外,皮质激素能抑制 IGFBP-5表达而1,25(OH)2D3刺激IGFBP-4表达从而二者均抑制成骨细胞增殖[9, 12]。 3.2 转化生长因子(TGFβ) TGFβ超家族包括TGFβs,骨形态蛋白2-7(BMPs2-7),肌动蛋白(actin),抑制 素(inhibitin)。TGFβ合成初期是一种无活性的大分子复合物。骨基质中有大量的 无活性TGFβ,当pH降低或纤溶酶及组织蛋白酶激活时,可使无活性的TGFβ活化。 骨组织中骨吸收区pH值较低,可使TGFβ活化,因为TGFβ对成骨细胞骨形成产生重 要影响,因此TGFβ可以调节骨吸收区新骨的形成。TGFβ对骨形成作用很复杂。在 体外培养中TGFβ可以抑制或刺激成骨细胞增殖。这些矛盾的结果部分由于各个实 验中所使用的TGFβ浓度,细胞密度,细胞来源不同[13]。TGFβ刺激非转化的成 骨细胞DNA合成及细胞增殖,同时,TGFβ诱导c-fos原癌基因表达,而用c-fos反义 mRNA能阻断TGFβ的致有丝分裂作用,证明c-fos表达在TGFβ诱导的成骨细胞增殖 中有重要意义。目前,对TGFβ对成骨细胞分化功能的影响存在不同的结论,有报 道,在原代成骨细胞培养中,TGFβ抑制AKP和骨钙素的合成。但另有学者报道,T GFβ可以明显促进细胞外基质的合成,刺激胶原、骨连接素(osteonectin)和骨桥 蛋白合成,增加骨基质沉积率[14]。另外,TGFβ1减少胶原酶转录并加速胶原酶 mRNA降解,这有利于维持骨中的胶原基质。在体实验中,实验动物接受TGFβ2系统 性治疗能使其小梁骨的形成增加,并且在鼠股骨骨膜下注射TGFβ1和TGFβ2也能促 使骨发生[15]。这些均证明TGFβ对骨形成起重要作用。TGFβ在人骨中的量随年 龄增加而下降。体外研究中发现1,25(OH)2D3、E2可以增加鼠成骨细胞TGFβ产量 。1,25(OH)2D3并能调节TGFβ受体表达。在人成骨细胞中,睾酮和PTH同样能增加 TGFβ产量,除此之外,BMP-2也能增加TGFβ表达,而且TGFβ可自身诱导TGFβ表 达[9]。 3.3 骨形态蛋白(BMPs) BMPs是TGFβ超家族成员,具有刺激成骨的作用。BMP可由成骨细胞产生,产生 的BMP主要与骨基质结合,很少释放到骨外。BMP的主要生物学作用是诱导未分化的 间质细胞分化形成软骨和新生骨,前面已提到,BMP-2诱导成骨细胞的前体细胞分 化成成骨细胞。在MC3T3-E1小鼠成骨样细胞培养中,BMP能增加AKP活性和胶原合成 ,但对成骨细胞增殖不起作用[2]。在鼠骨肉瘤ROS17/2.8细胞系培养中,BMP-7 抑制细胞增殖,而在人成骨细胞培养中,BMP-7刺激细胞增殖。BMPs与其他生长因 子相互作用,共同诱导新骨形成,如TGFβ、VitD可使BMP-2增加。糖皮质激素促进 BMP-2、BMP-4对成骨细胞分化的诱导作用并在分化早期促进BMP-6合成,BMP-6在成 骨细胞分化早期有重要作用,它介导糖皮质激素诱导的成骨细胞分化。BMPs对其他 生长因子的影响表现在BMP-2增加大鼠成骨细胞IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ,BMP-4增加单核细 胞TGFβ,而BMP-7能增加IGF-Ⅱ型受体的数量和减少IGFBP-4的产生及增加IGFBP- 3、-5的产生。BMPs通过调节这些生长因子而诱导成骨作用[9,16,17]。 3.4 白细胞介素1(IL-1) IL-1由单核巨噬细胞和骨髓基质细胞产生,可自分泌、旁分泌发挥作用。现已 证明,它不仅对破骨细胞性骨吸收有明显促进作用,而且它还能影响成骨细胞性骨 形成。IL-1对成骨细胞增殖有促进作用,而它对成骨细胞分化的作用比较复杂,不 同的研究结果显示,IL-1可以刺激或抑制胶原合成、AKP活性和骨钙素合成。实验 结果的不同是由于实验中所采用成骨细胞培养方法、细胞密度、IL-1剂量和IL-1处 理时间、方式的不同[2]。最近,Shadman用大鼠骨髓基质细胞进行实验,观察到 IL-1短暂作用于成骨细胞时,骨结节形成增加且呈剂量依赖性;而IL-1较长时间作 用于成骨细胞时可产生双向作用,低剂量增加骨结节形成,而较高剂量对骨结节形 成不产生影响或产生抑制作用。不仅如此,IL-1对骨形成的作用也与细胞密度有关 ,抑制作用只在采用最高的细胞密度接种时出现。在体实验研究表明,间断注射I L-1导致骨吸收的短暂增加,而随后伴随较长时间的骨形成增加[2,6,18]。 IL-1的产生受全身激素的调控,雌激素能抑制成骨细胞分泌IL-1,而1,25(O H)2D3作用于成骨细胞使其产生IL-1增加[19]。 3.5 肿瘤坏死因子α(TNFα) TNFα是17KDa的细胞因子,由破骨细胞样细胞及成骨细胞合成。现已证明TNF α可以直接作用于成骨细胞,对其增殖、分化产生影响。TNFα对成骨细胞的作用 较复杂,TNFα在非转化的成骨细胞系中能刺激DNA合成,而在大鼠骨肉瘤细胞系( ROS 17/2.8)培养中,TNFα不影响DNA合成或在低剂量时抑制DNA合成。最近,Fro st在人成骨细胞(hOBs)培养中发现,TNFα低剂量时刺激成骨细胞增殖,而在高剂 量时抑制增殖。