於懷龍，張秀華，邵華榮，劉英梅，張小剛，郭新艷，劉 飛

（山東省藥學(xué)科學(xué)院 山東省生物藥物重點實驗室 山東省多糖類藥物工程實驗室 多糖類藥物發(fā)酵與精制國家地方聯(lián)合工程實驗室，山東 濟南 250101）

骨質(zhì)疏松癥是一種常見的骨骼疾病，影響著全球約2億患者，世界衛(wèi)生組織將骨質(zhì)疏松癥定義為“以骨量低和骨組織微結(jié)構(gòu)退化為特征的進行性系統(tǒng)性骨骼疾病”[1]。骨質(zhì)疏松癥分為兩類：原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥和繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥，原發(fā)性骨質(zhì)疏松是隨著年齡的增長而發(fā)生的一種退行性病變，繼發(fā)性骨質(zhì)疏松是因為某種疾病或其他原因而導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松[2]。骨質(zhì)疏松癥治療需要以個體為基礎(chǔ)，綜合考慮給藥方案的安全性、有效性和成本，以達到預(yù)期的療效[3]。因此了解骨質(zhì)疏松癥的分子機制對于開發(fā)有效的治療方案非常重要。

人體正常骨重建進程中，成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成與破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收處于動態(tài)平衡狀態(tài)，以維持骨代謝中正常的骨穩(wěn)態(tài)[4]，而骨質(zhì)疏松患者中這種平衡被打破，破骨細(xì)胞活性超過成骨細(xì)胞，導(dǎo)致骨吸收增加，骨皮質(zhì)變薄，骨小梁消失，骨質(zhì)變差，進而易引發(fā)脊柱和髖部及長骨等部位骨折。為了維持骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)，需要多種因子、細(xì)胞和通路共同參與，以協(xié)調(diào)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的功能[5]。本文總結(jié)了成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞調(diào)控骨重塑的分子機制，以及治療骨質(zhì)疏松癥的靶點，為骨質(zhì)疏松癥藥物的開發(fā)提供參考。

1 骨重塑

骨重塑是破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞分別獨立降解舊骨和形成新骨的過程，這個過程對人體骨內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定至關(guān)重要，它涉及骨形成和骨吸收的平衡協(xié)調(diào)，以支持骨量和全身礦物質(zhì)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。骨重塑可分為5個階段：激活期、骨吸收期、逆轉(zhuǎn)期、成骨期和終止期[6]，這些過程在骨架內(nèi)的多個位置同時但異步進行?？刂破乒羌?xì)胞骨吸收和成骨細(xì)胞骨形成的重要分子信號包括：核因子κB（NFκB）、NF-κB受體激活劑（receptor activator of NFκB，RANK）、NF-κB受體激活劑配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）、破骨細(xì)胞形成抑制因子（osteoclastogenesis inhibitory factor，OPG）和典型的Wnt信號通路等。同時該過程還受旁分泌調(diào)節(jié)因子（如細(xì)胞因子、生長因子、前列腺素）和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)因子[如甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）、降鈣素、維生素D、糖皮質(zhì)激素、生長激素和性激素]的調(diào)節(jié)[7]。轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）和RANKL等局部調(diào)節(jié)因子，和維生素D、鈣、甲狀旁腺激素、性激素等系統(tǒng)調(diào)節(jié)因子[6]，共同維持人體骨骼局部和全身內(nèi)環(huán)境平衡穩(wěn)定。

2 成骨細(xì)胞相關(guān)分子生物學(xué)信號

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。成骨細(xì)胞分化分為3個不同的階段：骨祖細(xì)胞、前成骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞[8]。骨祖細(xì)胞的形成標(biāo)志是轉(zhuǎn)錄因子 SRY相關(guān)盒基因9（SRY related box-9，Sox9）的表達，然后骨祖細(xì)胞隨著runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（runt-related transcription factor 2，RUNX2）在其細(xì)胞中的表達，向成骨細(xì)胞發(fā)育[9]。成熟階段的前成骨細(xì)胞受Wnt/β-連環(huán)蛋白（Wnt/β-catenin）信號誘導(dǎo)表達成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子Osterix（Osx），該因子和RUNX2是成熟成骨細(xì)胞形成的標(biāo)志[9]。在骨骼維護的過程中成骨細(xì)胞還表達分泌其他信號分子，如骨鈣素、RANKL、OPG、Osx、增強子結(jié)合蛋白、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（bone morphogenetic protein 2，BMP2）、叉頭盒蛋白O（forkhead box protein O，F(xiàn)oxO）和核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）等，這些分子通過信號通路嚴(yán)格控制骨重塑過程。

