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。     

绝经后骨质疏松症TNF-α通过激活NF-κB促进RANKL诱导的破骨细胞形成

本研究检测了绝经后骨质疏松症妇女的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和雌激素水平,并探讨了TNF-α对破骨前体细胞RAW264.7中破骨细胞标志物核因子κB受体激活因子(nuclear factor kappa-B, RANK)、组织蛋白酶K (Cathepsin K, CTSK)和凝血酶受体激活肽(thrombin receptor activating peptide, TRAP)以及核因子-κB (NF-κB)亚基(p65)和NF-κB抑制蛋白(IκBα)的影响。研究结果表明,绝经后骨质疏松症患者的TNF-α水平显著升高,而雌二醇水平显著降低。核因子κB受体激活因子配体(receptor activator for NF-κBligand, RANKL)处理1周后,破骨前体细胞RAW264.7中破骨细胞标志物RANK、CTSK和TRAP的mRNA和蛋白高度表达。与RANKL对照组相比,TNF-α处理可上调RANK、CTSK和TRAP m RNA的表达。但是,仅TNF-α不能诱导培养的RAW264.7细胞分化为破骨细胞成。TNF-α以剂量依赖性方式诱导NF-κB亚基p65和IκBα磷酸化,而NF-κB抑制剂处理则有效降低了RANK和TRAP的表达。本研究结论表明,绝经后骨质疏松症中TNF-α通过激活NF-κB来促进RANKL诱导的破骨细胞形成。     

重组可溶性核因子κB受体活化因子体外抑制甲状旁腺激素诱导的破骨细胞生成

新近发现的核因子κB受体活化因子配基（receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL）,核因子κB受体活化因子（receptor activator ofnuclear factor-κB,RANK）／护骨素（osteoprotegerin,OPG）细胞因子系统提高了对破骨细胞生物学和骨稳态分子水平的认识。RANKL与RANK之间的相互作用决定了破骨细胞的分化。本研究通过体外实验评价可溶性RANK （soluble RANK,sRANK）是否可作为RANKL的拈抗剂下调破骨细胞生成和骨吸收陷窝的形成。构建sRANK的原核表达载体,转化入大肠杆菌表达菌株Origami B（DE3）,成功表达了重组蛋白,亲和层析进行纯化。重组sRANK以剂量依赖方式抑制由甲状旁腺激素（parathyroid hormone,PTH）诱导的破骨细胞生成和骨吸收陷窝形成。RT-PCR实验证实,sRANK可显著抑制PTH刺激的小鼠骨髓细胞碳酸苷酶Ⅱ和抗酒石酸酸性磷酸酶mRNA的表达。结果表明,sRANK具有抗骨吸收功能,可能成为一种治疗以骨吸收加强为特征的骨疾病的新方法。     

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.     

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。     

矿化液和地塞米松增强大鼠原代骨髓基质细胞NF-κB受体活化剂配体的表达

NF-κB受体活化剂配体(receptoractivatorforNF-κBligand,RANKL)是调节破骨细胞生成的重要因子,它可在骨髓基质细胞中表达。矿化液(含10-8mol/L地塞米松、10mmol/Lβ-甘油磷酸钠、50μg/mlL-抗坏血酸)能够诱导骨髓基质细胞向成骨细胞分化,为探讨矿化液及其主要成分地塞米松对大鼠原代骨髓基质细胞表达RANKL的影响,采用矿化液培养原代大鼠骨髓基质细胞48h,通过免疫荧光染色观察RANKL的表达变化。结果显示矿化液和地塞米松在短期内均能增强鼠骨髓基质细胞RANKL的表达,提示地塞米松促进破骨细胞形成的分子机制可能与骨髓基质细胞RANKL表达的改变密切相关。     

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。     

TNF—α和RANKL与类风湿关节炎的研究进展

类风湿关节炎（RA）是一种以慢性侵蚀性关节炎为特征的自身免疫性疾病,伴随有慢性滑膜炎症及继发的关节软骨和骨质的破坏。肿瘤坏死因子超家族（TNFSF）的成员,特别是肿瘤坏死因子-α／（TNF—α）和核因子-κB受体活化因子配体（RANKL）在疾病的炎症和骨破坏过程中发挥着至关重要的作用。一些靶向于TNFSF的生物制剂已被开发应用于RA的治疗。综述了TNF—α和RANKL在类风湿关节炎中的作用以及靶向药物的治疗效果。     

小鼠核因子κB受体活化因子配基(RANKL)活性区cDNA在毕赤酵母中分泌型表达

由小鼠骨组织提取总RNA ,采用RT PCR扩增得到小鼠核因子κB受体活化因子配基(RANKL)活性区域cDNA .将该cDNA片段克隆入表达载体pPIC9,重组载体转化巴斯德毕赤酵母GS115细胞 ,筛选Mut+表型 ,经甲醇诱导实现目的基因的分泌型表达 .Tricine SDS PAGE显示 ,表达产物约 2 6kD ,经Western印迹鉴定 ,表达产物可被RANKL抗体识别 .采用硫酸铵盐析、CM SephadexC 2 5层析纯化重组蛋白 .经测定 ,发酵液上清重组蛋白表达量约 11mg L .采用破骨细胞样细胞(osteoclastlikecell,OLC)诱导分化实验检测重组蛋白的生物活性 ,证实该重组蛋白可以促进OLC的生成 ,并呈现剂量依赖关系     

小鼠核因子κB受体活化因子配基活性区的克隆、表达及生物活性分析

核因子κB受体活化因子配基是诱导破骨细胞分化、成熟的关键因子,在生物医学研究中应用广泛。本实验以小鼠的骨髓细胞cDNA为模板,采用PCR技术获得小鼠核因子κB受体活化因子配基活性区基因,并将该基因克隆至His标签的融合蛋白表达载体pET28a(+),经鉴定正确的质粒转化至BL21表达菌株中。通过调节诱导目的蛋白表达的培养温度、IPTG浓度及诱导时间,筛选出重组融合蛋白表达的最佳条件。将纯化后的重组蛋白稀释成不同浓度,刺激小鼠破骨前体细胞Raw264.7细胞分化,经抗酒石酸酸性磷酸酶染色后可见破骨细胞的形成,表明该重组蛋白具有较好的生物活性,可替代商品化的鼠源核因子κB受体活化因子配基。