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成骨細(xì)胞骨形成機制研究

時間:2021-09-30 19:07:57 醫(yī)學(xué)論文 我要投稿

成骨細(xì)胞骨形成機制研究

骨不斷地進行著重建,骨重建過程包括破骨細(xì)胞貼附在舊骨區(qū)域,分泌酸性物

成骨細(xì)胞骨形成機制研究

質(zhì)溶解礦物質(zhì),分泌蛋白酶消化骨基質(zhì),形成骨吸收陷窩;其后,成骨細(xì)胞移行至

被吸收部位,分泌骨基質(zhì),骨基質(zhì)礦化而形成新骨。破骨與成骨過程的平衡是維持

正常骨量的關(guān)鍵。成骨細(xì)胞是骨形成的主要功能細(xì)胞,負(fù)責(zé)骨基質(zhì)的合成、分泌和

礦化。目前,隨著研究的不斷深入,在骨形成過程中,成骨細(xì)胞發(fā)展及其調(diào)控的分

子機制也逐漸得以揭示。

  1 成骨細(xì)胞的起源

  成骨細(xì)胞起源于多能的骨髓基質(zhì)的間質(zhì)細(xì)胞,除成骨細(xì)胞外,基質(zhì)細(xì)胞還可分

化成軟骨細(xì)胞,成纖維細(xì)胞,脂肪細(xì)胞或肌細(xì)胞。成骨細(xì)胞來源譜系有以下幾種:

(1)骨髓克隆形成單位(成纖維細(xì)胞集落形成單位,CFU-F);(2)骨祖細(xì)胞,可分化

成前成骨細(xì)胞和前軟骨細(xì)胞譜系,常位于骨髓腔中,有很強的自身增殖能力;(3)

前成骨細(xì)胞,即最近的成骨前體,能定向分化成成骨細(xì)胞,具有合成和增殖能力[

1,2]。成骨細(xì)胞由多能的間質(zhì)干細(xì)胞在體內(nèi)的各種調(diào)控因素的調(diào)節(jié)下發(fā)展而來,

調(diào)控因素主要有BMP-2,BMP-2能誘導(dǎo)基質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化,具體就是誘導(dǎo)間質(zhì)

干細(xì)胞分化形成骨祖細(xì)胞進而形成前成骨細(xì)胞[3]。

  2 成骨細(xì)胞發(fā)展階段及骨形成機制

  成骨細(xì)胞在骨形成過程中要經(jīng)歷成骨細(xì)胞增殖,細(xì)胞外基質(zhì)成熟、細(xì)胞外基質(zhì)

礦化和成骨細(xì)胞凋亡四個階段。很多因素可調(diào)節(jié)這幾個階段,從而最終調(diào)控骨形成

  成骨細(xì)胞增殖期成骨細(xì)胞數(shù)量增加,以形成多層細(xì)胞,并合成、分泌Ⅰ型膠原

以便最終可以礦化形成骨結(jié)節(jié)。對成骨細(xì)胞增殖的調(diào)控具體說來即是對細(xì)胞周期的

調(diào)控,后者包括細(xì)胞在有絲分裂原作用下復(fù)制DNA和細(xì)胞分裂的調(diào)節(jié)機制,典型的

成骨細(xì)胞細(xì)胞周期時間為20~24小時[4]。抑制與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)相關(guān)的基因會導(dǎo)

致增殖的停止。與增殖激活有關(guān)的基因有c-myc、c-fos、c-jun;與細(xì)胞周期有關(guān)

的基因有組蛋白、細(xì)胞周期素基因。在顱蓋骨分骨細(xì)胞培養(yǎng)中觀察到細(xì)胞從顱蓋骨

中分離后很快即出現(xiàn)最高水平的c-fos mRNA表達,比c-myc和H4組蛋白基因表達早

許多。c-myc mRNA常在1天后表達達到高峰,H4組蛋白基因表達伴隨細(xì)胞內(nèi)DNA合成

,與增殖密切相關(guān)[5]。c-fos、c-jun基因表達在增殖晚期明顯下調(diào),同時伴隨

成骨細(xì)胞增殖減慢,細(xì)胞由增殖期進入分化期。c-fos對成骨細(xì)胞增殖的作用在體

內(nèi)實驗中也得到證實,如在人的長骨與胚胎骨生長旺盛的區(qū)域c-fos原癌基因高表

達。另有報道,c-fos高表達的小鼠中骨形成也會增加,這些均證明c-fos與成骨細(xì)

胞增殖有關(guān)。而且c-fos與c-jun編碼的蛋白質(zhì)c-fos,C-jun能形成異二聚體,作為

轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到基因啟動子區(qū)的AP-1位點,已觀察到在增殖的成骨細(xì)胞中有很高的

AP-1結(jié)合活性,而在增殖下調(diào)后,這種高活性也明顯改變,這說明原癌基因可能通

過c-fos/c-jun復(fù)合物來調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖[2]。在成骨細(xì)胞增殖期,同時還能表達的

基因有表皮生長因子(FGF)、胰島素樣生長因子(IGF)、轉(zhuǎn)化生長因子β(TGFβ)、

Ⅰ型膠原、纖維連接素(fibronectin)等基因[6]。

  在細(xì)胞增殖晚期,與細(xì)胞周期與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因表達下降,而編碼細(xì)胞外

基質(zhì)成熟的蛋白的基因開始表達,在分化早期主要是堿性磷酸酶表達,因此堿

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