2.1 Wnt信號通路中相關(guān)分子生物學(xué)信號

Wnt/β-catenin信號通路是一個進化上保守的細(xì)胞通訊系統(tǒng)，在干細(xì)胞更新、細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化中起著重要作用。Wnt信號通路可分為兩種途徑：典型的β-catenin依賴性途徑和非典型的β-catenin非依賴性途徑。遺傳或表觀遺傳變化降低或過度激活Wnt/β-catenin信號可導(dǎo)致人類疾病，如骨質(zhì)疏松癥[10]。Wnt蛋白是分泌型糖蛋白家族的成員，在成骨細(xì)胞分化過程中起著關(guān)鍵作用，Wnt10a和Wnt10b的過度表達可通過典型的β-catenin依賴途徑極大地穩(wěn)定β-catenin，刺激細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，并抑制脂肪生成。Wnt6相較Wnt10a和Wnt10b刺激成骨細(xì)胞生成的作用較弱，但研究顯示W(wǎng)nt6基因敲除會增強前脂肪細(xì)胞分化，削弱成骨細(xì)胞生成[11]。

Wnt 信號通路受分泌型卷曲相關(guān)蛋白（secreted frizzled-related protein，sFRP）、Dickkopf-1（DKK1）和硬化蛋白等抑制劑調(diào)節(jié)。sFRP作為Wnt的誘餌受體，能結(jié)合Wnt和卷曲（frizzled，F(xiàn)z）受體以干擾Wnt信號傳導(dǎo)。低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（low density lipoprotein receptor related protein，LRP）廣泛表達于細(xì)胞表面的分子，是Wnt蛋白的共受體，研究顯示LRP5基因表達的缺失或增加影響著骨骼的形成，能導(dǎo)致骨質(zhì)疏松或骨質(zhì)增生[12]。DKK1能通過與低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6（LRP5/6）的BP1和BP3結(jié)構(gòu)域結(jié)合，并與跨膜蛋白Kremen1/2形成復(fù)合物，增加LRP5/6的內(nèi)化，從而抑制經(jīng)典Wnt途徑，減少骨量生成。硬化蛋白同樣可通過與LRP5/6及LRP4受體相關(guān)蛋白的BP1結(jié)構(gòu)域結(jié)合，阻斷經(jīng)典Wnt信號途徑，抑制新骨形成[13]。Jia等[14]已證實硬化蛋白抑制劑對骨合成代謝的調(diào)控非常有效，可增加骨形成和骨密度，并降低患者骨折風(fēng)險。

2.2 RUNX2

RUNX2是轉(zhuǎn)錄因子RUNX家族的一員，參與成骨細(xì)胞分化、軟骨細(xì)胞成熟及破骨細(xì)胞生成等骨骼形態(tài)發(fā)生過程。RUNX2對于成骨細(xì)胞的成熟，以及膜內(nèi)和軟骨內(nèi)的骨化至關(guān)重要，RUNX2的表達是間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化的充分必要條件[15]。RUNX2能調(diào)控眾多因子轉(zhuǎn)錄，如在成骨細(xì)胞中RUNX2可通過調(diào)節(jié)Osx的表達，誘導(dǎo)前骨細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化[16]；調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞生長因子受體（fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR）2和FGFR3的表達，促進成骨細(xì)胞和祖細(xì)胞的增殖[17]。RUNX2還可通過結(jié)合啟動子或增強子的核心位點來調(diào)節(jié)骨鈣蛋白、Osx蛋白、骨唾液酸蛋白（bone sialoprotein，BSP）和T細(xì)胞受體增強子等不同基因的轉(zhuǎn)錄，完成間充質(zhì)細(xì)胞對成骨細(xì)胞系發(fā)育的控制作用[18]。但RUNX2的過度表達會抑制成骨細(xì)胞的成熟，降低I型膠原和骨鈣蛋白的表達，導(dǎo)致成骨細(xì)胞停滯在未成熟階段[19]。

