[摘要] 硬組織發(fā)育是生物機(jī)體發(fā)育過(guò)程中的重要組成部分，小整聯(lián)蛋白結(jié)合配體N端聯(lián)結(jié)糖蛋白家族在硬組織發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，如：促進(jìn)干細(xì)胞的成牙本質(zhì)分化或成骨分化，調(diào)控成牙本質(zhì)細(xì)胞或成骨細(xì)胞的基因表達(dá)等。編碼小整聯(lián)蛋白結(jié)合配體N端聯(lián)結(jié)糖蛋白家族的基因發(fā)生突變可引起硬組織礦化異常，導(dǎo)致如低血磷性佝僂病、牙本質(zhì)發(fā)育不全等多種疾病。近年來(lái)，學(xué)者們對(duì)該蛋白家族在硬組織發(fā)育中的調(diào)控作用開(kāi)展了深入研究，揭示了該蛋白家族的主要分子調(diào)控機(jī)制，加深了對(duì)其作用及機(jī)制的認(rèn)知。因此，本文對(duì)小整聯(lián)蛋白結(jié)合配體N端聯(lián)結(jié)糖蛋白家族在生物硬組織發(fā)育中的調(diào)控作用及其機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)和綜述。

[關(guān)鍵詞] 小整聯(lián)蛋白結(jié)合配體N端聯(lián)結(jié)糖蛋白家族； 硬組織； 生物礦化

[中圖分類(lèi)號(hào)] R394.1 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/gjkq.2024057

硬組織是指生物體內(nèi)通過(guò)生物礦化而形成的組織，是介于無(wú)機(jī)物和有機(jī)物之間的特殊物質(zhì)，主要包括牙齒和骨。硬組織在人體中扮演著重要的角色，對(duì)維持人體的正常生理功能和形態(tài)具有重要意義，其中牙齒具有咀嚼、輔助發(fā)音和保持面部外形等重要作用，而骨具有支撐身體、保護(hù)內(nèi)部器官和參與造血等重要作用。硬組織的發(fā)育是生物機(jī)體發(fā)育過(guò)程中的重要組成部分。明確硬組織發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制對(duì)探究牙本質(zhì)發(fā)育不良、牙本質(zhì)發(fā)育不全、低血磷性佝僂病、骨質(zhì)疏松癥、腫瘤相關(guān)性低磷性骨軟化癥等疾病的發(fā)病機(jī)制、早期篩查與診療策略的制定都具有重要的參考價(jià)值。小整聯(lián)蛋白結(jié)合配體N端聯(lián)結(jié)糖蛋白（smallintegrin-binding ligand N-linked glycoprotein， SIBLING）家族是主要存在于骨和牙本質(zhì)的細(xì)胞外基質(zhì)中的一種非膠原蛋白，在硬組織的發(fā)育、礦化和穩(wěn)態(tài)維持中發(fā)揮著重要作用[1]，其編碼基因發(fā)生突變或缺失會(huì)導(dǎo)致生物硬組織發(fā)育和礦化異常[2-5]。研究[6]發(fā)現(xiàn)：SIBLING蛋白家族的某些成員也存在于腎、乳腺、涎腺等軟組織中，在軟組織發(fā)育和修復(fù)、免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)等方面發(fā)揮調(diào)控作用，但總體來(lái)看，目前對(duì)其在軟組織中的具體作用機(jī)制和功能的認(rèn)識(shí)還不夠系統(tǒng)，對(duì)該蛋白家族成員的研究主要集中在硬組織。隨著基因編輯技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái)學(xué)者們對(duì)該蛋白家族在硬組織發(fā)育中的調(diào)控作用尤其是具體分子調(diào)控機(jī)制開(kāi)展了大量研究，獲得了豐富的研究成果，揭示了該蛋白家族的主要分子調(diào)控機(jī)制。有鑒于此，本文對(duì)SIBLING蛋白家族在硬組織發(fā)育中調(diào)控作用的研究進(jìn)展作一系統(tǒng)性總結(jié)和綜述。

