孫東亮，董萬濤*，李興勇

（1甘肅中醫(yī)藥大學，蘭州 730030；2甘肅中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，蘭州 730030；3甘肅省人民醫(yī)院，蘭州 730030）

骨骼的完整性由不斷重復的骨吸收和骨形成過程維持，稱為骨重建?；径嗉毎麊挝唬╞asic multicellular units, BMUs）是偶聯(lián)吸收和形成這兩種不可分割活動的微觀結(jié)構(gòu)。骨重建失衡學說[1]是目前被廣泛接受的骨質(zhì)疏松發(fā)病理論，其認為骨形成-吸收平衡被打破，吸收大于形成從而導致骨質(zhì)減少及強度下降，但是這種理論忽略了骨吸收與形成間的偶聯(lián)關(guān)系。例如雙膦酸鹽和地諾單抗等抗吸收藥，由于偶聯(lián)作用同時損害骨形成，因此增大發(fā)生長期不良事件的可能性[2]。間歇性甲狀旁腺激素（parathyroid hormone, PTH）等骨形成藥物以及PTH相關(guān)蛋白療法也會刺激骨吸收，使其在使用兩年后合成代謝作用不足[3]。因此了解偶聯(lián)機制對于抗骨質(zhì)疏松藥物的作用模式及其局限性尤為重要。

最近在人體樣本上進行的BMUs偶聯(lián)現(xiàn)象的實時可視化模型[4]，明確了逆轉(zhuǎn)期的存在和其中發(fā)生的細胞事件。逆轉(zhuǎn)細胞通過在骨重建部位產(chǎn)生成骨環(huán)境，成為破骨細胞與成骨細胞偶聯(lián)的中介，并通過表型轉(zhuǎn)換將骨吸收逆轉(zhuǎn)為骨形成。這一過程包括3個在時間和空間上有序的細胞事件：骨吸收期，逆轉(zhuǎn)細胞激活、增殖、表型轉(zhuǎn)換的逆轉(zhuǎn)期及骨形成期。

細胞分泌或基質(zhì)偶聯(lián)因子在特定位置和時間精細地相互作用，是實現(xiàn)骨重建偶聯(lián)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對維持骨骼穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，本文依據(jù)骨重建模型重新歸類逆轉(zhuǎn)期出現(xiàn)的偶聯(lián)因子，為尋找符合偶聯(lián)規(guī)律的藥物靶點提供廣闊前景。

1 逆轉(zhuǎn)細胞的性質(zhì)

逆轉(zhuǎn)細胞是成骨細胞前體或譜系細胞，來源于骨髓間充質(zhì)干細胞，是處于不同分化、增殖、遷移階段的骨祖細胞，可逐漸分化為成骨細胞[5]。在電子顯微鏡下，觀察到破骨細胞附近的早期逆轉(zhuǎn)細胞位于破骨細胞下方，并與破骨細胞的質(zhì)膜發(fā)生直接接觸。因此它們理想地暴露于破骨細胞釋放的偶聯(lián)因子中[6]。早期逆轉(zhuǎn)細胞表現(xiàn)為促吸收表型，分泌基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）[7]，這些MMPs有助于破骨細胞打開礦化骨基質(zhì)的通道和降解上層非礦化膠原蛋白。此外，逆轉(zhuǎn)細胞產(chǎn)生核因子-κB受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand, RANKL）[8]，這是早期成骨細胞的典型細胞因子，這種RANKL在幾個調(diào)節(jié)水平上促進破骨細胞的吸收[9]。分化晚期逆轉(zhuǎn)細胞囊泡很少，成為成熟成骨細胞，表型轉(zhuǎn)化為促合成型，產(chǎn)生多種細胞因子如骨保護素（osteoprotegerin, OPG）等，抑制破骨細胞增殖分化促進其凋亡，在成人骨重建中發(fā)揮作用[10]。

2 基本多細胞單位及骨重建模型

骨重建的過程是由基本多細胞單位（BMUs）實現(xiàn)的，是進行骨形成-吸收的微觀功能單位，包含破骨細胞、成骨細胞和逆轉(zhuǎn)細胞的功能性細胞團簇[11]，其誘導形成的骨質(zhì)吸收和形成發(fā)生在骨表面，哈弗氏管內(nèi)皮質(zhì)表面、髓腔內(nèi)表面和骨小梁表面[12]。

