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.     

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。     

肿瘤坏死因子受体和配体超家族的新成员

骨原蛋白(OPG)／核因子κB受体激活剂的配体(RANKL)／核因子κB的受体激活剂(RANK)是肿瘤坏死因子受体和配体超家族成员。RANKL由成骨细胞前体／骨髓基质细胞和激活的T淋巴细胞合成,通过结合破骨细胞或树突状细胞表面的RANK受体,促进破骨细胞的形成、融合、激活和存活,并有助于树突状细胞对抗原的提呈作用,OPG作为RANKL的假受体,对此过程具有抑制作用。此外,OPG／RANKL／RANK系统在调节淋巴系统发育、哺乳期动物乳腺腺泡的形成以及大动脉钙化中也起着重要的作用,是一组多功能的细胞因子系统。     

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。     

类风湿关节炎破骨细胞的活化机制及其预测指标

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)是一种系统性、慢性、炎性的自身免疫性疾病。骨破坏在RA的发生和发展中占有重要地位,是RA致残致畸的主要原因。破骨细胞(osteoclast, OC)的异常增生与活化对RA骨侵蚀的发病进展具有重要作用。近年来,RA患者骨破坏的研究逐渐增多。本文结合国内外研究对核因子-κB受体活化因子配体(receptor activation for nuclear factor-κB ligand, RANKL)/核激活因子受体(receptor activator for nuclear factor-κB, RANK)/骨保护素(orthopantomography, OPG)信号通路、Wnt信号通路、抗瓜氨酸蛋白抗体(anti-citrulline protein antibody, ACPA)、基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMPs)、14-3-3η蛋白、基质细胞衍生因子-1(stromalcellderivedfactor-1,SDF-1)、小泛素样修饰物蛋白(smallubiquitin-likemodifierprotein,SUMO)、分泌型卷曲相关蛋白(secreted frizzled-related protein, SFRP)、骨转换标志物等作一阐述,旨在为RA早期骨破坏诊断提供相关依据。     

Caspase-1抑制剂对大鼠血管平滑肌细胞钙化的初步影响

目的:研究Caspase-1抑制剂zVAD对大鼠血管平滑肌细胞钙化的影响。方法:体外分离、培养大鼠血管平滑肌细胞,加入β-磷酸甘油酯(β-GP)诱导细胞发生钙化;在细胞中加入Caspase-1抑制剂zVAD或DMSO对照,按照不同时间点收取细胞进行半定量PCR,检测骨保护素(OPG)/核因子κB受体活化因子配体(RANKL)的表达变化;通过茜素红钙化染色,直观观察zVAD对血管平滑肌细胞钙化的影响。结果:β-GP加入细胞后,可见细胞内OPG/RANKL的mRNA表达水平逐步增加,加入zVAD后增加趋势减缓;茜素红钙化染色显示,zVAD可抑制血管平滑肌细胞钙化。结论:分离、体外培养了大鼠的血管平滑肌细胞,并且发现在钙化过程中OPG/RANKL表达增加,而Caspase-1抑制剂zVAD可有效抑制OPG/RANKL的表达,提示炎症小体可能通过OPG/RANKL诱导动脉钙化的产生。     

动物骨代谢相关信号通路研究进展

骨骼是组成脊椎动物内骨骼的坚硬器官,对机体起着运动、支撑和保护的作用。骨骼处于骨形成和骨吸收两种活动所组成的骨代谢的动态平衡状态,这种平衡对于维持骨量和矿物质稳态至关重要。在动物骨代谢过程中,存在着众多调节骨形成和骨吸收的信号通路,如BMP(bone morphogenetic protein)/SMADs、TGF-β(transforming growth factor β)、Wnt/β-catenin、OPG (osteoprotegerin)/RANKL (receptor activator of NF-κB ligand)/RANK (receptor activator of NF-κB)、FGF (fibroblast growth factor)和Notch信号通路等。这些信号通路具有复杂的调控机制,参与骨代谢过程的调节。本文综述了在动物骨代谢过程中起关键调节作用的相关信号通路的作用机制及研究进展,以期为动物骨代谢研究奠定基础。     

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。     

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。     

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。     

植物乳杆菌AR495抑制巨噬细胞RAW264.7向破骨细胞分化的研究

利用植物乳杆菌AR495及不同处理组与巨噬细胞RAW264.7共培养,考察AR495对核因子-κB受体活化因子配基(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)诱导的巨噬细胞RAW264.7向破骨细胞分化的影响.结果表明,AR495活菌与发酵液在与RANKL...     