1 SIBLING 蛋白家族的組成和結(jié)構(gòu)

關(guān)于SIBLING蛋白家族的組成，存在不同的觀念。近年來(lái)，多數(shù)學(xué)者[7-8]認(rèn)為SIBLING蛋白家族成員包括以下5個(gè)成員：牙本質(zhì)涎磷蛋白（dentinsialophosphoprotein，DSPP）、牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白1 （dentin matrix protein 1， DMP1）、骨橋蛋白（osteopontin， OPN）、骨涎蛋白（bone sialoprotein，BSP） 和基質(zhì)細(xì)胞外磷酸糖蛋白（matrix extracellularphosphoglycoprotein，MEPE）。

SIBLING蛋白家族成員幾乎沒(méi)有基因序列同源性，但都具有以下特征：1） 均含有一段RGD序列（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸，Arg-Gly-Asp），其通過(guò)與細(xì)胞表面整合素結(jié)合來(lái)促進(jìn)細(xì)胞黏附和細(xì)胞信號(hào)傳遞[7]； 2） 編碼基因均位于人染色體4q21和小鼠染色體5q上375 kb的區(qū)域；3） 編碼基因均顯示相似的外顯子結(jié)構(gòu)；4） 主要分布于牙本質(zhì)和骨組織的細(xì)胞外基質(zhì)中。所有家族成員都經(jīng)歷了類(lèi)似的翻譯后修飾，如磷酸化和糖基化，其功能與翻譯后修飾的程度密切相關(guān)。

此外，Rowe[8]的研究發(fā)現(xiàn)：SIBLING蛋白家族成員均含有一段在各物種間高度保守的酸性絲氨酸、天冬氨酸富集序列（acidic serine- and aspirate-rich motif，ASARM），即ASARM肽。該序列通過(guò)與X連鎖磷酸鹽調(diào)節(jié)基因（phosphate-regulatinggene with homologies to endopeptidase on the Xchromosome，PHEX） 的編碼蛋白（即PHEX酶）結(jié)合， 調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子23 （fibroblastgrowth factor-23，F(xiàn)GF23） 水平進(jìn)而參與調(diào)節(jié)礦化。不同家族成員降解后產(chǎn)生的ASARM肽對(duì)硬組織的礦化調(diào)控作用不同，MEPE和OPN降解后產(chǎn)生的ASARM肽抑制礦化，而DMP1和DSPP降解后產(chǎn)生的ASARM肽可能促進(jìn)礦化。SIBLING蛋白家族的這些共同特征提示該家族在機(jī)體硬組織生長(zhǎng)發(fā)育中起重要作用。

2 SIBLING 蛋白家族成員在硬組織發(fā)育中的調(diào)控作用

2.1 DSPP

DSPP主要分布于牙本質(zhì)中，在骨組織、肺、腎、唾液腺等器官中也有少量分布，目前的研究[9]表明其主要對(duì)牙發(fā)育發(fā)揮調(diào)控作用。研究[10]表明，生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中缺乏DSPP將會(huì)導(dǎo)致牙本質(zhì)發(fā)育不良（dentin dysplasia，DD） 和牙本質(zhì)發(fā)育不全（dentinogenesis imperfecta，DGI） 等以牙本質(zhì)形成異常為特征的牙體硬組織疾病。