2.1 基于基本多細胞單位的骨重建模型

利用骨皮質(zhì)內(nèi)哈弗氏BMUs的方向平行于長骨干長軸的特點，研究9名（平均年齡13.9歲）接受髖關(guān)節(jié)矯正手術(shù)的患者股骨樣本，以及10名成年人（平均年齡55.4歲）的腓骨樣本，對具有重建活性的哈弗氏系統(tǒng)的表面，切取20~60個相鄰的3.5 μm厚的縱向切片；用抗酒石酸抗性酸性磷酸酶（TRACP）或組織蛋白酶K（CatK）免疫組織化學染色，以標示破骨細胞的位置及數(shù)量；原位雜交技術(shù)檢測堿性磷酸酶、Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2和III型膠原的表達，以標示骨祖細胞的位置及數(shù)量；對這些組合信息三維重建后獲得連續(xù)、完整、自然的單個BMUs骨重建模型[4]。該模型類似于一個錐型隧道，基于細胞事件可劃分為以下3個階段。

骨吸收期：大量破骨細胞緊密排列在錐型隧道頂端，被定義為原發(fā)破骨細胞，這種啟動骨重建周期的原發(fā)破骨細胞主要促進沿隧道軸線的初始吸收。

逆轉(zhuǎn)期：在原發(fā)破骨細胞遷移后的吸收軌跡附近，出現(xiàn)大量逆轉(zhuǎn)細胞定植，而伴隨逆轉(zhuǎn)細胞出現(xiàn)的是在錐形隧道壁上增殖的破骨細胞，稱為繼發(fā)破骨細胞，其作用為促進錐型隧道直徑加寬的再吸收。繼發(fā)破骨細胞與逆轉(zhuǎn)細胞混合存在直到骨形成期開始，這種細胞混合的骨表面被稱為逆轉(zhuǎn)再吸收表面。三維重建后使用直徑來計算初始吸收期末和逆轉(zhuǎn)再吸收期末達到的隧道橫截面積，再吸收期的吸收量平均為全部骨總吸收量的83%以上，說明逆轉(zhuǎn)期骨吸收量是重建周期整體吸收的主要貢獻者。沿著逆轉(zhuǎn)期的縱軸的細胞定量顯示，破骨細胞密度沿著縱軸隨時間逐漸減少，在骨形成期開始時，其幾乎完全消失。而逆轉(zhuǎn)細胞的密度隨時間逐漸增加，在增殖到每毫米39個細胞這個閾值時，骨形成期開始。比較多個BMUs發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)細胞的募集越慢，骨形成的啟動越晚，再吸收區(qū)域的長度越長直徑越寬，在骨重建周期中產(chǎn)生的暫時性骨缺損就越高。逆轉(zhuǎn)細胞募集率是啟動骨合成和關(guān)閉骨吸收的關(guān)鍵。對35名女性（年齡17～78歲）進行的分析表明，延遲偶聯(lián)或解偶聯(lián)造成的再吸收區(qū)域的加長和增寬，對年齡導致的骨丟失的貢獻最大[13]。

骨形成期：由大量靠近類骨質(zhì)的逆轉(zhuǎn)細胞增殖、分化后形成的成熟成骨細胞構(gòu)成，可以產(chǎn)生類骨質(zhì)和礦物質(zhì)沉積，周圍不存在破骨細胞。

利用該模型，能夠獲得從最初的吸收事件到骨沉積開始的整個細胞事件的真實圖像，BMUs作為一個功能連續(xù)體揭示了：骨基質(zhì)經(jīng)歷多個吸收階段，逆轉(zhuǎn)期越來越多的逆轉(zhuǎn)細胞被招募，一旦達到閾值細胞密度，就啟動骨形成并關(guān)閉骨吸收。

