王 菲（綜述）， 王佐林（審校）

（上海牙組織修復(fù)與再生工程技術(shù)研究中心，同濟(jì)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，同濟(jì)大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔種植科，上海 200072）

骨再生是由多種細(xì)胞參與的精細(xì)調(diào)控過程，其中，全身激素變化、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、血管形成、局部機(jī)械力（包括牙齒移動(dòng)）、生長(zhǎng)因子及細(xì)胞因子均可對(duì)該生理或病理過程產(chǎn)生影響[1-4]。 該過程涉及許多細(xì)胞類型及多種細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的分子信號(hào)通路，并具有確定的時(shí)間和空間順序，以實(shí)現(xiàn)具有特定結(jié)構(gòu)的骨骼再生及恢復(fù)骨骼肌功能。 CCN1/CYR61（cellular communication network factor 1/cysteine-rich protein 61）是基質(zhì)細(xì)胞蛋白CCN 家族中的一員，最初在血清刺激后的小鼠成纖維細(xì)胞中鑒定發(fā)現(xiàn)[5]。CCN1 是由生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的即刻早期基因編碼的富含半胱氨酸的分泌型基質(zhì)蛋白，其相對(duì)分子質(zhì)量為42 000，在骨骼、心臟、肝臟、腎臟、胰腺、肺和胚胎等多種組織中均有表達(dá)[6]。 研究表明，CCN1 在心血管發(fā)育炎癥、 損傷修復(fù)和癌癥進(jìn)展中起著關(guān)鍵性作用， 它存在于細(xì)胞外基質(zhì)中， 激活與細(xì)胞增殖、分化、衰老、凋亡、黏附及細(xì)胞外基質(zhì)合成相關(guān)的信號(hào)途徑。本文就CCN1/CYR61 在骨再生所涉及的各種生理活動(dòng)中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 CCN1 對(duì)骨再生相關(guān)細(xì)胞的調(diào)控

現(xiàn)有研究表明，CCN 家族的6 個(gè)成員在調(diào)節(jié)骨內(nèi)微環(huán)境的常駐細(xì)胞及脊椎動(dòng)物發(fā)育中的骨生成、軟骨生成、血管生成等生理過程中，都有著重要作用，可影響骨組織的形成和重塑，增加骨量，維持新生骨組織的穩(wěn)定性[7]。CCN1 在正常的成熟皮質(zhì)骨和骨小梁中均有表達(dá)，且在骨襯里細(xì)胞、立方狀的成骨細(xì)胞、 骨小梁和皮質(zhì)骨內(nèi)的骨細(xì)胞中， 均可見CCN1 的表達(dá)[4]。 在骨組織的整個(gè)修復(fù)階段，尤其是在纖維組織和骨膜中， 以及在增殖的軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和未成熟的骨細(xì)胞中，也可檢測(cè)到CCN1 高水平的蛋白表達(dá)[8]。 在山羊骨折模型中，CCN1 蛋白的表達(dá)在骨折愈合的早期（2 周時(shí)）上調(diào)，并隨著愈合時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，而骨折斷端固定穩(wěn)定性的降低會(huì)導(dǎo)致CCN1 蛋白表達(dá)下調(diào)及血管形成的減少，從而減緩愈合速度[9]。

1.1 CCN1 對(duì)成骨細(xì)胞的調(diào)控

CCN1 對(duì)成骨細(xì)胞的增殖、遷移、分化有促進(jìn)作用，是骨形成中重要的信號(hào)分子。 Schutze 等[10]首次對(duì)人類基因hCCN1 的調(diào)控做出報(bào)道，在原代人成骨細(xì)胞和骨肉瘤細(xì)胞系中均可見CCN1 的表達(dá)，且1,25-（OH）2維生素 D3（1,25-（OH）2D3）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、腫瘤壞死因子α、抑癌蛋白M 及促炎因子白細(xì)胞介素6、 白細(xì)胞介素1β 可上調(diào)CCN1 在成骨細(xì)胞中的表達(dá)[11]。hCYR61 可從成骨細(xì)胞中分泌至細(xì)胞外， 獨(dú)立發(fā)揮信號(hào)肽的作用，可有效促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、遷移和分化[12]。

CCN1 是 Wnt/β-catenin 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的直接靶標(biāo)，同時(shí)，CCN1 也可以在其上游發(fā)揮作用，正向或負(fù)向調(diào)節(jié)Wnt 信號(hào)。 CCN1 在 Wnt3A 刺激的早期被上調(diào)，其在Wnt3A 誘導(dǎo)的早期成骨細(xì)胞分化中發(fā)揮重要作用[13]。 CCN1 也可通過 αvβ3/ILK/ERK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，上調(diào)BMP-2 的表達(dá)，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、遷移及分化[14]。