DSPP需要被特定蛋白酶水解為牙本質(zhì)磷蛋白（dentin phosphoprotein，DPP） 和牙本質(zhì)涎蛋白（dentin sialoprotein，DSP） 后才能在生物體內(nèi)發(fā)揮對(duì)硬組織礦化的調(diào)控作用。DPP含有絲氨酸和天冬氨酸形成的特殊氨基酸序列，是鈣離子的高結(jié)合位點(diǎn)，此部位發(fā)揮誘導(dǎo)羥磷灰石晶體成核的作用。DPP與細(xì)胞外基質(zhì)中的Ⅰ型膠原結(jié)合后還可以調(diào)控羥磷灰石晶體的生長(zhǎng)和成熟。陳棟等[11]的研究證實(shí)：在體外條件下游離DPP抑制羥磷灰石晶體形成，但結(jié)合到人工支持物表面后低濃度時(shí)促進(jìn)羥磷灰石晶體形成，高濃度時(shí)抑制晶體形成和生長(zhǎng)，提示DPP對(duì)硬組織礦化發(fā)揮雙重調(diào)控作用，其與Ⅰ型膠原結(jié)合后形成一種新的三維結(jié)構(gòu)，可更好地結(jié)合鈣離子和磷酸鹽進(jìn)而促進(jìn)羥磷灰石晶體形成；隨礦化的進(jìn)行高濃度DPP與生長(zhǎng)的晶體結(jié)合，抑制晶體形成進(jìn)而影響晶體的大小、形狀。DPP同樣可作為信號(hào)分子，通過(guò)與整合素α5β3結(jié)合激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedprotein kinase，MAPK） 信號(hào)通路上調(diào)牙發(fā)育相關(guān)基因表達(dá)和相關(guān)細(xì)胞分化：DPP的RGD序列磷酸化黏著斑激酶，磷酸化后的黏著斑激酶激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶，使其易位進(jìn)入細(xì)胞核，激活轉(zhuǎn)錄因子Elk-1和下游基因的表達(dá)；或通過(guò)絲氨酸-天冬氨酸重復(fù)序列激活CaMKII-Smad1/5/8信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞分化和細(xì)胞外基質(zhì)礦化[12]。近來(lái)有研究[13]發(fā)現(xiàn)：DPP還可通過(guò)激活牙髓干細(xì)胞中的核轉(zhuǎn)錄因子-κB （nuclear factor kappa-B，NF-κB）信號(hào)通路，促進(jìn)其成牙向分化。此外，還有研究[14]發(fā)現(xiàn)：分泌DMP1和DSP但不分泌DPP的成牙本質(zhì)細(xì)胞形成的牙本質(zhì)不含牙本質(zhì)小管，提示DPP在牙本質(zhì)小管形成的復(fù)雜調(diào)控過(guò)程中發(fā)揮作用，但具體機(jī)制仍待進(jìn)一步的研究。

DSP是DSPP裂解產(chǎn)生的另一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，含NH2末端片段。DSP主要作為牙本質(zhì)形成初始階段的信號(hào)分子通過(guò)多個(gè)信號(hào)通路調(diào)控相關(guān)細(xì)胞分化和誘導(dǎo)礦化。一方面，DSP通過(guò)與整合素β6結(jié)合形成復(fù)合物，激活p-p38-pErk-Smad1/5/8信號(hào)通路正反饋上調(diào)DSPP表達(dá)并促進(jìn)成牙本質(zhì)細(xì)胞基因表達(dá)以及增殖和分化；另一方面，DSP通過(guò)與閉鎖蛋白（occludin，Ocln） 的胞外環(huán)2相互作用，激活Ocln-FAK信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的活性誘導(dǎo)牙源性干細(xì)胞或內(nèi)源性牙髓干細(xì)胞的成牙向分化、遷移，并分泌細(xì)胞外基質(zhì)為牙本質(zhì)形成提供條件[12]。

近年來(lái)，對(duì)DSPP的研究多集中在對(duì)其上游調(diào)控分子和信號(hào)調(diào)控通路的研究。DSPP的表達(dá)同樣受多個(gè)信號(hào)通路的調(diào)控。Wang等[15]發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1 （transforming growth factor- β1，TGF- β1） 表達(dá)下調(diào)后，Smad2/3信號(hào)通路的激活明顯減弱，DSPP表達(dá)顯著下調(diào)，并出現(xiàn)牙本質(zhì)形成障礙和干細(xì)胞成牙向分化受抑制，提示DSPP對(duì)牙發(fā)育的作用受到TGF- β1-Smad2/3 信號(hào)通路的調(diào)控。NF-κB信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、凋亡和分化等多種生物進(jìn)程，Shan等[16]發(fā)現(xiàn)：抑制NF-κB通路可顯著降低DSPP的表達(dá)水平，而激活NF-κB通路后DSPP呈現(xiàn)出高水平表達(dá)，提示NF-κB信號(hào)通路同樣參與調(diào)控DSPP的表達(dá)，進(jìn)而影響干細(xì)胞成牙向分化。既往研究表明Wnt蛋白和信號(hào)通路對(duì)牙發(fā)育至關(guān)重要，近來(lái)的研究[17]提示，雖然DSPP不直接參與激活Wnt信號(hào)通路，但DSPP的表達(dá)可能與Wnt信號(hào)通路的活性相關(guān)，共同參與調(diào)控牙本質(zhì)形成。此外，研究[18-20]發(fā)現(xiàn)：多種上游調(diào)控分子如周期蛋白2、消退素E1、轉(zhuǎn)錄因子B-box等，可以通過(guò)調(diào)控DSPP的表達(dá)影響干細(xì)胞成牙向分化。