2.3 骨鈣素

骨鈣素，也稱為骨γ-羧基谷氨酸蛋白，是一種由成骨細(xì)胞分泌的非膠原、維生素K依賴性蛋白[20]。骨鈣素合成后在17，21，24 3個位點進行谷氨酸羧基化修飾，修飾后的骨鈣素可與游離的鈣離子和羥基磷灰石結(jié)合，通過與I型膠原相互作用來維持骨的結(jié)構(gòu)特性。間充質(zhì)干細(xì)胞中骨鈣素基因缺失會延遲骨礦物質(zhì)的成熟，降低骨中鈣和羥基磷灰石含量，引起骨質(zhì)疏松。

2.4 Osx

Osx 是一種鋅指蛋白，屬特異性蛋白（specifieity protein，Sp）/ Krüppel樣因子（KLF）[21]，與成骨細(xì)胞分化和骨形成有關(guān)，是成熟的成骨分化所必須的因子，可觸發(fā)未成熟的成骨細(xì)胞分化為成熟的成骨細(xì)胞最終分化為骨細(xì)胞[22]。Nakashima等[23]證實在Osx缺失的小鼠中，間充質(zhì)細(xì)胞無法沉積骨基質(zhì)，骨膜中的細(xì)胞也無法分化為成骨細(xì)胞。在成人骨中，成骨細(xì)胞中Osx的失活降低了腰椎的骨密度和骨形成率，減少了長骨長度，使皮質(zhì)骨更薄、更多孔，但未成熟小梁骨增加。雖然骨骼中的Osx失活會在成骨細(xì)胞中產(chǎn)生功能缺陷，但不會影響成骨細(xì)胞增殖或破骨細(xì)胞形成[24]。Lee等[25]發(fā)現(xiàn)敲除MC3T3-E1成骨細(xì)胞中的Osx基因，成骨細(xì)胞的細(xì)胞分化和結(jié)節(jié)形成顯著減少。Osx基因的敲除使15個與細(xì)胞分化相關(guān)的基因上調(diào)，2個基因下調(diào)， 15個上調(diào)基因中，原纖維蛋白2和骨膜蛋白的表達顯著增加，表明原纖維蛋白2和骨膜蛋白可作為Osx在成骨細(xì)胞分化中的候選靶點[26]。

2.5 BMP2

BMP是屬于TGF-β超家族的生長因子，可促進間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，目前已鑒定出的BMP有20多種，它們不僅可促進骨的形成，在心臟生成、神經(jīng)生成、眼睛形成及脂肪生成和軟骨生成中也發(fā)揮著重要作用[27]。目前的研究已顯示BMP2和BMP4在成骨細(xì)胞分化中是必不可少的，被認(rèn)為具有改善患者骨折愈合治療效果的潛力。在Dkk1過度表達和Ctnnb1（編碼β-catenin基因）條件性敲除的情況下，BMP2誘導(dǎo)異位骨形成的功能被拮抗，BMP2可能通過上調(diào)LRP5蛋白表達和穩(wěn)定β-catenin蛋白誘導(dǎo)成骨細(xì)胞定向分化與增殖[28-29]。且BMP2還與機械刺激信號相互作用，最終作用于Hippo信號通路的重要轉(zhuǎn)錄因子YAP/TAZ（原癌基因Yes相關(guān)蛋白/轉(zhuǎn)錄共激活因子），激活成骨基因并驅(qū)動成骨分化，參與骨軟骨生長發(fā)育及其重建過程，加速骨缺損修復(fù)[30-31]。

