付丹丹

（菏澤醫(yī)學專科學校，山東菏澤274000）

促骨髓基質(zhì)干細胞成骨分化因子研究現(xiàn)狀

付丹丹

（菏澤醫(yī)學?？茖W校，山東菏澤274000）

骨髓基質(zhì)干細胞；促成骨分化因子/發(fā)展趨勢

骨髓基質(zhì)干細胞（BMSCS）是具有多項分化潛能的干細胞，體外誘導培養(yǎng)表達成骨、神經(jīng)分化等細胞表型[1-2]是現(xiàn)代研究熱點及難點?，F(xiàn)代醫(yī)學對其促分化及影響因子進行了積極的科研探索。

現(xiàn)代基礎(chǔ)研究多應用骨髓基質(zhì)干細胞經(jīng)典成骨誘導基本輔劑（地塞米松、β-甘油磷酸鈉和維生素C）培養(yǎng)促進BMSCS成骨分化[3]。在基礎(chǔ)研究時常把堿性磷酸酶活性、骨橋蛋白、骨鈣蛋白和Ⅰ型膠原等作為評判促成骨分化效果的重要量化指標[4-5]?，F(xiàn)將近年來研究較多的促成骨分化細胞因子綜述如下。

1 經(jīng)典促成骨分化細胞因子

1.1 核心結(jié)合因子（Cbfα）核心結(jié)合因子是成骨細胞特殊促進結(jié)合復合體[6]。cbfα在成骨細胞分化中調(diào)控骨鈣素基因的表達。大部分參與骨細胞外基質(zhì)形成的基因調(diào)控序列中也都有cbfα的結(jié)合位點,Pan等[7]最新實驗研究發(fā)現(xiàn)Cbfα過表達引起促成骨相關(guān)基因表達量、礦化結(jié)節(jié)數(shù)量比骨形成蛋白(bonemorphogenetic protein，BMP-2)表達明顯。

1.2 Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runtx2）基因參與骨基質(zhì)蛋白產(chǎn)物，可以上調(diào)骨基質(zhì)蛋白基因，像Ⅰ型膠原蛋白，骨橋蛋白，骨分泌蛋白和骨鈣蛋白，可引導多潛能干細胞向非成熟成骨細胞分化[8]，最近Lee等[9]研究發(fā)現(xiàn)抑制Runt相關(guān)基因2（Runx2）可以負調(diào)控骨形態(tài)發(fā)生蛋白2誘導的成骨細胞的分化。但在成骨細胞分化后期表達下降。Runtx2缺乏的小鼠，由于缺乏成骨細胞，骨形成不足。

1.3 BMP是轉(zhuǎn)化生長因子β（TGFβ）促進包括成骨細胞等大范圍組織和細胞的增殖，分化和凋亡[10-11]。Umehara等[11]最新研究發(fā)現(xiàn)從犬頰黏膜分離培養(yǎng)的成纖維細胞于BMP-2的影響下可分化為成骨細胞，其分化作用機制是通過提高堿性磷酸酶的活性，促進骨鈣蛋白，骨橋蛋白等產(chǎn)物生成以及提高Runx2和OsterixmRNA基因表達水平來實現(xiàn)的。Yamaguchi等[12]研究發(fā)現(xiàn)BMP-2，BMP-4和BMP-6能誘導促進BMSCS分化為成骨細胞，BMP誘導作用主要是增加堿性磷酸酶活性，骨鈣生成和甲狀旁腺（Parathyroid Hormone，PTH）應答等，但是BMP三種類型在促分化過程中分化活性偏向不同，各有優(yōu)勢，且在不同類型細胞中作用也有差異。

1.4 TGFβ早期促進增殖，晚期促進分化TGFβ是較強的促成骨分化的因子。經(jīng)過現(xiàn)階段實驗研究發(fā)現(xiàn)當胎牛血清缺乏時，TGF-β通過劑量增加的方式調(diào)節(jié)促進BMSCS成骨分化數(shù)量、活性及骨基質(zhì)蛋白與膠原蛋白合成，抑制BMSCS成脂分化，來增加骨小梁的數(shù)量密度，來達到骼的重塑，防止骨質(zhì)疏松等代謝性疾病[13]。但是Song等[14]實驗研究發(fā)現(xiàn)含TGFβ的細胞裂解液在BMSCS成骨分化過程中通過劑量依賴方式抑制堿性磷酸酶的活性和骨礦化程度表達。Bharathy等[15]研究發(fā)現(xiàn)TGFβ可以通過誘導細胞周期阻滯、分化及凋亡等方式在維持組織穩(wěn)態(tài)及確?；蚪M的完整性中起著關(guān)鍵的作用，這是否成骨分化息息相關(guān)，還有待深入研究。

1.5 堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、胰島素樣生長因子

(IGF)bFGF、IGF都能促進BMSc增殖及向成骨細胞分化,并且兩者同時運用優(yōu)于單獨使用，但是Song等[14]研究發(fā)現(xiàn)bFGF可以增加克隆細胞數(shù)量和形態(tài)，但是卻抑制堿性磷酸酶的活性[13]。Silverio-Ruiz等[16]研究表明在生長因子bFGF對細胞具有較強的促分裂作用，但是促代謝能力不及TGFβ，兩者聯(lián)合時會代謝作用大大增強，另外經(jīng)bFGF作用的細胞植入體內(nèi)會表現(xiàn)出較強的粘附能力[17]。