過(guò)去認(rèn)為DSPP特異性地表達(dá)于牙齒，主要在牙發(fā)育中發(fā)揮作用， 但近年來(lái)的研究[5，21-22]表明DSPP缺乏也可導(dǎo)致骨組織礦化異常，出現(xiàn)骨發(fā)育不良、骨質(zhì)疏松等癥狀，提示DSPP在骨組織發(fā)育中同樣發(fā)揮調(diào)控作用，但其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步的研究。

2.2 DMP1

DMP1最初從大鼠前牙中被分離出來(lái)，在牙本質(zhì)中高表達(dá)，曾被認(rèn)為是牙本質(zhì)特異性蛋白，但隨后發(fā)現(xiàn)其在骨組織中的表達(dá)水平遠(yuǎn)高于在牙本質(zhì)的表達(dá)，在牙和骨組織的發(fā)育中均發(fā)揮重要調(diào)控作用[23]。

全長(zhǎng)DMP1不能促進(jìn)羥磷灰石晶體成核，但其裂解產(chǎn)生57 kd的C端片段是DMP1發(fā)揮生物學(xué)功能的活性肽段，可以直接與鈣離子結(jié)合促進(jìn)羥磷灰石晶體成核，進(jìn)而促進(jìn)硬組織礦化[23] 。除直接促進(jìn)晶體成核的作用外，DMP1也被認(rèn)為是在牙發(fā)育各階段調(diào)控成牙本質(zhì)細(xì)胞分化、牙本質(zhì)小管系統(tǒng)形成的重要調(diào)控分子[7]。

近年來(lái)，對(duì)DMP1在硬組織發(fā)育中調(diào)控作用的研究多圍繞其在常染色體隱性低血磷性佝僂?。╝utosomal recessive hypophosphatemic rickets，ARHR） 發(fā)生發(fā)展中的作用展開(kāi)。有研究發(fā)現(xiàn)：FGF23高表達(dá)會(huì)抑制成骨細(xì)胞分化，進(jìn)而導(dǎo)致骨組織發(fā)育、礦化障礙。DMP1可以通過(guò)抑制FGF23在成骨細(xì)胞中的表達(dá)，促進(jìn)其向骨細(xì)胞的分化和基因表達(dá)。具體來(lái)說(shuō)，DMP1 的C端片段通過(guò)ASARM肽與PHEX酶結(jié)合，通過(guò)RGD序列和整合素αvβ3結(jié)合，抑制骨細(xì)胞膜上成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體1的激活進(jìn)而抑制Ca2+-CaN-NFAT信號(hào)通路的激活，降低FGF23的表達(dá)水平以促進(jìn)成骨細(xì)胞正常分化和骨組織生物礦化[24]。因此，DMP1基因功能喪失將增強(qiáng)FGF23轉(zhuǎn)錄水平，DMP1缺失導(dǎo)致硬組織發(fā)育、礦化障礙，F(xiàn)GF23高表達(dá)也會(huì)導(dǎo)致骨組織發(fā)育、礦化障礙并會(huì)引起血磷水平下降，進(jìn)而引發(fā)以骨骼和牙齒礦化不良為主要臨床表型的ARHR[25]?；趯?duì)ARHR發(fā)病機(jī)制的研究，有學(xué)者提出可以通過(guò)補(bǔ)充外源性DMP1降低FGF23水平以改善腎性骨營(yíng)養(yǎng)不良（renal osteodystrophy，ROD）。ROD是慢性腎臟?。╟hronic kindey disease，CKD） 患者常見(jiàn)且嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，包括骨軟化癥、骨生成不良、骨質(zhì)疏松癥等。CKD患者早期即出現(xiàn)FGF23水平的升高，這是CKD患者常出現(xiàn)骨代謝異常，引起ROD的重要原因[23]。Dussold 等[26] 發(fā)現(xiàn)： 通過(guò)敲入基因或藥物補(bǔ)充DMP1的CKD小鼠FGF23水平降低，骨細(xì)胞凋亡減少，骨細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)保存良好，骨量和骨密度得以糾正，提示DMP1在改善ROD中具有潛在作用。