2.6 FoxO

FoxO是一種轉(zhuǎn)錄因子，主要參與細(xì)胞凋亡、DNA修復(fù)和清除活性氧自由基過程。哺乳動物中FoxO包括4個成員：FoxO1、FoxO3、FoxO4和FoxO6，其中FoxO1在骨骼肌中表達豐富，F(xiàn)oxO3在骨骼中也有表達，在成骨細(xì)胞中發(fā)揮重要作用。據(jù)報道FoxO功能喪失或增強可顯著改變骨細(xì)胞功能和細(xì)胞間信號傳導(dǎo)，其功能障礙可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥或其他骨骼疾病[32]。FoxO對成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞均有影響，在成骨細(xì)胞中，F(xiàn)oxO可與骨鈣素基因啟動子結(jié)合，抑制骨鈣素的表達，并與RUNX2結(jié)合，抑制其活性，從而使骨細(xì)胞數(shù)量減少。在破骨細(xì)胞中，F(xiàn)oxO通過磷酸化引起轉(zhuǎn)錄激活，直接促進破骨細(xì)胞的凋亡。FoxO也可通過成骨細(xì)胞間接影響破骨細(xì)胞，表現(xiàn)在FoxO可抑制Wnt信號傳導(dǎo)，同時增加成骨細(xì)胞系中骨保護素表達，阻斷RANK與RANKL之間的相互作用，減少破骨細(xì)胞的分化與成熟[33]。Iyer等[34]研究表明在I型糖尿病小鼠模型中，敲除成骨細(xì)胞、祖細(xì)胞中的FoxO1、3和4，可減輕松質(zhì)骨的強度下降。Teixeira等[35]也發(fā)現(xiàn)在成骨刺激劑的影響下，小鼠間充質(zhì)細(xì)胞FoxO1表達和活性均有所增加，進而刺激成骨標(biāo)志物如RUNX2、堿性磷酸酶和骨鈣素的表達，促進間充質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化。

2.7 Nrf2

Nrf2是重要的抗氧化轉(zhuǎn)錄因子，可激活并調(diào)控下游抗氧化蛋白解毒酶，是治療多種疾病的潛在靶點[36]。研究表明，Nrf2作為一種抗氧化應(yīng)激因子，在骨發(fā)育代謝中也有重要作用，主要抑制成骨細(xì)胞中RUNX2的轉(zhuǎn)錄活性，負(fù)性調(diào)節(jié)RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成[37]。Pan等[38]發(fā)現(xiàn)服用阿齊沙坦可抑制絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/NF-κB信號通路，改善卵巢切除（OVX）引起的骨質(zhì)疏松癥，并降低體內(nèi)活性氧水平，抑制氧化應(yīng)激。Nrf2沉默可逆轉(zhuǎn)阿齊沙坦對MAPK/NF-κB信號通路的抑制作用，這可能成為治療破骨細(xì)胞過度激活引起骨質(zhì)疏松癥的新靶點。

2.8 AP-1

活化蛋白1（activator protein 1，AP-1）是骨骼發(fā)育中的重要調(diào)節(jié)因子，對于成骨細(xì)胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，TGF-β、甲狀旁腺激素和1, 25二羥基維生素D均可誘導(dǎo)激活A(yù)P1[39]。AP-1主要由Jun蛋白家族、Fos蛋白家族、轉(zhuǎn)錄激活因子（activating transcription factor，ATF）及J結(jié)構(gòu)域蛋白（J domain-containing protein，JDP）亞家族組成, 亞家族單體以同源或異源二聚體的形式結(jié)合DNA靶序列，參與靶基因調(diào)節(jié)。在骨形成方面，AP1中的Fosb優(yōu)先與Runx2啟動子中的成骨細(xì)胞特異性增強子Ce1結(jié)合，促進成骨細(xì)胞的分化與形成，但Fosb短異構(gòu)體ΔFosb則會導(dǎo)致骨硬化的發(fā)生[40]。同樣，F(xiàn)os樣抗原1（FOSL1），也稱為Fos相關(guān)抗原1（FRA1）的過表達也會加速成骨祖細(xì)胞向成骨細(xì)胞的分化，從而導(dǎo)致骨硬化[41]。