50 Hz 1.8 mT正弦交变电磁场通过调节成骨细胞PGE2的分泌影响Opg/Rankl的基因表达

前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)作为细胞因子,在骨代谢中扮演重要角色. 它通过刺激成骨细胞核因子κB受体活化因子配基(receptor activator of nuclear factor kappa B ligand, RANKL)表达,促进破骨细胞的分化成熟. 然而,其是否参与了电磁场调节骨代谢仍不清楚.PGE2的生物合成受到环加氧酶(cyclooxygenase, COX)的调节. 在细胞中存在2种不同的环加氧酶,COX-1和COX-2. 其中,COX-2是引起PGE2分泌增加的主要原因. 其活性受到细胞核因子κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)的调节.本文通过检测体外培养成骨细胞PGE2分泌,COX-2蛋白表达以及Cox-2、Opg、Rankl和Nf-κb 基因表达发现,经50 Hz 1.8 mT正弦交变电磁场(sinusoidal electromagnetic fields, SEMFs)处理后,由COX-2介导的PGE2分泌以及cox-2、Nf-κb的基因表达皆下调,但Nf-κb的变化先于cox-2的变化,而opg/rankl基因表达则恰恰相反,说明电磁场通过抑制Nf-κb的转录降低由COX-2介导的PGE2的分泌,进而降低对Rankl表达的刺激作用,抑制破骨细胞的分化成熟.     

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。     

巴戟天及其糖提取物对于体外培养成骨细胞OPG/RANKL基因系统表达的影响

目的:探讨巴戟天及多糖提取物对成骨细胞骨保护素(OPG)/核因子κB受体活化因子配体(RANKL)基因系统表达的影响。方法:取2~3天的SD大鼠5只分离原代成骨细胞,再取8周龄SD大鼠35只随机分为七组,对照组不进行处理,三组给予10 g/L、50 g/L、100 g/L巴戟天水灌胃,其余三组分别给予10 g/L、50 g/L、100 g/L巴戟天多糖灌胃,72 h后采用采用ELISA法测定培养液中OPG、RANKL及骨钙素的含量,采用MTT法检测不同浓度巴戟天水及多糖提取物对大鼠成骨细胞增殖的影响,采用荧光定量PCR检测OPG和RANKL mRNA表达情况;通过Westernblot检测OPG和RANKL蛋白表达水平。结果:巴戟天水及多糖提取物组A570nm、ALP活性、骨钙素含量、OPG/RANKL mRNA表达量、OPG和RANKL蛋白表达阳性密度均高于对照组(P0.05);A 570 nm、ALP活性、骨钙素含量、OPG/RANKL mRNA表达量、OPG和RANKL蛋白表达阳性密度均高于同等剂量的水提取物各组(P0.05);巴戟天多糖组中随着多糖剂量的升高A 570 nm、ALP活性、骨钙素含量、OPG/RANKL mRNA表达量、OPG和RANKL蛋白表达阳性密度,差异比较有统计学意义(P0.05)。结论:巴戟天水及多糖提取物均能促进体外培养成骨细胞的增殖,提高成骨细胞活性。     

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.     

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。     

脑外伤对大鼠骨折愈合过程中OPG/RANKL表达的影响

目的研究股骨骨折合并脑外伤大鼠骨痂中骨保护素（OPG）和核因子-KB受体活化因子配体（RANKL）的表达变化,探讨脑外伤对骨折愈合的影响及作用机制。方法48只雌性SD大鼠随机分成骨折合并脑外伤组和单纯骨折组,每组24只。建立大鼠开放骨折及脑外伤模型,术后7、14、21、28d4个时间点分批处死动物,标本切片后通过HE染色观察骨折愈合情况,免疫组织化学染色研究OPG和RANKL的表达变化。结果HE染色示单纯骨折组呈典型骨折愈合过程,而骨折合并脑外伤组骨痂形成及改造提前,骨折愈合加速。免疫组织化学染色显示OPG在骨折合并脑外伤组表达增强,术后各时间点OPG平均光密度值（OD值）均高于同一时间点单纯骨折组,差异有统计学意义（P〈0.05）。RANKL在骨折合并脑外伤组表达变化不显著,其OD值仅术后21d1个时间点高于单纯骨折组（P〈0.05）。骨折合并脑外伤组术后各时间点OPG与RANKL OD值的比值均高于同一时间点单纯骨折组,差异有统计学意义（P〈0.05）。结论脑外伤对骨折愈合有促进作用,可能与合并脑外伤后OPG和RANKL表达变化有关。     