近年來(lái)，對(duì)DMP1的研究還集中于其對(duì)干細(xì)胞分化的調(diào)控作用。經(jīng)糖基化修飾后的DMP1的N端片段被命名為DMP1-PG，Xue等[27]發(fā)現(xiàn)：DMP1-PG通過(guò)BMP-Smad信號(hào)通路調(diào)控骨髓干細(xì)胞向長(zhǎng)骨缺損區(qū)前移、成骨向分化，從而實(shí)現(xiàn)缺損處骨組織的再生和修復(fù)。DMP1-PG同樣具有促進(jìn)顱骨缺損修復(fù)的作用[28]。這提示DMP1-PG在骨缺損的修復(fù)這一臨床難題的解決中具有潛在價(jià)值。此外，研究提示DMP1對(duì)不同干細(xì)胞成骨分化的調(diào)控作用不完全相同。Zhang等[29]研究了DMP1對(duì)骨髓干細(xì)胞成骨向分化的調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)DMP1是骨髓干細(xì)胞成骨向分化的抑制因子。而Merkel等[30]的研究發(fā)現(xiàn)：DMP1與特定受體結(jié)合后被運(yùn)輸至牙周膜干細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮促進(jìn)該細(xì)胞成骨向分化的作用。Ahmad等[31]的研究同樣提示了DMP1促進(jìn)牙周膜干細(xì)胞成骨向分化。

綜上所述，DMP1通過(guò)直接促進(jìn)晶體成核、調(diào)節(jié)FGF23表達(dá)、調(diào)控干細(xì)胞分化等方式發(fā)揮調(diào)控硬組織發(fā)育的作用，DMP1的缺乏可能導(dǎo)致硬組織的發(fā)育異常，進(jìn)而導(dǎo)致ARHR等嚴(yán)重硬組織疾病。

2.3 OPN

OPN是一種高度磷酸化的糖蛋白，在人體多種組織中表達(dá)，在骨組織中由成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞合成、分泌[32]。

OPN在調(diào)控骨組織礦化上具有3個(gè)主要功能：調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞功能、介導(dǎo)骨細(xì)胞黏附和調(diào)節(jié)基質(zhì)礦化[32]。在硬組織吸收過(guò)程中，OPN識(shí)別膜受體整合素αvβ3，通過(guò)激活PI3K/PKCα-PKCδ信號(hào)通路促進(jìn)前體細(xì)胞向破骨細(xì)胞分化、前移，通過(guò)PI3K/PKCα -PKCδ/RhoA1-Rac1信號(hào)通路，促進(jìn)成熟破骨細(xì)胞遷移并發(fā)揮骨吸收功能。此外，OPN還可以通過(guò)磷脂酶Cγ激活PKCα/RhoA1-Rac1信號(hào)通路調(diào)控破骨細(xì)胞的黏附和擴(kuò)散，同時(shí)被激活的磷脂酶Cγ釋放鈣離子，增加細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣濃度，通過(guò)鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)介導(dǎo)活化T-細(xì)胞核因子1去磷酸化并轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核內(nèi)，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用延長(zhǎng)破骨細(xì)胞壽命[33]。在硬組織形成過(guò)程中，OPN通過(guò)聚集在礦化基質(zhì)中增加骨細(xì)胞之間、成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的黏附[33]。此外，OPN可與含碳酸鈣的羥磷灰石緊密結(jié)合，形成物理屏障抑制硬組織中的晶體形成[32]。