2.9 Sox9

Sox9是SRY（雄性性別決定基因）相關(guān)基因家族中的轉(zhuǎn)錄因子，也是骨祖細(xì)胞形成的重要標(biāo)志，對骨細(xì)胞形成起到至關(guān)重要的作用。Kuwahara等[42]研究發(fā)現(xiàn)Sox9陽性祖細(xì)胞可協(xié)調(diào)小鼠肋骨的大規(guī)模再生，促進骨修復(fù)。Julian[43]也發(fā)現(xiàn)Sox9可促進肥大軟骨細(xì)胞中成骨細(xì)胞相關(guān)基因的表達，并促進這些細(xì)胞隨后轉(zhuǎn)分化為成骨細(xì)胞。人體SOX9基因突變會導(dǎo)致患者個體天生具有骨骼缺陷，如小下頜/小頜畸形、侏儒癥和其他骨骼畸形。通常，整個成年期Sox9的表達可持續(xù)維持軟骨和骨骼的發(fā)育[43]。

2.10 osteolectin與FAP

骨凝集素（osteolectin）可逆轉(zhuǎn)骨質(zhì)疏松癥相關(guān)的骨丟失，可作為成纖維細(xì)胞活化蛋白（fibroblast activation protein，F(xiàn)AP）的內(nèi)源性抑制劑促進骨礦化。研究證實osteolectin陽性細(xì)胞是一種具有成骨功能的成骨祖細(xì)胞，可促進骨髓中的干細(xì)胞形成新骨[44]。研究人員用切除卵巢的小鼠模擬絕經(jīng)后婦女骨質(zhì)疏松癥，經(jīng)osteolectin治療的小鼠骨量顯著增加[45]。岳銳等[46]利用體外表達的小鼠osteolectin進行免疫沉淀發(fā)現(xiàn)其互作蛋白FAP，研究發(fā)現(xiàn)FAP對幼鼠骨骼發(fā)育無影響，但FAP缺失可顯著改善小鼠衰老過程中四肢松質(zhì)骨體積減少的癥狀，使小鼠的松質(zhì)骨礦物質(zhì)沉積率和骨形成率顯著增加，成骨細(xì)胞也呈增加趨勢，破骨細(xì)胞則顯著減少[46]。抑制FAP活性可促進骨生成并抑制骨吸收，因此其有望成為治療骨質(zhì)疏松癥的新型潛在藥物靶標(biāo)。

3 破骨細(xì)胞相關(guān)分子生物學(xué)信號

破骨細(xì)胞是由骨髓中的髓系祖細(xì)胞分化而成的單核巨噬細(xì)胞相互融合形成的多核巨細(xì)胞，其主要功能是骨吸收。破骨細(xì)胞起源于造血細(xì)胞，可被巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）和RANKL激活，M-CSF主要促進破骨細(xì)胞前體的增殖，而RANKL則促進破骨細(xì)胞前體向成熟破骨細(xì)胞的分化。

3.1 OPG/RANKL/RANK系統(tǒng)

OPG是一種分泌型糖蛋白，其主要作用是抑制破骨細(xì)胞的形成和骨吸收[47-48]。RANKL又叫骨保護蛋白配體，是一種II型跨膜蛋白，由成骨細(xì)胞和其他基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生[49]。NF-κB受體活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK）是RANKL的唯一受體，RANK與RANKL結(jié)合后可促進破骨細(xì)胞生成，發(fā)揮破骨作用[50]。

OPG/RANKL/RANK系統(tǒng)共同構(gòu)成了對破骨細(xì)胞分化、活化與凋亡的調(diào)節(jié)關(guān)系，表現(xiàn)在RANK和OPG競爭性與RANKL結(jié)合，調(diào)控破骨細(xì)胞生理過程。當(dāng)刺激骨吸收的因子作用于成骨細(xì)胞時，會誘導(dǎo)RANKL的表達，RANK作為RANKL的唯一受體與其結(jié)合，經(jīng)過一系列級聯(lián)反應(yīng)促使破骨細(xì)胞分化成熟。而OPG為RANK/RANKL的誘餌受體，可競爭性地與RANKL結(jié)合，從而抑制RANK受體與RANKL配體的結(jié)合，進而抑制破骨細(xì)胞的分化，最終誘導(dǎo)破骨細(xì)胞凋亡。Ozaki等[51]的研究也證實了這一結(jié)論。在OPG基因敲除小鼠模型中，RANKL阻滯劑WP9QY（W9）肽通過抑制RANK與RANKL的結(jié)合，抑制破骨細(xì)胞生成，同時增強Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)，增加成骨細(xì)胞生成，恢復(fù)牙槽中丟失的骨量。

