成骨細胞骨形成機制研究

發(fā)布時間： 2003-1-14  作者：童安莉 陳璐璐、丁桂芝  

骨不斷地進行著重建，骨重建過程包括破骨細胞貼附在舊骨區(qū)域，分泌酸性物

質(zhì)溶解礦物質(zhì)，分泌蛋白酶消化骨基質(zhì)，形成骨吸收陷窩；其后，成骨細胞移行至

被吸收部位，分泌骨基質(zhì)，骨基質(zhì)礦化而形成新骨。破骨與成骨過程的平衡是維持

正常骨量的關(guān)鍵。成骨細胞是骨形成的主要功能細胞，負責(zé)骨基質(zhì)的合成、分泌和

礦化。目前，隨著研究的不斷深入，在骨形成過程中，成骨細胞發(fā)展及其調(diào)控的分

子機制也逐漸得以揭示。

　　1　成骨細胞的起源

　　成骨細胞起源于多能的骨髓基質(zhì)的間質(zhì)細胞，除成骨細胞外，基質(zhì)細胞還可分

化成軟骨細胞，成纖維細胞，脂肪細胞或肌細胞。成骨細胞來源譜系有以下幾種：

(1)骨髓克隆形成單位(成纖維細胞集落形成單位，CFU-F)；(2)骨祖細胞，可分化

成前成骨細胞和前軟骨細胞譜系，常位于骨髓腔中，有很強的自身增殖能力；(3)

前成骨細胞，即最近的成骨前體，能定向分化成成骨細胞，具有合成和增殖能力［

1，2］。成骨細胞由多能的間質(zhì)干細胞在體內(nèi)的各種調(diào)控因素的調(diào)節(jié)下發(fā)展而來，

調(diào)控因素主要有BMP-2，BMP-2能誘導(dǎo)基質(zhì)細胞向成骨細胞分化，具體就是誘導(dǎo)間質(zhì)

干細胞分化形成骨祖細胞進而形成前成骨細胞［3］。

　　2　成骨細胞發(fā)展階段及骨形成機制

　　成骨細胞在骨形成過程中要經(jīng)歷成骨細胞增殖，細胞外基質(zhì)成熟、細胞外基質(zhì)

礦化和成骨細胞凋亡四個階段。很多因素可調(diào)節(jié)這幾個階段，從而最終調(diào)控骨形成

。

　　成骨細胞增殖期成骨細胞數(shù)量增加，以形成多層細胞，并合成、分泌Ⅰ型膠原

以便最終可以礦化形成骨結(jié)節(jié)。對成骨細胞增殖的調(diào)控具體說來即是對細胞周期的

調(diào)控，后者包括細胞在有絲分裂原作用下復(fù)制DNA和細胞分裂的調(diào)節(jié)機制，典型的

成骨細胞細胞周期時間為20～24小時［4］。抑制與細胞周期調(diào)節(jié)相關(guān)的基因會導(dǎo)

致增殖的停止。與增殖激活有關(guān)的基因有c-myc、c-fos、c-jun；與細胞周期有關(guān)

的基因有組蛋白、細胞周期素基因。在顱蓋骨分骨細胞培養(yǎng)中觀察到細胞從顱蓋骨

中分離后很快即出現(xiàn)最高水平的c-fos mRNA表達，比c-myc和H4組蛋白基因表達早

許多。c-myc mRNA常在1天后表達達到高峰，H4組蛋白基因表達伴隨細胞內(nèi)DNA合成

，與增殖密切相關(guān)［5］。c-fos、c-jun基因表達在增殖晚期明顯下調(diào)，同時伴隨

成骨細胞增殖減慢，細胞由增殖期進入分化期。c-fos對成骨細胞增殖的作用在體

內(nèi)實驗中也得到證實，如在人的長骨與胚胎骨生長旺盛的區(qū)域c-fos原癌基因高表

達。另有報道，c-fos高表達的小鼠中骨形成也會增加，這些均證明c-fos與成骨細

胞增殖有關(guān)。而且c-fos與c-jun編碼的蛋白質(zhì)c-fos,C-jun能形成異二聚體，作為

轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到基因啟動子區(qū)的AP-1位點，已觀察到在增殖的成骨細胞中有很高的

AP-1結(jié)合活性，而在增殖下調(diào)后，這種高活性也明顯改變，這說明原癌基因可能通

過c-fos/c-jun復(fù)合物來調(diào)節(jié)細胞增殖［2］。在成骨細胞增殖期，同時還能表達的

基因有表皮生長因子(FGF)、胰島素樣生長因子(I

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