綜上所述，OPN在抑制骨組織過(guò)度礦化上具有重要意義，OPN異常表達(dá)與異位鈣化、骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生有密切關(guān)系[33-34]。

有研究發(fā)現(xiàn)：OPN在骨組織細(xì)胞外基質(zhì)中膠原形成中也發(fā)揮重要作用。骨骼中有機(jī)成分的大部分為膠原，Depalle等[35]發(fā)現(xiàn)：OPN基因敲除小鼠骨細(xì)胞外基質(zhì)中膠原纖維水平明顯降低、膠原纖維結(jié)構(gòu)嚴(yán)重紊亂、礦物質(zhì)含量降低，提示OPN在礦化前膠原纖維的形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用，OPN缺乏所致的膠原纖維含量和結(jié)構(gòu)異?？赡軐?dǎo)致骨組織生長(zhǎng)發(fā)育異常。

OPN在牙發(fā)育中也有一定的調(diào)控作用。Foster等[36]通過(guò)對(duì)OPN基因敲除小鼠的研究發(fā)現(xiàn)：OPN表達(dá)量的下降促進(jìn)細(xì)胞牙骨質(zhì)的形成，增加了牙本質(zhì)、牙骨質(zhì)和牙槽骨的礦物密度，抑制牙髓和牙周膜的形成，但對(duì)無(wú)細(xì)胞牙骨質(zhì)的形成沒(méi)有影響，提示OPN在調(diào)節(jié)牙周組織礦化方面具有重要作用，作用位點(diǎn)可能是細(xì)胞牙骨質(zhì)和牙周膜-骨的交界處。以上研究結(jié)果提示OPN在調(diào)控牙和骨組織正常發(fā)育中均具有重要作用。

2.4 BSP

BSP主要分布于骨、牙骨質(zhì)和牙本質(zhì)等硬組織中，由成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞等骨相關(guān)細(xì)胞合成，與OPN一樣呈現(xiàn)出高度磷酸化[37]。

BSP是成骨分化的標(biāo)志物之一，在骨和牙骨質(zhì)形成過(guò)程中BSP具有啟動(dòng)羥磷灰石晶體形成的能力，且與細(xì)胞外基質(zhì)中Ⅰ型膠原的形成密切相關(guān)[7，38]。但研究發(fā)現(xiàn)：BSP可促進(jìn)破骨細(xì)胞分化、附著，提示BSP在骨吸收中同樣發(fā)揮重要作用。與SIBLING蛋白家族其他成員相似，BSP 可以通過(guò)RGD序列結(jié)合細(xì)胞膜表面膜受體整合素αvβ3，從而調(diào)控細(xì)胞分化、遷移、跨膜信號(hào)傳導(dǎo)等一系列生物學(xué)過(guò)程。骨吸收是由一個(gè)包括激素、趨化因子、細(xì)胞因子等參與的復(fù)雜分子網(wǎng)絡(luò)控制。在骨吸收過(guò)程中，NF-κB受體活化因子配體（receptoractivator of nuclear factor-kappa B ligand，RANKL） 是連接骨骼系統(tǒng)和上述免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵分子[39]。而B(niǎo)SP可以促使破骨細(xì)胞生成活化 T 細(xì)胞核因子-2， 并與破骨細(xì)胞表面的整合素αvβ3和RANKL結(jié)合，通過(guò)激活受體核因子-κB受體活化因子（receptor activator of nuclear factor-kappa B，RANK） 下游的信號(hào)通路，增強(qiáng)RANKL促進(jìn)破骨細(xì)胞分化能力；與破骨細(xì)胞表面RANK結(jié)合，促進(jìn)破骨細(xì)胞黏附、分化并發(fā)揮骨吸收作用[40]。當(dāng)BSP通過(guò)RANKL誘導(dǎo)破骨細(xì)胞活化后，細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平升高，激活CaN-NFAT信號(hào)通路維持成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞間的活性平衡[40]。因此，BSP在硬組織的形成、吸收和改建中均具有重要作用。