3.2 組織蛋白酶K

組織蛋白酶K（cathepsin K）屬于木瓜蛋白酶樣半胱氨酸蛋白酶家族，在破骨細(xì)胞中高度表達。當(dāng)破骨細(xì)胞被激活時，駐留在破骨細(xì)胞溶酶體中的組織蛋白酶K被釋放到再吸收腔隙中，引發(fā)骨再吸收。骨骼中含30 %礦化有機基質(zhì)，有機成分主要由I型膠原組成，I型膠原能抵抗基質(zhì)金屬肽酶9（matrix metallopeptidase 9，MMP-9）和絲氨酸蛋白酶等蛋白酶的水解，而組織蛋白酶K能有效分解膠原和任何羧基端肽，形成膠原單體，因此是骨吸收的重要標(biāo)志物和理想的治療靶點[52]。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)組織蛋白酶K被抑制時，破骨細(xì)胞的骨吸收活性也被抑制，導(dǎo)致骨密度增加[53]。常用的組織蛋白酶K抑制劑包括Balicatib、Odanacatib和2H-吡喃-4-丙酸，與其他骨吸收抑制劑不同，它們抑制破骨細(xì)胞的活性，而非減少數(shù)量[54]。

3.3 OPN

骨橋蛋白（osteopontin，OPN）是一種多功能、分泌型糖蛋白，是介導(dǎo)骨組織細(xì)胞與骨基質(zhì)間的橋接，廣泛參與骨相關(guān)疾病及骨質(zhì)重塑過程，具有多種生物學(xué)活性。OPN可調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的黏附、增殖和遷移，促進骨代謝和體內(nèi)平衡，與各種骨疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，如骨肉瘤、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)疏松[55]。OPN通過影響體內(nèi)白介素10（IL-10）、IL-12、IL-3、干擾素γ（IFN-γ）、整合素αvβ3、NFκB、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞的分泌水平發(fā)揮作用，并影響硫酸乙酰肝素蛋白受體（CD44）[56]。對破骨細(xì)胞的作用方面，OPN主要通過刺激CD44和αvβ3介導(dǎo)的細(xì)胞信號傳導(dǎo)促進破骨細(xì)胞生成，并促進足小體的形成、破骨細(xì)胞存活和破骨細(xì)胞運動[57]。

3.4 M-CSF

M-CSF及其受體CSF-1R（又稱為c-FMS）對破骨細(xì)胞發(fā)揮重要作用，M-CSF缺陷和c-FMS缺陷小鼠都患有骨骼生長遲緩和骨質(zhì)疏松癥[58]。c-FMS需要與αvβ3整合素協(xié)同以驅(qū)動破骨細(xì)胞功能，整合素β3基因敲除小鼠由于破骨細(xì)胞的功能缺陷導(dǎo)致骨量增加。重要的是， c-FMS和αvβ3整合素除了在破骨細(xì)胞活性中的獨特作用外，這兩個因子在骨吸收中也發(fā)揮協(xié)同作用[59]，也可刺激破骨細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)所必需的C-末端Src蛋白（c-Src），調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架重排[60]。Zur等[61]使用雙特異性抑制劑同時靶向c-FMS和αvβ3整合素，協(xié)同破骨細(xì)胞促進骨吸收，為治療骨質(zhì)疏松癥和其他骨疾病提供了新的方向。

3.5 PI3K/Akt信號通路

蛋白激酶B/糖原合成酶激酶3β/T細(xì)胞核因子1蛋白（Akt/GSK-3β/NFATc1）信號通路在細(xì)胞骨架分布、細(xì)胞遷移、細(xì)胞存活和細(xì)胞分化中起到積極調(diào)控作用。Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，在細(xì)胞存活和凋亡中起重要作用，Akt可促進GSK-3β/NFATc1的表達以誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化。研究發(fā)現(xiàn)RANKL誘導(dǎo)破骨細(xì)胞生成過程中，依賴于PI3K/Akt信號通路對NFATc1的調(diào)控。過度表達的Akt增加了非活性形式GSK-3β和NFATc1的形成，但過表達活性形式的GSK-3β能下調(diào)NFATc1的表達，減少破骨細(xì)胞的形成[62]。

