外试验表明单核细胞必须与成骨细胞共同培养才能诱导分化成破骨细胞。
成骨细胞对于破骨细胞的调控主要是通过肿瘤坏死因子家族OPG/RANKL/RANK系统完成的。
细胞核因子 B受体活化因子(recepto r ac tivator o f nuc lear fac t o r B,RANK)位于破骨细胞表面,RANK ligand(RANK L)是其配基。
Y asuda et al(1998年)克隆出破骨细胞分化抑制因子(osteoc l astogenesis i nhibitory f ac t o r,OC I F),又名骨保护素(osteoproteger i n,O PG),并证实OPG与RANK L竞争性地与破骨细胞表面RANK结合,抑制破骨细胞的94临床骨科杂志 J ournal of C linical O r t hopaedics 2009F eb;12(1)分化及功能表达。
RANK和RANKL是破骨细胞分化及功能调控的关键蛋白[24-25]。
成骨细胞可以表达RANKL,与破骨细胞表面的RANK结合,通过细胞内信号转导,激活破骨细胞。
这一过程可以被OPG竞争性结合而阻断[26]。
成骨细胞受外应力作用后,OPG, RANKL的表达可发生变化,OPG/ RANKL/RANK系统作用发生相应改变。
Stadel m ann et a l[27]从组织水平证实,模拟人工关节界面压应力及微动作用于骨组织块可诱导RANKL表达,并抑制O PG表达。
M ande li n et a l[28]证实假体周围O PG/RANKL/RANK系统失平衡是假体松动松动的分子生物学基础。
T ang et a l[6]证实张力可以促进成骨细胞O PG 表达,抑制RANKL表达。
Saunde rs et al[29]的研究表明应力(混合应力)作用于成骨细胞后,促进OPG表达,对RANKL的表达无显著影响。
K reja et al[30]的研究则提示间断张应力促进RANKL表达,对OPG表达无明显影响,而持续张应力加载对成骨细胞RANKL 和OPG均无明显影响。
应力还可以调节成骨细胞分泌巨噬细胞集落刺激因子(m acrophage co l ony sti m u l ating factor,M CSF),参与破骨细胞的分化与成熟[26,29-30]。
近年来发现,成骨细胞和破骨细胞存在细胞之间直接信息传递[31]。
3 成骨细胞的应力信号转导通路多种信号通路介导成骨细胞应力效应[32],包括:细胞外基质-整合素-细胞骨架-核基质系统、力学特异敏感性离子通道、细胞间隙连接以及各种受体与配体介导细胞内第二信使,C a2+、三磷酸腺苷及蛋白激酶系统。
并且与全身信号如:激素、神经递质等交互作用。
T ang e t al[6]应用吲哚美辛干预可阻断成骨细胞OPG表达,应用细胞外激酶-分裂原活化蛋白激酶(ex tracell u l ar si gnal regu lated kinase m itog en acti va ted prote i n k i nase,ERK M A PK)抑制剂PD098059处理可以阻断RANK L的抑制效应,提示环氧化酶(COX)、ERK MA PK 通路参与张应力的介导。
L ee et a l[7]证实流体剪切应力加载成骨细胞后,激活整合素介导的M APK通路,激活纤连蛋白(fi bronecti n,FN), 型胶原蛋白(t ype co ll agen,COL1),和层粘连蛋白(la m i n i n,LM)等成骨相关基因。
L i uet a l[33]认为,流体剪切应力依赖ATP和Ca2+激活成骨细胞M APK s通路。
P avalko et a l[8]证实剪切应力激活成骨细胞磷酸肌醇3激酶(P hospho i nositi de3 kinase,P I3激酶),抑制基因csapase 3的活性,阻断成骨细胞凋亡。
Charoonpatrapong P anyayong et al[34]证实锌指蛋Nm p4/C IZ参与应力介导基质金属蛋白酶 13(ma tr i x m eta lloprote i nase 13,MM P13)上调。
M i tsui N et a l[13]证实压应力诱导成骨细胞前列腺素E2(prostag landin E2,PG E2)表达,介导骨唾液酸蛋白,骨桥蛋白的生成。
Bakker et a l[35]证实剪切应力激活骨COX 2,而不是COX 1。
PGE2激活细胞膜G蛋白偶联受体(G pro tei ncoupled recepto rs,GPCR),活化细胞内腺苷环化酶,诱导合成IP3and甘油二酯(diacy lg l ycero,l DAG),进一步激活蛋白激酶C(pro te i n kinase C,PK C)和MA PK s通路[36]。
应力可激活成骨细胞酪氨酸、苏氨酸受体,诱导细胞生长因子如:胰岛素样生长因子 、 (ins u lin li ke grow th factor , ,I GF , ),血管内皮生长因子(VEGF),TG F1,B M P 2,4等表达[36-37]。
T r i p l e tt et al[38]认为,流体剪切力可以增强成骨细胞胰岛素样生长因子 受体的敏感性。
P ava l ko et a l[39]建立细胞应力转导模型,认为骨细胞(bonecell)内存在多蛋白复合体(m ulti prote i ncomp l exes),并称之为 应力小体(mechanoso m es),以聚合与解聚的形式调节功能。