2.2 基于基本多細胞單位局部細胞的重建模型

BMUs局部細胞包含具有相鄰關(guān)系的骨襯細胞、骨髓被膜/冠層細胞、骨髓毛細血管周細胞。骨襯細胞（bone-lining cells, BLC）是預先存在于靜止骨表面的細胞，相關(guān)研究[14]已經(jīng)確認BLC來源的逆轉(zhuǎn)細胞，是成人正常骨轉(zhuǎn)換過程中的骨祖細胞。骨髓被膜（bone marrow envelope, BME）即紅骨髓周圍的一層間充質(zhì)干細胞，其覆蓋在BLC上稱為冠層細胞。免疫組織化學和原位雜交顯示BME表達早期成骨細胞譜系標志，如平滑肌肌動蛋白（smooth muscle actin, SMA）[15]；此外它們分泌RANKL等早期成骨細胞系的典型因子[9]。相關(guān)研究[16]表明作為骨祖細胞儲存庫的BME的破壞，與絕經(jīng)后或糖皮質(zhì)激素誘導的骨質(zhì)疏松癥的骨丟失相關(guān)。與BME臨近的骨髓毛細血管也是逆轉(zhuǎn)細胞的來源之一。這些毛細血管與H型血管（一種骨特異性微血管亞型）或過渡血管相同，后者在小鼠模型中被廣泛研究與骨形成的關(guān)系，這些毛細血管也可能是骨祖細胞循環(huán)至骨重建部位的通道[17]。骨形成減少的情況是否可能與毛細血管的缺陷有關(guān)還有待研究，但在H血管缺失的小鼠長骨中，骨骼生長停止。在皮質(zhì)骨移植模型中，骨髓毛細血管周細胞從生態(tài)位通過跨皮質(zhì)血管遷移至骨重建部位，并促進新的成骨細胞形成和骨管閉合[18]。

基于股骨皮質(zhì)內(nèi)多個BMUs連續(xù)切片，按時間順序進行三維重建后，得到破骨細胞侵蝕骨表面，激活逆轉(zhuǎn)細胞引起局部變化的時間模型[19-22]：在垂直于骨表面的橫截面上，單個破骨細胞在向左移動時侵蝕骨表面，隨時間間隔不同的逆轉(zhuǎn)細胞變化。第一階段：破骨細胞接近骨表面靜止的BLC和處于休眠狀態(tài)的BME，隨著破骨細胞的移動，BLC發(fā)生收縮而BME會被抬高，兩者同時被激活；第二階段：破骨細胞經(jīng)過后，BLC受趨化因子吸引，擴散增殖到破骨細胞的吸收軌道上，成為了侵蝕骨表面的逆轉(zhuǎn)細胞，而BME細胞變成了與毛細血管接觸的冠層，通過不斷增殖成為逆轉(zhuǎn)細胞的儲存庫；第三階段：逆轉(zhuǎn)細胞通過募集（BLC增殖、BME增殖、血管周細胞遷移等）使密度增加，早期分化開始；第四階段：逆轉(zhuǎn)細胞分化為成熟成骨細胞并沉積類骨質(zhì)。值得注意的是，這種成熟成骨細胞在離破骨細胞很遠的地方看到，說明激活逆轉(zhuǎn)細胞的是原發(fā)破骨細胞（圖1）。

圖1 破骨細胞侵蝕骨表面，激活逆轉(zhuǎn)細胞引起局部變化的重建模型Fig.1 Osteoclasts erode the bone surface, activating reversal cells and causing local changes in the reconstruction model

3 基于骨重建模型分類偶聯(lián)因子

骨重建模型中的逆轉(zhuǎn)期是骨吸收期與骨形成期的銜接過程，逆轉(zhuǎn)期內(nèi)多種細胞因子或骨基質(zhì)因子，通過逆轉(zhuǎn)細胞激活、逆轉(zhuǎn)細胞增殖、逆轉(zhuǎn)細胞表型轉(zhuǎn)換3個過程，完整偶聯(lián)破骨細胞骨吸收和成骨細胞骨形成作用。依據(jù)骨重建模型重新歸類偶聯(lián)因子，可為多種疾病如骨質(zhì)疏松、骨性關(guān)節(jié)炎等疾病，提供更加精準的治療周期和靶點。

3.1 逆轉(zhuǎn)細胞激活期

原發(fā)破骨細胞對局部逆轉(zhuǎn)細胞的激活，是逆轉(zhuǎn)期開啟的關(guān)鍵。Sims等[23]發(fā)現(xiàn)破骨細胞通過直接的細胞間接觸或分泌因子調(diào)節(jié)成骨細胞行為、存活和分化，并增加成骨細胞前體細胞的遷移和增殖。

