OPG、RANK、RANKL的结构、作用机制和在骨疾病中的作用

破骨细胞和成骨细胞分别介导骨的吸收过程和合成过程,而OPG、RANK、RANKL在调节二者的比例中发挥非常重要的作用.RANKL与RANK结合后可能通过三种途径:JNK途径、NF-κB途径和蛋白激酶B途径参与破骨细胞的分化,促进骨质的吸收;RANKL与OPG结合后能阻断RANKL与RANK的结合,由于缺乏RANKL-RANK产生的转录活化信号,破骨细胞分化成熟发生障碍,骨质的吸收受到抑制.OPG、RANK、RANKL同时也是免疫分子,在淋巴细胞、淋巴器官的分化、发育中起重要的作用,骨疾病与免疫系统之间存在着一定的关系.RANMKL/RANK与RANKI/OPG在生物体内保持着一定的比率,如果比率失衡,就会引起各种骨疾病.本篇综述总结了近年来OPG、RANK、RANKL结构、作用的新进展以及它们在骨疾病中的作用.     

RANKL在成釉细胞瘤骨吸收机制中的作用

目的:检测RANKL在成釉细胞瘤(ameloblastoma,AM)组织中的表达情况及探讨RANKL在AM骨吸收机制中的作用.方法:通过免疫组化方法检测RANKL在AM组织中的表达情况;通过建立AM细胞/新生大鼠骨细胞共培养体系,观察AM细胞诱导破骨细胞形成的活性,再以OPG(RANKL的抑制剂)进行干预,观察OPG对AM细胞诱导破骨细胞形成活性的影响.结果:RANKL在AM组织中有恒定的表达;AM细胞能够诱导新生大鼠骨细胞分化为成熟的破骨细胞,但此活性可被OPG明显抑制.结论:AM细胞诱导破骨细胞形成可能是AM骨吸收过程中局部破骨细胞形成的重要来源和机制,而RANKL在此过程中发挥重要作用.     

RANKL/RANK/OPG信号通路对骨代谢和血管钙化作用机制的研究现状

核因子-κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand,RANKL)/核因子-κB受体活化因子(receptor activator of nuclear factor kappa B,RANK)/骨保护素(osteoprotegerin,OPG)信号通路是调节骨代谢过程中破骨细胞功能的重要通路。OPG能够与RANKL结合并阻止其与RANK结合,抑制破骨细胞生成从而抑制骨吸收,增加骨密度,改善骨质疏松。其中,RANKL/OPG的比值是骨吸收和骨形成平衡的关键。目前血管钙化已不再被看作是单纯的钙磷的被动沉积,而是由血管平滑肌细胞和内皮细胞主动参与的一种与骨形成相似的病理生理过程。在这个过程中,RANKL/RANK/OPG信号通路也起到重要作用。本文就RANKL/RANK/OPG信号通路在骨代谢和血管钙化中的作用机制进行了综述。     

人骨保护素成熟肽段基因的克隆和序列测定

人骨保护素（OPG）具有抑制破骨细胞分化、抑制成熟破骨细胞的活性并诱导其凋亡的功能,具有广泛的研究和应用前景。采用RT－PCR的方法从重组骨形成蛋白2（BMP－2）刺激的人骨肉瘤细胞系MG63细胞中克隆编码人OPG的成熟肽段基因,并将其克隆到pUC18中,序列分析结果表明,所克隆的人OPG／OCIF成熟肽段基因与献报道的完全一致。为进一步基因表达及功能研究奠定了基础。     

流体剪应力对成骨细胞OPG和ODF表达的影响

通过平板流动腔装置对大鼠成骨细胞施以流体剪应力,研究剪应力作用对成骨细胞中骨保护因子(osteoprotegerin,OPG),破骨细胞分化因子(osteoclast differentiation factor,ODF)基因表达的影响.分别考察了剪应力大小和作用时间,以及单一水平和梯度变化的剪切力加载方式的影响.运用RT-PCR和蛋白质印迹技术检测OPG、ODFmRNA和蛋白质表达的变化,结果显示,剪切力作用下OPG的表达得到促进,ODF的表达受到抑制,mRNA与蛋白质表达的变化一致,这种影响与剪切力的大小和作用时间有关.1.0和1.5N/m2的剪应力作用效果比0.5N/m2明显,梯度变化的作用方式在作用效果上与最后一个梯度水平相当的恒定剪应力单独作用没有显著差异,在加载的24h内剪应力对OPG、ODF表达的影响始终存在.这种影响使得OPG/ODF的平衡向着OPG占优的方向发展,这种变化意味着骨吸收会受到抑制,提示力学刺激可能通过OPG/ODF调控系统对骨代谢平衡进行调控.     