近年來(lái)的研究同樣提示BSP在牙和骨組織發(fā)育中具有雙向調(diào)節(jié)作用。Chen等[41]發(fā)現(xiàn)：分離提純的BSP具有誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化，促進(jìn)新骨沉積的作用。Vijaykumar等[42]證實(shí)：在牙根發(fā)育過(guò)程中，缺乏BSP導(dǎo)致牙根部無(wú)細(xì)胞牙骨質(zhì)的形成減少，牙骨質(zhì)礦化不良。Hoz等[43]發(fā)現(xiàn)：BSP缺乏小鼠出現(xiàn)牙槽骨破壞、牙周膜纖維排列紊亂等牙周炎癥狀。但Maalouf等[44]發(fā)現(xiàn)：敲除BSP基因之后導(dǎo)致骨形成減少的同時(shí)骨吸收也減少。此外，Mo等[45]發(fā)現(xiàn)：骨質(zhì)疏松患者體內(nèi)BSP表達(dá)水平明顯上調(diào)。Cirano等[46]發(fā)現(xiàn)：侵襲性牙周炎患者同樣會(huì)出現(xiàn)體內(nèi)BSP表達(dá)水平的明顯上調(diào)。以上研究結(jié)果證實(shí)：BSP表達(dá)水平過(guò)低或過(guò)高均會(huì)引起硬組織病變。

2.5 MEPE

MEPE是SIBLING蛋白家族中最后一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的成員，在成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞中高表達(dá)，在成釉細(xì)胞、成牙本質(zhì)細(xì)胞和牙髓組織中也有表達(dá)[6，47]。

MEPE對(duì)硬組織的發(fā)育同樣具有雙向調(diào)控作用，因?yàn)槠洳煌Y(jié)構(gòu)域?qū)τ步M織礦化的調(diào)節(jié)作用不同。MEPE的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)域——ASARM肽可直接與羥磷灰石晶體結(jié)合抑制礦化，但經(jīng)翻譯后磷酸化修飾是其發(fā)揮抑制礦化功能的必要條件[47]。Christensen等[48]的研究發(fā)現(xiàn)：分泌型激酶Fam20C是對(duì)ASARM肽進(jìn)行磷酸化修飾的主要激酶，在硬組織中Fam20C 與MEPE 共表達(dá)， 使MEPE 的ASARM肽結(jié)構(gòu)域上的9 個(gè)絲氨酸殘基磷酸化。MEPE的另一個(gè)結(jié)構(gòu)域AC-100具有促進(jìn)礦化的作用。AC-100含有RGD序列，可通過(guò)與細(xì)胞膜表面整合素受體結(jié)合，激活下游信號(hào)分子黏著斑激酶和胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulatedkinases，ERK），促進(jìn)干細(xì)胞增殖、分化，并促進(jìn)鈣化點(diǎn)形成[47]。

研究提示MEPE異常表達(dá)與多種疾病的發(fā)生有關(guān)。腫瘤相關(guān)性低磷性骨軟化癥和X-連鎖低血磷性佝僂病的發(fā)生與MEPE的表達(dá)異常升高有關(guān)，患者由于PHEX編碼基因突變，導(dǎo)致防止MEPE被水解為ASARM肽的PHEX蛋白表達(dá)量降低，MEPE失去保護(hù)大量降解為ASARM肽，導(dǎo)致硬組織礦化受抑制，進(jìn)而出現(xiàn)佝僂病牙齒和骨骼表型[49]。還有研究[50]發(fā)現(xiàn)：MEPE的ASARM肽段區(qū)域發(fā)生突變與耳硬化癥的發(fā)生有關(guān)。