3.1.1 軸突引導因子3

軸突引導因子SLIT3是一種排斥性分子，可通過與其受體Robo1（一個叫Roundabout 1的跨膜蛋白）相互作用，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中起到精確引導軸突生長和神經(jīng)元遷移的作用[24]。近期的體外和動物在體研究[25]表明通過上調(diào)破骨細胞NF-κB p50和cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白，可增加SLIT3的分泌，并通過激活β-連環(huán)蛋白，在骨重建逆轉(zhuǎn)期的早期階段增加成骨細胞前體細胞的遷移和增殖。缺乏SLIT3或其受體Robo1的小鼠表現(xiàn)出骨形成損傷和骨吸收激活引起的骨質(zhì)疏松表型。重要的是破骨細胞特異性Slit3缺陷小鼠的骨量減少，而神經(jīng)元中缺乏SLIT3的小鼠的骨量不變，這表明SLIT3是骨微環(huán)境中一種局部生成和激活的耦合因子。此外，SLIT3以自分泌的方式抑制破骨細胞的生成，這表明它可能也參與逆轉(zhuǎn)期晚期階段抑制骨吸收的作用。

3.1.2 補體 C3

破骨細胞衍生的補體C3被裂解為誘導成骨細胞生成的C3a[26]。C3的表達在破骨細胞生成過程中上調(diào)，C3a受體 (C3AR) 拮抗劑減弱了破骨細胞衍生條件培養(yǎng)基的成骨活性，而 C3AR激動劑促進成骨細胞分化。在卵巢切除術(shù)誘導的骨質(zhì)疏松癥或與RANKL一起給藥時，骨中的C3表達顯著上調(diào)。在這些情況下，C3AR 拮抗劑會減弱骨形成活動，加速骨丟失。

3.1.3 鞘氨醇1-磷酸

鞘氨醇1-磷酸（sphingosine-1-phosphate, S1P）是一種具有廣泛生物活性的鞘磷脂代謝產(chǎn)物，在細胞增生、運動、存活的過程中扮演重要的角色。骨形態(tài)發(fā)生蛋白6（bone morphogenetic protein 6，BMP6）是TGF-β /BMP 超家族成員，主要由肝臟產(chǎn)生。BMP6通過增強PTH或維生素D誘導的間充質(zhì)干細胞骨鈣素表達[27]。Pederson等[28]發(fā)現(xiàn)在破骨細胞條件培養(yǎng)基中的人類骨髓間充質(zhì)干細胞（human mesenchymal stem cells, hMSCs）向成骨細胞系遷移和分化。在成熟多核破骨細胞中，鞘氨醇激酶1（sphingosine kinase 1, SPHK1）顯著增加，該激酶催化鞘氨醇磷酸化形成S1P。S1P誘導骨祖細胞募集并促進成熟細胞存活。同時成熟破骨細胞中Wnt10b和BMP6也顯著增加，而硬化蛋白水平在分化過程中降低。破骨細胞條件培養(yǎng)基對hMSCs細胞的遷移和分化被Wnt拮抗劑Dkk1（一種BMP6中和抗體）和S1P拮抗劑減弱。說明破骨細胞可以通過SIP和BMP6將骨祖細胞招募到骨重建部位，并通過增加Wnt/BMP通路的激活刺激骨形成。

3.1.4 心肌營養(yǎng)素-1

心肌營養(yǎng)因子-1（cardiotrophin-1，CT-1）是白介素-6超家族的gp130信號細胞因子，在心臟生物學、肝臟發(fā)病機制和運動神經(jīng)元功能中發(fā)揮重要功能，而在骨組織中CT-1僅由破骨細胞表達，可與成骨細胞中的gp130受體結(jié)合，增加成骨細胞活性和礦化，在正常骨吸收和新生兒骨形成至關(guān)重要，CT-1缺陷小鼠由于成骨細胞數(shù)量減少而表現(xiàn)出骨質(zhì)疏松表型[29]。這些發(fā)現(xiàn)表明，CT-1可能是一個關(guān)鍵的破骨細胞分泌的耦合因子，促進成骨細胞活動。

3.2 逆轉(zhuǎn)細胞增殖期

逆轉(zhuǎn)細胞的不斷增殖促進繼發(fā)破骨細胞形成及功能，由繼發(fā)破骨細胞造成的再吸收是重建周期整體骨吸收量主要貢獻者，由此釋放的骨基質(zhì)因子也成為逆轉(zhuǎn)細胞繼續(xù)遷移、增殖、分化的重要介質(zhì)。Hikita等[30]發(fā)現(xiàn)微環(huán)境中成骨細胞膜結(jié)合形式的RANKL可以促進局部破骨細胞的形成，而可溶性RANKL在生理上沒有意義。Tang等[31]研究發(fā)現(xiàn)從再吸收基質(zhì)中釋放產(chǎn)生的TGF通過激活下游靶點，可將骨髓間充質(zhì)干細胞募集到BMUs內(nèi)。