lncRNAs调控破骨细胞分化的研究进展

长链非编码RNA (long noncoding RNAs, lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸的非编码RNA,调控转录和转录后的基因表达,在各种生命活动过程中都起着重要的作用。破骨细胞是一种组织特异性的多核巨噬细胞,受多种信号因子和信号通路的调控,作为人体唯一的骨吸收细胞对维持骨代谢平衡具有非常重要的作用,当平衡被打破时则会引起一系列骨代谢疾病,如骨质疏松症、骨硬化症等。近些年研究发现,lncRNAs在破骨细胞分化过程中呈现差异化表达,且在其增殖、分化、凋亡过程中具有多重调控作用。该文就lncRNAs调控破骨细胞分化和功能的机制进行归纳总结,为破骨细胞功能异常所造成的骨代谢疾病提供新的研究靶点和诊疗思路。     

OPGL对骨骼和淋巴发育的作用

OPGL是OPG（osteoprotegrin）的配体。人opgl cDNA编码317个氨基酸的多肽,是一种跨膜蛋白。研究表明OPGL是一种新发现的破骨细胞分化因子。破骨细胞前体在OPGL的作用下,可分化为成熟的破骨细胞。OPGL可激活离体的成熟破内细胞吸收骨质,最新的研究表明,opgl-knockout小鼠出现严重的石骨症,对骨骼再造形具有重要的作用;并且小鼠的胸腺细胞和B淋巴细胞的发育受阻,淋巴结的器官发生也受到抑制,不能形成淋巴结。     

OPG/RANKL/RANK系统与骨破坏性疾病

近年来发现的OPG/RANKL/RANK系统在破骨细胞生成中起着至关重要的作用,是骨骼生理研究领域的重大进展。成骨细胞、骨髓基质细胞、激活的T淋巴细胞表达RANKL,与破骨细胞前体细胞或成熟破骨细胞表面上的RANK结合后,促进破骨细胞的分化及骨吸收活性。成骨细胞及骨髓基质细胞分泌表达OPG可与RANKL竞争性结合,从而阻断RANKL与RANK之间的相互作用。体内多种激素或因子通过影响骨髓微环境内的OPG/RANKL比率来调节骨代谢。此外,乳腺上皮细胞表达有RANK,孕期在性激素的诱导下可表达RANKL,OPG/RANKL/RANK系统在孕期乳腺发育以及母体向胎儿的钙转运过程中发挥重要作用。阻断RANKL/RANK通路有望给骨质疏松、类风湿关节炎及癌症骨转移等骨破坏性疾病的治疗开辟新的途径。进一步研究应了解OPG/RANKL/RANK系统与其它信号传导途径的关系,重视骨骼、免疫及内分泌系统之间的相互作用。目前,开发与OPG功能相似或促进其表达的合成药物有可能成为具有良好经济效益和社会效益的产业。     

雄激素和雄激素受体对骨代谢的调控及机制研究进展

骨代谢由成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收构成。雄激素能调控骨代谢,即促进骨形成、抑制骨吸收,在骨骼生长、骨峰值的获得和骨量维持中起重要作用;且该作用主要通过雄激素受体(androgen receptor,AR)介导。AR调控骨代谢的作用,一方面是通过直接调控骨代谢相关的AR靶基因(如与成骨相关的I型胶原蛋白α1、骨钙素、组织非特异性碱性磷酸酶、小整合素结合配体N-端连接糖蛋白和与破骨相关的核因子κB受体活化因子配体(RANKL)、组织蛋白酶K的表达;另一方面是通过间接调控骨代谢的多个信号通路[如Wnt/β-catenin、骨形态发生蛋白(BMP)/Smads-Runt相关转录因子2(Runx2)、RANKL/骨保护蛋白(OPG)、PI3K/Akt和MAPK信号通路]实现的。该文主要就雄激素/AR在骨代谢调控中的作用及机制作一综述,对丰富AR调控骨代谢的理论认识和骨代谢性疾病的药物研发具有重要意义。     

miRNAs在破骨细胞中的研究进展

破骨细胞起源于造血干细胞,是体内一种负责骨吸收的骨特异性多核细胞,在骨代谢平衡的调控中起着重要作用。破骨细胞的分化形成及功能活性异常可引起一系列临床疾病,而其分化形成过程受到多种因子的调控,近年来越来越多研究聚焦于miRNAs对破骨细胞分化形成过程的调控作用。因此,本文主要对影响破骨细胞分化形成的相关miRNAs进行综述,为后续相关研究提供参考。     