现在,学者们在TNFα对成骨细胞分化的作用的研究结果比较统一 ,均认为TNFα抑制胶原合成、AKP活性和骨钙素合成[2,19,20]。 TNFα在骨组织中产生的调控也与IL-1有相似之处。E2可抑制TNFα的产生,而 1,25(OH)2D3则促进TNFα基因转录,增加TNFα形成[19]。这些全身激素常通过 调控骨组织中的细胞因子产生从而调节骨形成。 除以上局部因子外,其他因子如表皮生长因子(EGF)、TGFα、血小板源性生长 因子(PDGF)及一氧化氮等均对骨形成有明显作用。 参考文献 1 Franklin HE. Bone marrow, cytokines and bone remodeling. N Engl Med, 1995, 332:305. 2 Zheng MH, Wood DJ, Papadimitrion JM. What′s new in the role of c ytokines on osteoblast proliferation and differentiation. Pathol Res Pr act, 1992,188:1104. 3 Thies RS, Bauduy M, Ashton BA, et al. Recombinant human bone morp hogenetic protein-2 induces osteoblastic differentiation in W-20-17 str omal cells. Endocrinology, 1992,130:1318. 4 McCabe LR, Last TJ, Lian JB, et al. Expression of cell growth and bone phenotypic genes during the cell cycle of normal diploid osteobla sts and osteosarcoma cells. J Cell Biochem, 1994,56:274. 5 Owen TA, Aronow M, Shalhoub V, et al. Progressive development of the rat osteoblast phenotype in vitro: reciprocal relationships in expr ession of genes associated with osteoblast proliferation and differenti ation during formation of the bone extracellular matrix. J Cell Physiol , 1990,143:420. 6 Jane BJ, Gary SS. Osteoblast biology. In:Robert M, Davd F, Jennif er K. eds. Osteoporosis. San Diego, California, U.S.A: Academic Press, 1996.23-59. 7 McCabe LR, Kundu BR, Harrison RJ, et al. Developmental expression and activities of specific fos and jun proteins are functionally relat ed to osteoblast maturation: role of Fra-2 and jun D during differentia tion. Endocrinology, 1996, 137:4398. 8 Lynch MP, Stein GS, Stein L, et al. Apoptosis during in vitro bon e formation. J Bone Miner Res, 1994,9:S352. 9 Linkhant TA, Mohan S, Baylink DJ. Growth factors for bone growth and repair: IGF, TGFβ and BMP. Bone, 1996,19:1S. 10 Schmid C, Ernst M. Insulin-like growth factors. In: Maxine G, e ds. Cytokines and bone metabolism. CRC Press, 1992.229. 11 丁桂芝.类胰岛素生长因子对骨代谢的调节作用.中国骨质疏松杂志,1995 ,1:73. 12 Kanzaki S, Hilliker S, Baylink DJ, et al. Evidence that HBC in culture produce IGFBP-4 and - 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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