3.2.1 核因子-κB受體活化因子配體

RANKL也稱為破骨細胞分化因子和OPG配體（OPGL），在成骨細胞、骨細胞、活化T淋巴細胞和淋巴結(jié)中高度表達[32]。RANKL與破骨細胞和破骨細胞前體表面的同源受體NF-κB受體激活因子（nuclear factor-κB receptor activating factor, RANK）結(jié)合，導致破骨細胞分化、融合和激活[33]。缺乏RANK或RANKL的小鼠是彼此的表型復制品，表明這種RANKL/RANK信號軸在骨重建中的重要作用[32,33]。因此，阻斷RANKL信號被認為是治療骨質(zhì)疏松性骨丟失和相關(guān)骨骼疾病的一個有希望的靶點。

3.2.2 巨噬細胞集落刺激因子

巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony-sti-mulating factor, M-CSF）是一種造血生長因子，促進單核吞噬細胞系（包括破骨細胞）存活、增殖、分化和移動[34]。M-CSF由成骨細胞和骨髓基質(zhì)細胞分泌，與破骨細胞和單核細胞/巨噬細胞表面的同源受體C-FMS結(jié)合。在CSF1基因中插入胸腺嘧啶核苷導致M-CSF缺乏的骨質(zhì)疏松小鼠中，巨噬細胞和破骨細胞的數(shù)量在幼年時減少。然而，這些表型在衰老過程中消失。在成骨細胞中注射重組M-CSF或產(chǎn)生可溶性M-CSF可增加破骨細胞的數(shù)量并挽救骨質(zhì)疏松小鼠的骨質(zhì)表型，這表明M-CSF對破骨細胞的形成至關(guān)重要，至少在年輕小鼠中是如此，但并不排除M-CSF非依賴性代償機制的存在。

3.2.3 Wnt通路

Wnt通路通過連環(huán)蛋白依賴（規(guī)范）和非依賴（非規(guī)范）通路調(diào)節(jié)成骨細胞生成和破骨細胞生成，對維持骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。在成骨細胞系細胞中高度表達一種非酪氨酸Wnt配體Wnt5A，并與破骨細胞表面的同源受體酪氨酸激酶樣孤兒受體2（Ror2）結(jié)合。小鼠Wnt5a或Ror2雜合性缺失導致骨髓源性單核細胞（BMM）向成熟破骨細胞的發(fā)育受損[35]。在Wnt5a的成骨細胞特異性缺失或Ror2的破骨細胞特異性缺失的小鼠中也觀察到相應(yīng)的破骨細胞生成缺陷。Wnt5a通過激活Jun CN末端激酶（JNK）MAPK途徑上調(diào)破骨細胞中的RANK表達，從而增強RANKL誘導的破骨細胞生成。

3.2.4 轉(zhuǎn)化生長因子

TGF-β1是骨基質(zhì)中最豐富的蛋白質(zhì)之一，通過調(diào)節(jié)成骨細胞和破骨細胞促進骨重建。在骨基質(zhì)中，TGF-β1與潛伏期相關(guān)蛋白 (LAP) 非共價結(jié)合，通過掩蓋 TGF-β1的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域使其處于潛伏狀態(tài)[36]。因此，TGF-β1在骨基質(zhì)中處于非活性狀態(tài)，并響應(yīng)破骨細胞的骨吸收而從骨基質(zhì)中釋放出來。活性 TGF-β1將骨祖細胞募集到吸收表面并將它們分化為成骨細胞。

3.2.5 胰島素樣生長因子

胰島素樣生長因子（IGF-1）是另一種沉積在骨基質(zhì)中的生長因子，與胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白(IGFBP)結(jié)合。在破骨細胞骨吸收過程中，酸性pH值會激活從骨基質(zhì)釋放的 IGF-1。發(fā)現(xiàn)骨基質(zhì)衍生的IGF-1通過激活成骨細胞譜系細胞中的哺乳動物雷帕霉素靶標 (mTOR) 來促進成骨[37]。值得注意的是，老年大鼠骨基質(zhì)中的IGF-1濃度低于年輕大鼠，這表明骨體積和 IGF-1水平之間存在對應(yīng)關(guān)系。