此外，Gullard等[51]發(fā)現(xiàn)：MEPE基因敲除小鼠前牙本質(zhì)和釉質(zhì)厚度增加，其他SIBLING蛋白家族成員表達(dá)量降低，提示MEPE在牙的發(fā)育中同樣發(fā)揮重要調(diào)控作用。

3 SIBLING 蛋白家族成員間的相互作用

研究表明， 在調(diào)控硬組織發(fā)育過(guò)程中SIBLING蛋白家族成員之間存在相互作用。

DSPP是牙本質(zhì)的主要成分之一，對(duì)牙齒的形成和礦化至關(guān)重要。DMP1則在骨和牙齒中都有表達(dá)，對(duì)骨和牙齒的礦化有促進(jìn)作用。多項(xiàng)研究[52-54]證實(shí)：當(dāng)干細(xì)胞成牙向分化、牙本質(zhì)礦化上調(diào)時(shí)，DSPP和DMP1表達(dá)同時(shí)增強(qiáng)，提示DSPP和DMP1在牙本質(zhì)形成過(guò)程中有協(xié)同作用，共同促進(jìn)牙本質(zhì)的礦化。

OPN可以通過(guò)與DMP1的相互作用，調(diào)節(jié)成牙本質(zhì)細(xì)胞的分化過(guò)程。Saito 等[55] 的研究證實(shí)：DMP1與OPN均為調(diào)節(jié)成牙本質(zhì)細(xì)胞分化的底物和信號(hào)分子，在OPN缺乏的情況下機(jī)體會(huì)通過(guò)上調(diào)DMP1表達(dá)補(bǔ)償OPN對(duì)成牙本質(zhì)細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)作用，但二者之間相互作用的機(jī)制尚不清楚。

以上研究證實(shí)：SIBLING蛋白家族成員之間在調(diào)控硬組織發(fā)育中的確存在相互作用，但其相互作用的具體分子機(jī)制以及除上述DSPP、DMP1、OPN外的SIBLING蛋白家族其他成員間的相互作用仍待進(jìn)一步的研究。

4 總結(jié)與展望

對(duì)于SIBLING蛋白家族的研究均提示該蛋白家族成員在生物硬組織的發(fā)育調(diào)控中發(fā)揮著重要的作用，并揭示了其主要分子作用機(jī)制。具體來(lái)說(shuō)，SIBLING蛋白家族成員主要通過(guò)以下3種方式調(diào)控硬組織發(fā)育：1） 作為信號(hào)分子，通過(guò)信號(hào)傳導(dǎo)通路調(diào)控干細(xì)胞的成牙向或成骨向分化和成牙或成骨相關(guān)細(xì)胞的基因表達(dá)；2） 與細(xì)胞表面受體結(jié)合，以促進(jìn)成牙或成骨相關(guān)細(xì)胞之間的黏附和遷移；3） 與鈣離子和其他礦化相關(guān)分子相互作用，調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)膠原纖維礦化和晶體生長(zhǎng)。然而，迄今仍有許多細(xì)節(jié)性問(wèn)題有待進(jìn)一步的研究和解決，如：消退素E1、轉(zhuǎn)錄因子B-box等上游分子調(diào)控DSPP的具體機(jī)制、糖基化修飾DMP1的N端片段調(diào)控顱骨缺損修復(fù)的信號(hào)通路、DMP1對(duì)骨髓干細(xì)胞和牙周膜干細(xì)胞成骨分化的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、MEPE對(duì)破骨細(xì)胞分化和功能的影響、DMP1與OPN在成牙本質(zhì)細(xì)胞分化調(diào)節(jié)中相互作用的信號(hào)傳導(dǎo)通路等。隨著進(jìn)一步的研究，相信這些問(wèn)題將逐步被解決，人們對(duì)SIBLING蛋白家族在生物硬組織發(fā)育中的調(diào)控作用及機(jī)制將被全面揭示，為該蛋白家族編碼基因缺陷所致疾病的臨床診療提供新思路。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。

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（ 本文編輯 王姝 ）

[基金項(xiàng)目] 國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（82100961）