4 性激素

雌激素和雄激素分別通過雌激素受體（estrogen receptor，ER）α，β及雄激素受體（androgen receptor，AR）發(fā)揮骨保護作用[63]，人體中性激素分泌失衡會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥。雌激素是男性和女性骨代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在骨襯細(xì)胞中靶向調(diào)節(jié)RANKL的表達以此控制骨轉(zhuǎn)換[64]。雌激素影響骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞，具有抑制骨重塑、減少骨吸收和維持骨形成的作用。研究表明OVX大鼠模型中雌激素缺乏會增加皮質(zhì)骨的孔隙度，減少骨體積分?jǐn)?shù)和骨小梁數(shù)量，增強脛骨近端骨小梁分離，降低骨強度[65]。促炎細(xì)胞因子IL-1、IL-6、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）、M-CSF和前列腺素E2（PGE2）能增加骨髓中破骨細(xì)胞前體的數(shù)量導(dǎo)致骨吸收增加，雌激素會降低這些因子表達水平并抑制過度骨吸收造成的骨質(zhì)疏松。研究表明AR是雄激素抑制破骨細(xì)胞生成的關(guān)鍵因子，AR缺陷型雄性小鼠血清睪酮水平降低導(dǎo)致松質(zhì)骨體積、骨小梁和皮質(zhì)骨量減少，骨轉(zhuǎn)換和骨吸收增強，而上調(diào)AR缺陷小鼠成骨細(xì)胞中AR的水平可促進RANKL的表達，進而促進破骨細(xì)胞生成[66]。雌性小鼠的AR缺失并不影響骨丟失，且AR缺失雌性小鼠的破骨細(xì)胞表面或骨微結(jié)構(gòu)未受影響，表明破骨細(xì)胞的作用并不依賴AR[67]。骨生物學(xué)信號與生殖信號之間的關(guān)系不僅限于雌激素和雄激素，還包括kisspeptin、促性腺激素釋放激素、促卵泡激素、黃體生成激素、催乳素、孕酮、抑制素、激活素和松弛素等[68]。目前亟需在基礎(chǔ)和臨床研究上取得有關(guān)生殖激素在骨生理學(xué)中作用的突破性進展，為骨質(zhì)疏松癥的治療提供新的方向。

5 總結(jié)與展望

成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子激動或抑制其他細(xì)胞，調(diào)節(jié)骨重塑進程，維持骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)。這些細(xì)胞因子影響骨形成或骨吸收，或兩者兼有。其水平的異常抑制或促進骨形成或吸收，可能導(dǎo)致骨骼疾病，包括骨質(zhì)疏松癥。深入了解骨細(xì)胞功能背后的分子機制有助于理解骨質(zhì)疏松癥的生物學(xué)機制，從而開發(fā)針對不同病因的治療方法。目前針對患者骨質(zhì)疏松癥的靶向藥物多用于減少骨吸收或增加骨形成，如抗吸收雙膦酸鹽（bisphosphonate，BP）類藥物、雌激素、選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑（selective estrogen receptor modulator，SERM）、denosumab和odanacatib；以破骨細(xì)胞為靶點，旨在改善骨形成的代謝類藥物：甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）和PTH相關(guān)肽（PTHrP）。由于骨質(zhì)疏松癥在人與人之間存在病理生理差異，藥物治療可能會產(chǎn)生不必要的副作用。目前研究發(fā)現(xiàn)不同非編碼RNA，如micro、lnc和circ RNA，在調(diào)節(jié)骨細(xì)胞存活、增殖、分化和凋亡方面起著重要的作用，可作為改善骨健康的新靶點。外泌體在骨質(zhì)疏松癥發(fā)生發(fā)展中也起著關(guān)鍵作用，多有報道，然而體內(nèi)靶向給藥仍是基因治療學(xué)中一個具有挑戰(zhàn)性的課題，需進一步研究。