3.2.6 含膠原三螺旋重復蛋白1

含膠原三螺旋重復蛋白1（Cthrc1）最初是在動脈壁中發(fā)現(xiàn)的，只有在頸動脈和主動脈受損時，其基因表達才被誘導。在成年期，基礎(chǔ)Cthrc1表達高度局限于大腦和骨基質(zhì)破骨細胞[38]。作為成熟破骨細胞吸收骨基質(zhì)后釋放的可溶性蛋白，靶向骨髓間充質(zhì)干細胞誘導其向成骨細胞分化[39]。當成熟破骨細胞接觸羥基磷灰石和鈣時，Cthrc1表達上調(diào)。雖然成骨細胞中的Cthrc1受體尚未確定，但重組Cthrc1可以誘導骨髓間充質(zhì)干細胞的募集和成骨細胞分化，促進骨形成。與此一致，Cthrc1的破骨細胞特異性缺失導致骨量減少，骨形成減少。

3.3 逆轉(zhuǎn)細胞表型轉(zhuǎn)化期

在逆轉(zhuǎn)后期骨吸收逐漸減少，與此相一致的是破骨細胞數(shù)量減少，而逆轉(zhuǎn)細胞變得更加豐富，從而失去了它們的促吸收表型[7]，甚至轉(zhuǎn)化為抗破骨細胞，因為在分化過程中其OPG的表達水平增加了7倍，OPG/RANKL比率增加了35倍[40]。當逆轉(zhuǎn)細胞增殖達到類骨質(zhì)沉積所需的每毫米39個細胞這個閾值密度時，破骨細胞完全消失，骨吸收完全停止，逆轉(zhuǎn)細胞增殖率決定了骨形成開始的時間[4]。而如果逆轉(zhuǎn)細胞密度一直達不到閾值無法開啟骨形成時，就會持續(xù)存在額外骨吸收事件的風險，成骨細胞與破骨細胞雙向作用持續(xù)存在[41]。

3.3.1 骨保護素

骨保護素（OPG）也稱為破骨細胞生成抑制因子和TNF受體超家族成員。OPG是一種分泌型糖蛋白，由多種細胞合成，包括成骨細胞、肺或肝細胞以及骨髓中的B淋巴細胞。由于破骨細胞的形成受到抑制，OPG的過度表達導致嚴重的骨質(zhì)增加，而OPG缺陷小鼠由于破骨細胞的發(fā)育增加而表現(xiàn)出出生后快速的骨丟失和嚴重的骨孔隙度，OPG被認為是與RANKL結(jié)合的誘餌受體，通過阻斷RANKLRANK相互作用負調(diào)節(jié)破骨細胞分化和激活[42]。

3.3.2 信號素SEMA3A

信號素最初被認為是參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的軸突導向因子，但它們也在各種生理過程中發(fā)揮作用，包括成骨細胞-破骨細胞的相互作用。研究表明[43]SEMA3A在骨骼建模和重建中也起著關(guān)鍵作用，特別是感覺神經(jīng)元衍生的SEMA3A對于體內(nèi)正常骨形成是必需的，在缺乏OPG的成骨細胞的條件培養(yǎng)基中檢測到高水平的SEMA3A，其與神經(jīng)肽-1（NRP1）的結(jié)合抑制RANKL誘導的破骨細胞分化，并通過Wnt/β-catenin途徑促進成骨細胞分化。由成骨細胞系細胞產(chǎn)生的SEMA3A通過同步抑制骨吸收和促進骨形成而發(fā)揮有效的骨保護因子的作用[44]。

3.3.3 Wnt通路

Wnt16位點與人類的骨密度（bone mineral density, BMD）、皮質(zhì)骨厚度和骨折風險密切相關(guān)[45]。Wnt16在位于皮質(zhì)骨的成骨細胞中高度表達，但在破骨細胞中幾乎沒有表達[46]。Wnt16的整體缺失導致皮質(zhì)骨量的具體減少和皮質(zhì)孔隙度的增加，以及小梁骨沒有改變的自發(fā)性骨折。Wnt16以直接和間接的方式抑制破骨細胞的生成。除了通過非規(guī)范的JNK MAPK途徑直接抑制破骨細胞生成外，Wnt16誘導的JUN磷酸化上調(diào)成骨細胞中OPG的表達，提供抑制破骨細胞生成的直接機制。小鼠中Wnt16的成骨細胞特異性缺失以其整體缺失的表型復制小鼠，表明成骨細胞是Wnt16的主要來源，對皮質(zhì)骨和骨骼完整性有影響。