基于OPG/RANK/RANKL系统比较研究前肢畸形WHBE兔骨代谢特征

目的利用OPG(osteoprotegerin)/RANK(receptor activator of NF-κB)/RANKL(receptor activator of NF-κB ligand)系统比较研究前肢畸形WHBE兔骨代谢特征。方法取WHBE兔、日本大耳白兔、前肢畸型WHBE兔各10只,分为3组,标记为HWR(healthy WHBE rabbit)、HJR(healthy Japanese rabbit)和FMWR(forelimb malformation WHBE rabbit)组。用X射线机所拍摄X-线片观察各组兔前肢尺桡部形状并测定平均灰度值;通过骨组织石蜡切片HE染色对前肢骨组织进行微观形态分析;采用荧光定量PCR法检测OPG、RANKL基因在肝脏中表达;采用酶联免疫法和免疫组化法分别测定OPG/RANK/RANKL蛋白在血清和骨组织中的表达。结果与HWR和HJR组比较,FMWR组兔前肢尺桡部呈异常弯曲状,骨皮质明显变薄,X-线片所示灰度值显著低于HWR组(P0.05)。FMWR组兔在肝脏RANKL基因表达水平和RANKL/OPG mRNA比值(P0.01),血清RANK、RANKL蛋白含量及RANKL/OPG比值(P0.05,P0.01),骨组织RANKL蛋白表达阳性指数及RANKL/OPG比值(P0.05,P0.01)等指标上均显著高于HWR组和HJR组。与HJR组比较,HWR组兔肝脏OPG和RANKL基因表达水平显著提高(P0.05,P0.01)。结论前肢畸形WHBE兔存在骨质量下降、骨组织受损现象,RANKL/OPG比值明显升高,骨代谢紊乱是其骨骼发生畸形的主要原因。与日本大耳白兔在RANKL基因表达水平上的品种差异可能是WHBE兔对前肢畸形易感的诱因。     

RANKL在人乳牙根生理性吸收不同时期不同细胞的表达

目的：探讨核因子KB受体活化剂配体（receptor activator of the nuclear factor—κappa Bligand,RANKL）在人乳牙根消失不同时间段牙髓细胞内的表达及分化。方法：临床选取牙根生理早中晚期的乳牙各10颗,用原位杂交方法检测RANKL细胞因子在人的乳牙根消失的时候不同时期牙髓细胞内的mRNA表达情况。结果：牙髓细胞、成牙本质细胞RANKL原位杂交染色阳性,表达比对照组高（P〈0．05）。消失比较早的时候与消失中、晚的时候,比较各种细胞内RANKL表达差异有统计学意义（P〈0．05）,而消失中间的时候和消失比较晚的各种细胞内的RANKL表达差异无统计学意义（P〉0．05）。结论：RANKL参与了乳牙牙根的消失过程,牙髓细胞、成牙本质细胞可能促进了破骨细胞分化成熟。     

50Hz 1.8mT正弦交变电磁场通过调节成骨细胞PGE_2分泌影响Opg/Rankl的基因表达

前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)作为细胞因子,在骨代谢中扮演重要角色.它通过刺激成骨细胞核因子κB受体活化因子配基(receptor activator of nuclear factor kappa B ligand,RANKL)表达,促进破骨细胞的分化成熟.然而,其是否参与了电磁场调节骨代谢仍不清楚.PGE2的生物合成受到环加氧酶(cyclooxygenase,COX)的调节.在细胞中存在2种不同的环加氧酶,COX-1和COX-2.其中,COX-2是引起PGE2分泌增加的主要原因.其活性受到细胞核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)的调节.本文通过检测体外培养成骨细胞PGE2分泌,COX-2蛋白表达以及Cox-2、Opg、Rankl和Nf-κb基因表达发现,经50 Hz 1.8 m T正弦交变电磁场(sinusoidal electromagnetic fields,SEMFs)处理后,由COX-2介导的PGE2分泌以及cox-2、Nf-κb的基因表达皆下调,但Nf-κb的变化先于cox-2的变化,而opg/rankl基因表达则恰恰相反,说明电磁场通过抑制Nf-κb的转录降低由COX-2介导的PGE2的分泌,进而降低对Rankl表达的刺激作用,抑制破骨细胞的分化成熟.