1.6 Osterix（OSX）在所有的軟骨內(nèi)和膜骨成骨細胞表達[18]OSX對于骨分化，早期也是必要的轉(zhuǎn)錄因子，但在后期卻會抑制成骨細胞分化。Xu等[18]研究發(fā)現(xiàn)外源性骨髓間充質(zhì)干細胞參與種植體植入后的骨整合，證明了OSX促進種植體骨整合。并且OSX的過表達促進骨整合。Tu等[19]研究發(fā)現(xiàn)OSX在骨髓間充質(zhì)干細胞的表達可以促進顱蓋骨缺陷小鼠關(guān)鍵尺寸的愈合，這證明OSX的體外基因治療是成人骨組織再生的一個有用的治療方法。

2 新促成骨分化因子

2.1 瘦素(Leptin,LEP)LEP作為一個骨調(diào)節(jié)因子，在促進造血和血管生成、促進膠原合成、促進細胞修復等過程中發(fā)揮一定的保護機制。徐俊昌[20]等通過研究LEP對誘導基因重組骨形態(tài)發(fā)生蛋白rhBMP-2裸鼠異位成骨效能,發(fā)現(xiàn)LEP通過促進了成骨相關(guān)基因Cbfα1、ALP、COLⅠ、OCNmRNA的表達的機制來促進hBMSCs的增殖和成骨分化。

2.2 成骨生長肽（osteogenic grow th peptide，OGP）OGP在體內(nèi)和體外具有明顯的促成骨作用，可在體外人工合成了成骨生長肽。陳子賢[21]等通過檢測不同濃度sOGP對三種不同狀態(tài)下人BMSCs形態(tài)觀察、細胞增殖率和成骨成脂標志物（ALP、骨鈣素（OC）、Ⅰ型膠原（Col-Ⅰ）及PPAR-γ2）的表達，發(fā)現(xiàn)成骨生長肽（sOGP）對BMSCs有明顯的促成骨分化和抑制成脂分化的作用，且這種作用的強弱與sOGP的濃度及BMSCs所處狀態(tài)相關(guān)。

2.3 人工合成的單鏈寡聚脫氧核苷酸(oligodeoxynucleotide, ODN)作用可以調(diào)控破骨細胞的形成和活化，被認為是一種新型的破骨細胞調(diào)節(jié)劑。為了進一步探討ODN對大鼠BMSCs向成骨細胞分化的影響。申玉芹[22]等通過研究不同密度的ODN刺激經(jīng)成骨誘導后的BMSCs內(nèi)ALP的表達水平，發(fā)現(xiàn)特定序列的ODN能夠影響大鼠BMSCs向成骨細胞的分化。

此外PTH促成骨的作用受到關(guān)注，Takase等[23]實驗研究發(fā)現(xiàn)PTH可以通過某些途徑促進BMP-2mRNA基因的表達。PTH有促進骨的形成和骨吸收,且有加快骨轉(zhuǎn)換的能力,長期使用對骨折率的降低有顯著作用。PTH促進骨形成的分子通路比較復雜,單它的主要作用是促進成骨祖細胞的增生和分化，并且對骨轉(zhuǎn)換具有雙向調(diào)節(jié)作用；大劑量使用可促進骨吸收的作用；小劑量給藥能促進成骨前體細胞分化為成骨細胞，發(fā)揮促進骨形成作用。

3 問題與前景

目前對骨組織工程以骨髓基質(zhì)干細胞為理想的種子細胞。但成骨分化機制尚有一些有待進一步解決的問題。值得關(guān)注的是，很多學者利用基質(zhì)干細胞為構(gòu)建組織工程骨進行了大量基礎(chǔ)研究，這可以成為骨組織工程臨床應用很好的借鑒。隨著成骨分化研究的不斷深入，種子細胞骨髓基質(zhì)干細胞必定會給骨組織工程的臨床應用帶來新的突破和創(chuàng)新。

本文綜述了促骨髓基質(zhì)干細胞向成骨細胞分化的因子及影響因素等。促成骨分化轉(zhuǎn)錄因子之間聯(lián)合作用機制[9，16]仍然需要深入研究及探索。探索研究促成骨分化的分化轉(zhuǎn)錄因子及影響因素，不僅可以為骨愈合研究和其分子機制的研究提供依據(jù)，也可為開發(fā)促進骨組織修復藥物提供分子生物學靶標，為臨床應用提供生物學依據(jù)。由此可見，通過研究促成骨分化因子，探索有效的非細胞毒性藥物來提高促成骨分化水平在未來將是一項具有創(chuàng)新性的的策略，可具有極大的臨床價值和社會效益。

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Q291

：A文章編號：1008-4118（2014）02-0078-03

2014-03-21

10.3969/j.issn.1008-4118.2014.02.32