【摘 要】
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[研究背景及目的]骨保护素（osteoprotegerin,OPG）和核因子-κB受体活化因子（receptor activator of nuclear factor-κB,RANK）及其配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL）是能够调控破骨细胞分化激活的细胞因子,其调控机制在近年来备受关注,在骨质疏松患者的相关性骨代谢中起
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[研究背景及目的]骨保护素（osteoprotegerin,OPG）和核因子-κB受体活化因子（receptor activator of nuclear factor-κB,RANK）及其配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL）是能够调控破骨细胞分化激活的细胞因子,其调控机制在近年来备受关注,在骨质疏松患者的相关性骨代谢中起重要作用。RANK与RANKL相结合可以诱导破骨细胞分化激活,并同时抑制破骨细胞凋亡,而骨保护素（OPG）可以阻断RANK与RANKL的结合,从而减少骨质被破坏。β-catenin作为经典的Wnt/β-catenin信号通路中的关键分子,参与成骨细胞分化、成熟、凋亡全部过程。OPG/RANKL-Wnt/β-catenin信号系统参与调控多种骨代谢相关疾病,是极具发展前景的治疗靶位。本研究着重探究OPG/RANKL-Wnt/β-catenin信号通路在骨质疏松的骨代谢中的作用及潜在机制。[研究方法]1.分别从健康对照患者和骨质疏松患者获取和培养原代人成骨细胞进行培养,检测各组细胞在基础状态下和1,25-二羟维生素D3刺激后DKK1、DKK2、磷酸化β-catenin和RANKL/OPG在mRNA和蛋白水平的表达、骨钙素和碱性磷酸酶的合成以及细胞增殖情况。2.在小鼠的成熟破骨细胞中条件敲除β-catenin蛋白,与同窝野生型小鼠进行对照:通过破骨细胞特异性的TRAP免疫组化染色和HE染色分析小鼠骨量变化和破骨细胞形态学改变;获取原代骨髓来源的破骨细胞进行体外培养,给予RANKL和M-CSF刺激,评估RANKL-Wnt信号通路对于破骨细胞成熟、分化及数量的影响;real-time PCR检测两组小鼠股骨组织中OPG和RANKL的mRNA表达水平。[研究结果]1.与健康对照组病人对比,骨质疏松组RANKL/OPG比值明显增高（P<0.05）,外源性给与维生素D3处理使各组细胞RANKL/OPG值和DKK2表达增加,DKK1表达降低,但对β-catenin的表达水平无明显影响。并且骨质疏松组的成骨细胞中可见骨钙素和碱性磷酸酶的产生及成骨细胞增殖减少。2.我们成功实现了小鼠破骨细胞β-catenin基因的特异性敲除,并发现破骨细胞中敲除β-catenin基因后,小鼠会在4周龄前维持正常的骨骼发育,但是4周后即出现严重的骨量丢失和破骨细胞数量的增加。进一步体外实验证实:Wnt/β-catenin信号通路的激活能够促进破骨细胞的凋亡,减少破骨细胞数量,并且敲除β-catenin基因也会导致非破骨细胞中的OPG表达降低,进而导致全身骨量的减少。[研究结论]1.骨质疏松病理状态下的成骨细胞通过自分泌或旁分泌机制影响DKK家族成员的合成和分泌,进而抑制Wnt/β-catenin信号通路,导致成骨细胞的骨特异性蛋白骨钙素合成减少、细胞增殖活性及成骨活性降低,并且通过增加RANKL的表达而刺激骨吸收。2.骨质疏松病理状态下的破骨细胞以细胞自主的方式影响Wnt/β-catenin信号通路来调控破骨细胞寿命,减少破骨细胞数目,同时通过调控OPG导致RANKL/OPG的平衡失调,促进破骨细胞的成熟及分化,造成总体骨量丢失,最终导致骨质疏松的形成。
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