1.2 CCN1 對(duì)軟骨細(xì)胞的調(diào)控

CCN1 對(duì)胚胎軟骨的正常生長(zhǎng)、 分化及形態(tài)發(fā)生有重要作用，是軟骨發(fā)育和體內(nèi)穩(wěn)態(tài)過程中促進(jìn)軟骨細(xì)胞成熟的重要調(diào)節(jié)劑。 CCN1 存在于軟骨形成過程中的胚胎間充質(zhì)層，促進(jìn)軟骨形成，且重組CCN1 蛋白可有效促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞間的聚集及軟骨細(xì)胞的分化[15]。 CCN1 可作為 Wnt/β-Catenin 信號(hào)通路的下游靶標(biāo)基因，促進(jìn)其在原代胸骨軟骨細(xì)胞及在軟骨中的表達(dá)。在骨骼發(fā)育的后期階段，CCN1 在生長(zhǎng)板的肥大軟骨中高表達(dá)，半月板/韌帶損傷后也可觀察到軟骨中CCN1 表達(dá)的增加[9]。

1.3 CCN1 對(duì)破骨細(xì)胞的調(diào)控

CCN1 對(duì)破骨細(xì)胞有負(fù)向調(diào)控作用。 在CCN1骨特異性敲除小鼠中，可觀察到破骨細(xì)胞的數(shù)量增加， 同時(shí)伴隨著RANKL mRNA 表達(dá)的明顯升高和OPG mRNA 表達(dá)的顯著降低[4]。體外試驗(yàn)中，在破骨細(xì)胞與巨噬細(xì)胞內(nèi)沒有檢測(cè)到CCN1 的表達(dá)，且CCN1 不影響成熟破骨細(xì)胞行使骨吸收的功能，然而，它會(huì)抑制破骨細(xì)胞的增殖與分化，且這種影響不依賴于 αvβ3 和 αvβ5 整聯(lián)蛋白和 RANK 信號(hào)通路，其具體機(jī)制目前尚不清楚[16]。

1.4 CCN1 對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的調(diào)控

間充質(zhì)干細(xì)胞的分化遷移是成骨生理過程中的重要環(huán)節(jié)，CCN1 可促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖、遷移和分化[17]。 CCN1 在體外也可促進(jìn)人類扁桃體間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向分化[18]。 然而其具體作用機(jī)制及其在體內(nèi)環(huán)境下對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的調(diào)控有待進(jìn)一步探究。

2 CCN1 對(duì)血管生成的作用

CCN1 是血管生成的重要調(diào)節(jié)劑， 在體外和體內(nèi)均有促進(jìn)血管生成的作用，可調(diào)節(jié)胎盤中的血管分叉和胚胎中的大血管完整性[19]。 血管的生成需經(jīng)歷一系列生物學(xué)過程，包括內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖、不成熟毛細(xì)血管的生成，血管內(nèi)壁細(xì)胞的募集、基底膜的生成，最終形成具有功能的血管[20]。 CCN1 骨特異性敲除小鼠中，也可觀察到血管數(shù)量的減少及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A 表達(dá)的降低[4]。

CCN1 作為促血管生成調(diào)節(jié)劑， 可在缺氧條件下啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。 CCN1 可以募集CD34+祖細(xì)胞并促進(jìn)其增殖、遷移及分化，通過整合素 αvβ3、α6β1 受體促進(jìn)人類微血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附、增殖、遷移、存活和血管生成，實(shí)現(xiàn)血管再生。CCN1 可通過與整合素受體αvβ3 結(jié)合調(diào)控血管生成因子的表達(dá)[17]，研究表明，血管生成因子也可促進(jìn)成骨細(xì)胞表達(dá)CCN1，成骨細(xì)胞表達(dá)的CCN1 可誘導(dǎo)毛細(xì)血管萌發(fā)， 促進(jìn)體內(nèi)血管生成，促進(jìn)骨折愈合。 由此可見，CCN1 可通過促進(jìn)血管生成間接促進(jìn)骨再生與骨愈合。

3 CCN1 在炎癥反應(yīng)過程中的作用

炎癥是骨骼修復(fù)中的關(guān)鍵過程，炎癥刺激可募集干細(xì)胞到損傷部位，刺激血管生成和成骨細(xì)胞分化，并參與骨骼再生的調(diào)控。 越來越多的證據(jù)表明，CCN1 參與炎癥反應(yīng)， 與多種自身免疫性疾病和慢性炎癥疾病，如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、Graves 眼病、銀屑病、牛皮癬、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎相關(guān)[20]。 然而，CCN1在骨生成炎癥反應(yīng)階段所起的作用尚待進(jìn)一步探究。

綜上所述，CCN1 在骨組織愈合中，可通過對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞、成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞的調(diào)控，促進(jìn)骨組織再生，同時(shí)，CCN1 有明顯的促血管生成作用，這對(duì)骨組織愈合有重要意義。由于CCN1在骨組織形成的整個(gè)過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用，明確其在骨組織再生機(jī)制中的作用對(duì)骨再生的預(yù)后具有重要意義，并有助于深入理解骨腫瘤、關(guān)節(jié)炎等骨組織相關(guān)疾病的病理機(jī)制。