3.3.4 肝配蛋白-促紅細胞生成素肝細胞受體

肝配蛋白（erythropoietin producing hepatomocellular receptor interacting protein, Ephrin）與靶細胞膜上的促紅細胞生成素肝細胞受體（erythropoietin producing hepatocyte, Eph）結(jié)合介導的雙向信號轉(zhuǎn)導機制，在細胞功能中起關(guān)鍵作用。在骨重建過程中，成骨細胞和破骨細胞通過細胞間的直接接觸進行交流。這種相互作用可以由膜表面表達的Ephrin信號傳導介導，這對于破骨細胞和成骨細胞之間的雙向通訊至關(guān)重要[47]。細胞膜表面蛋白Ephrin B (B1—B3) 與其同源酪氨酸激酶受體EPHB (B1—B6) 結(jié)合。Ephrin B家族由具有細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域的跨膜蛋白組成，它與EPHB的相互作用介導雙向信號轉(zhuǎn)導[48]。Ephrin B2在破骨細胞表面表達，與成骨細胞膜表面蛋白EPHB4結(jié)合。反向信號傳導（成骨細胞到破骨細胞）由EPHB4介導的Ephrin B2激活啟動，并通過阻斷破骨細胞中C-FOS/NFATC1通路來抑制破骨細胞分化。在前向信號（破骨細胞到成骨細胞）中，Ephrin B2介導的EPHB4激活促進成骨細胞分化并抑制細胞凋亡[49]。類似地，成骨細胞中EPHB4的過表達會增加轉(zhuǎn)基因小鼠模型中的骨量[47]。

3.3.5 信號素4D

信號素4D（ semaphorin 4D, SEMA4D）是一種軸突引導分子，也在破骨細胞中表達。破骨細胞衍生的SEMA4D與成骨細胞表面的受體 (plexin-B1) 結(jié)合，抑制成骨細胞分化。缺乏SEMA4D的小鼠骨量增加，骨形成活動增加，骨強度增強。Plexin-B1缺陷小鼠也顯示出與Sema4d相似的骨表型-缺陷小鼠，表明 SEMA4D和Plexin-B1處于同一途徑中，從機制上講SEMA4D與PLXNB1的結(jié)合會激活小G蛋白調(diào)控因子（GTPase RHOA），然后通過減弱IGF-1信號傳導來抑制成骨細胞分化[50]。施用抗 SEMA4D抗體可防止絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥小鼠模型中的骨質(zhì)流失并促進骨形成而不影響破骨細胞介導的骨吸收，這表明SEMA4D是骨質(zhì)疏松癥或其他低骨量疾病的潛在治療靶點。

4 總結(jié)和展望

骨重建周期研究的主要目的是探究骨吸收與骨形成之間的偶聯(lián)關(guān)系，新的重建模型完善了逆轉(zhuǎn)期的存在和作用機制。在重建的起點，原發(fā)破骨細胞激活的局部逆轉(zhuǎn)細胞具有分解代謝表型；逆轉(zhuǎn)細胞通過BLC增殖、冠層細胞增殖、血管周細胞遷移等途徑逐漸募集，由逆轉(zhuǎn)細胞激活的繼發(fā)破骨細胞成為重建周期整體吸收的主要貢獻者；逆轉(zhuǎn)細胞的密度隨時間逐漸增加，失去分解代謝特性，轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒毎芏鹊暮铣纱x表型，超過臨界細胞密度時開始成骨；說明逆轉(zhuǎn)細胞募集率是關(guān)閉骨吸收和啟動骨合成的關(guān)鍵。新模型也證明了逆轉(zhuǎn)期延遲偶聯(lián)或去偶聯(lián)，造成的“缺乏骨形成的啟動”比“骨形成開始后形成幅度低”對骨丟失的影響更大。偶聯(lián)因子作用各異，甚至其作用是矛盾的，用原有的吸收與形成模型難以解釋，通過骨重建模型揭示逆轉(zhuǎn)期的作用，并對逆轉(zhuǎn)期涉及的細胞間分子機制的深入了解，必將使我們更清楚地理解調(diào)節(jié)吸收和形成之間微妙而關(guān)鍵的平衡因素。這些在人類骨骼中的新發(fā)現(xiàn)，將對過度骨質(zhì)丟失或增加相關(guān)的骨骼疾病的發(fā)病機制和未來的治療研究做出貢獻。