microRNAs在骨形成中的作用——运动调控骨代谢的新机制

microRNAs(miRNAs)是一类具有组织或发育阶段特异性的小分子、非编码单链RNA,通过转录后与靶基因特定序列结合来发挥其调控作用. 作为骨中的最重要的两种重要细胞--成骨细胞和破骨细胞,其代谢平衡与骨形成密切相关.研究发现,miRNAs在调节成骨细胞和破骨细胞分化及功能发挥上具有重要作用,并且运动训练可通过调节miRNAs进而调控骨细胞分化. 一般来说,适宜强度运动训练可上调某些miRNAs表达来促进成骨细胞或破骨细胞分化及功能;当失重或过量运动时,则会产生抑制作用. 本文就miRNAs调控干细胞向成骨细胞和破骨细胞分化及功能发挥的分子生物学机制以及运动训练调节与骨代谢相关miRNAs表达的研究进展进行综述.     

人骨保护素N端片段在大肠杆菌中的表达及其活性分析

骨保护素 (OPG)成熟肽N端D1～D4结构域仅由 2个外显子编码 .以人基因组DNA作为模板 ,采用重叠延伸PCR得到N端D1～D4域编码序列 ,并在其上游引入 2×His密码子序列 ,然后克隆入载体pQE 30进行表达 ,SDS PAGE表明 8×His融合蛋白主要以包涵体形式存在 ,可被抗OPG抗体识别 .变性条件下通过Ni NTA金属螯合亲和层析对表达产物进行纯化后再经梯度透析进行复性 ,采用破骨细胞样细胞 (osteoclast likecell ,OLC)诱导分化实验来检测重组蛋白的生物活性 ,证实单核 巨噬细胞集落刺激因子 (M CSF)和破骨细胞分化因子 (ODF)可协同促进多核OLC的生成 ,但加入重组OPG片段后 ,OLC生成显著减少 .     

MiR-216b通过靶向ABCG1促进破骨细胞形成并减少胆固醇流出

目的 研究miR-216b在破骨细胞分化中的功能和靶基因,探讨其对破骨细胞胆固醇外流的影响.方法 建立RANKL刺激诱导RAW 264.7破骨细胞前体细胞分化的细胞模型.进行抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色测定以评估破骨细胞分化.通过生物信息学分析和双荧光素酶报告基因预测和分析miR-216b与其靶基因ABCG13'...     

Wnt5a对成骨前体细胞分泌和分化功能的影响

目的研究Wnt5a对成骨前体细胞分泌和分化功能的影响,并对其分子机制进行初步探讨。方法 Wnt5a刺激成骨前体细胞(MC3T3-E1)后,用双抗体夹心ELISA法检测细胞上清中骨保护素(Osteoprotegerin,OPG)、IL-6、IL-1β及TNF-α的表达水平;用碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)检测试剂盒及实时定量PCR法检测ALP的表达量及活性;通过实时定量PCR方法检测Ror2基因表达水平,应用Western blot检测细胞JNK蛋白表达变化。结果 Wnt5a抑制了OPG的表达,增加了IL-6的分泌,但并没有改变IL-1β和TNF-α的表达量;Wnt5a上调了ALP的表达量及活性,促进了Ror2基因水平的表达,并上调了细胞内JNK蛋白水平。结论 Wnt5a通过调节成骨前体细胞OPG、IL-6、ALP和JNK的表达和分泌,可加重骨破坏和关节炎症,Wnt5a与类风湿关节炎(Rheumatoid arthritis,RA)骨破坏和关节炎症进展有关。     

RANKL与骨重建

骨是一种动态更新的组织,它不断进行骨吸收（bone resorption）与骨形成（bone formation）的平衡,这个过程称之为骨重建（bone remodeling）．核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor κB ligand,RANKL）是骨吸收和骨形成耦联的关键,具有诱导破骨细胞（osteoclast, OC）生成、活化,抑制破骨细胞凋亡的作用．RANKL最初发现于活化的T细胞,但骨重建过程中RANKL主要来源于骨细胞、成骨细胞和骨髓基质细胞．RANKL/核因子κB受体活化因子（receptor activator of nuclear factor κB,RANK）/骨保护素（osteoprotegerin, OPG）信号通路在成骨细胞调控破骨细胞生成的过程中起着重要的调节作用,是维持骨重建平衡的关键．本文就RANKL及其在骨中的分子作用机制作一综述.     

BTK在粪肠球菌介导的炎症环境中的 破骨作用

目的在粪肠球菌脂磷壁酸(LTA)作用的炎症环境下,研究布鲁顿酪氨酸激酶(BTK)在破骨细胞中的作用,从而为根尖周炎的治疗提供实验依据。方法 PCR检测粪肠球菌LTA刺激破骨细胞后BTK基因水平的表达情况。以浓度300ng/mL的人重组蛋白BTK(recombinant human BTK,rhBTK)刺激破骨细胞,用CCK8法检测破骨细胞增殖和RT-PCR检测破骨细胞分化标志因子TRAP基因水平表达情况。结果破骨前体细胞5d诱导成功。PCR结果发现粪肠球菌LTA刺激后BTK和TRAP的mRNA表达量明显增高;免疫荧光可见LTA刺激后BTK在破骨细胞中的定位情况;300ng/mL rhBTK组可以促进破骨细胞增殖;PCR结果显示,加入rhBTK后,破骨细胞分化标志因子TRAP的mRNA水平升高。结论在粪肠球菌LTA作用的炎症环境下,BTK表达升高;增高BTK后,可以促进破骨细胞的增殖及分化。研究发现BTK参与了破骨细胞的炎症反应进程。     

miR-214对骨形成的抑制作用

越来越多的研究表明microRNA广泛参与骨代谢的调控,调节骨髓间充质干细胞、成骨及破骨细胞的增殖及分化,调控骨形成与骨吸收之间的平衡,在维持骨代谢平衡中发挥重要作用。近年来有研究报道老年性骨质疏松、绝经后骨质疏松均与miR-214的高表达有关。miR-214通过靶向作用于Osterix、ATF-4、FGFR1、Pten以及LZTS1等基因调控骨髓间充质干细胞、成骨细胞以及破骨细胞等骨组织细胞的增殖及分化,进而抑制骨形成,促进骨吸收。本文主要综述了miR-214对骨髓间充质干细胞、成骨细胞以及破骨细胞分化的调控作用,旨在探讨miR-214对骨形成的抑制作用,为骨质疏松等骨疾病的诊断及治疗提供理论依据。     

机械应力影响鼠骨髓基质细胞骨保护素/NF-κB受体活化剂配体mRNA表达变化

骨保护素/NF-κB受体活化剂配体/NF-κB受体活化剂(OPG/RANKL/RANK)系统对破骨细胞生成、功能起着关键的作用,它的发现是骨生理代谢研究领域的重大进展。为研究生理性机械应力对鼠骨髓基质细胞OPG/RANKLmRNA表达变化的影响,进一步探讨机械应力对破骨细胞的影响机制,通过对鼠骨髓基质细胞施加不同时段的生理性的机械应力,并以RT-PCR半定量的方法检测OPG/RANKLmRNA表达变化趋势。结果显示随着加力时间的延长(6h后)RANKLmRNA表达减少34.4%,而OPGmRNA(9h后)表达增加73%,提示生理性应力能显著影响鼠骨髓基质细胞OPG/RANKLmRNA表达变化,从而在一定程度上阐明了生理性应力延缓骨质吸收的内在机制。     

软骨细胞分化调节的分子机制研究进展

软骨内成骨是动物骨形成(除部分扁平骨以外)的基本方式之一。在胚胎软骨内成骨的的过程中,未分化的间充质细胞向软骨细胞分化,形成透明软骨(软骨雏形)。然后这些软骨细胞开始分裂,经过增殖、成熟、肥大化等一系列的细胞分化,出现以基质小胞(matrixvesicles)为核心的细胞外基质钙化。进一步,毛细血管和成骨细胞,破骨细胞向钙化的软骨基质侵入形成新生骨。这一过程受到许多激素和生长因子在时间和空间上相互协调的调控。     

调控软骨形成的信号通路及相关因子在骨髓间充质干细胞骨向分化中的作用*

骨髓间充质干细胞是一类具有自我复制和多向分化潜能的成体干细胞,可以通过定向诱导分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等,是目前骨再生医学和细胞治疗研究最多的理想种子细胞。在骨缺损的修复过程中,骨髓间充质干细胞内成软骨相关基因表达升高进而分化为软骨细胞,后期随着成骨细胞和破骨细胞的形成及血管长入,软骨基质逐步降解并被骨基质所替换。软骨细胞参与了骨缺损前期的修复过程,调控软骨形成的信号通路及相关因子不仅调控骨髓间充质干细胞成软骨细胞分化,同时在成骨细胞分化过程中也发挥着重要的作用。对调控软骨形成的信号通路及相关因子在骨髓间充质干细胞骨向分化中的调控作用和研究现状进行了总结,以期为临床寻找更好的治疗骨缺损的方法提供理论依据和研究方向。