杜張珍，李 旭，王 妍

（1.軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院軍事認(rèn)知與腦科學(xué)研究所，北京 100850；2.中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，遼寧沈陽 110000）

骨鈣素（osteocalcin，OCN）常被作為成骨細(xì)胞骨形成的血清標(biāo)志物，最初被認(rèn)為只是一種非膠原蛋白，參與骨基質(zhì)形成和骨基質(zhì)礦化調(diào)控。生理狀態(tài)下，骨鈣素存在完全羧化OCN（carboxylated OCN，cOCN）和不全羧化OCN（undercarboxylated OCN，ucOCN）2種形式，各具有不同的生物學(xué)功能。cOCN具有很強(qiáng)的鈣親和能力，主要與鈣離子結(jié)合沉積于骨骼肌系統(tǒng)；ucOCN可進(jìn)入血液參與血循環(huán)，對多器官功能發(fā)揮調(diào)控作用。近10年來，關(guān)于成骨細(xì)胞內(nèi)分泌調(diào)控作用的研究有較多報(bào)道，重點(diǎn)為骨源性O(shè)CN的作用[1]。隨著對ucOCN功能的深入研究，人們逐漸認(rèn)識(shí)到OCN的低羧化形式可能正是其發(fā)揮“內(nèi)分泌激素樣”調(diào)控作用的執(zhí)行體，平衡并維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)，與多個(gè)器官形成能量調(diào)控環(huán)路。本文重點(diǎn)介紹OCN的多元化內(nèi)分泌調(diào)控作用，以期為深入研究OCN作用機(jī)制并將其作為一種潛在的內(nèi)分泌激素藥物治療代謝、認(rèn)知障礙及老年退行性疾病提供參考。

1 骨鈣素的生物學(xué)特征

OCN也稱為骨γ-羧谷氨酸（Gla）蛋白，是一種含46～50個(gè)氨基酸的可分泌蛋白，主要由成骨細(xì)胞產(chǎn)生[2]。牙齒的成牙本質(zhì)細(xì)胞和肥大的軟骨細(xì)胞也能產(chǎn)生少量OCN。近年來研究表明，在腎和腦組織中也有OCN表達(dá)。包括人類在內(nèi)的大多數(shù)生物體中，OCN由一個(gè)物種間高度保守的基因編碼，但不同種屬的OCN表達(dá)形式不盡相同。人OCN基因位于1號染色體1q25～q31，專司編碼98個(gè)氨基酸、分子質(zhì)量為11 ku的OCN前體蛋白。小鼠含有3個(gè)ocn基因簇，其中ocn基因1（ocngene 1，og1）和og2主要在骨中表達(dá)，ocn相關(guān)基因（ocn-related gene，org）主要在腎組織中表達(dá)。目前org的確切功能尚不清楚，有人認(rèn)為其編碼一種與鈣結(jié)合的Gla蛋白質(zhì)，在維持鈣穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用[3]。

OCN的成熟依賴于羧化酶對其特異位點(diǎn)進(jìn)行羧基化反應(yīng)。尚未成熟的OCN在氨基酸序列的17，21和24位有3個(gè)羧化酶識(shí)別位點(diǎn)，在與γ-谷氨酰羧化酶（gamma glutamyl carboxylase，GGCX）的單次結(jié)合過程中，逐步對這3個(gè)位點(diǎn)的谷氨酸殘基進(jìn)行γ羧化修飾[2，4-5]，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為成熟OCN。這種羧化反應(yīng)過程依賴維生素K循環(huán)提供二氧化碳，并將氧氣作為輔助因子。每一個(gè)γ羧化循環(huán)將維生素K轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物，隨即又被維生素K環(huán)氧化物還原酶還原，重啟另一輪羧化過程[6]。成熟的cOCN蛋白被包裝成細(xì)胞內(nèi)小泡，以囊泡輸運(yùn)的方式分泌到骨基質(zhì)中[7]。幾乎所有維生素K依賴的Gla蛋白均具有鈣結(jié)合能力和相同的γ羧化酶識(shí)別位點(diǎn)，因此它們被認(rèn)為是從一個(gè)共同的祖先進(jìn)化而來[5]。在凝血中發(fā)揮作用的肝Gla蛋白與鈣連接的磷脂結(jié)合，而OCN與羥基磷灰石中的鈣離子結(jié)合[8]。OCN的鈣親和性在一定程度上決定了OCN的功能，當(dāng)骨基質(zhì)中的OCN在一定條件下脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)閡cOCN，失去這種與鈣離子的親和能力，隨血液進(jìn)入血循環(huán)系統(tǒng)，參與對機(jī)體多器官的穩(wěn)態(tài)調(diào)控。

2 骨鈣素受體

在循環(huán)系統(tǒng)中雖能夠同時(shí)檢測到cOCN和ucOCN，但只有ucOCN發(fā)揮多器官靶向調(diào)控作用[9-10]，通過激活靶細(xì)胞膜受體介導(dǎo)生物學(xué)功能。目前已證實(shí)其存在2個(gè)潛在的G蛋白偶聯(lián)受體：G蛋白偶聯(lián)受體C家族6組成員a（G protein-coupled receptor，family C，group 6，member A，GPRC6A）和G蛋白偶聯(lián)受體158（G protein-coupled receptor 158，GPR158）。前者主要在除腦以外的外周組織表達(dá)，介導(dǎo)ucOCN在脂肪、胰腺和生殖器官的功能；后者主要由腦海馬區(qū)微管相關(guān)蛋白2（microtubule-associated protein 2，MAP2）陽性細(xì)胞表達(dá)，介導(dǎo)ucOCN在腦內(nèi)的調(diào)控作用[11]。

GPRC6A是一種G蛋白偶聯(lián)受體，在對循環(huán)OCN產(chǎn)生反應(yīng)性的多種組織類型細(xì)胞上均有表達(dá)[12]，可被鈣和鋅等陽離子配體激活[13-14]。基因敲除研究顯示，GPRC6A功能缺陷導(dǎo)致的生物表型與ocn缺失小鼠極其相似，表現(xiàn)為體內(nèi)脂肪積累、高血糖、葡萄糖不耐受、胰島素抵抗和睪酮水平降低等[15]。Oury等[16]在研究OCN在睪丸間質(zhì)細(xì)胞中所激活的信號通路時(shí)，發(fā)現(xiàn)OCN能夠持續(xù)增加睪丸間質(zhì)細(xì)胞中cAMP水平，并最終鎖定OCN的一個(gè)受體即GPRC6A[17-18]。在胰島β細(xì)胞中，OCN也是通過GPRC6A受體激活MAP激酶途徑發(fā)揮作用[19]。早期研究結(jié)果提示，GPRC6A介導(dǎo)了OCN在其他組織中的功能，包括肌肉、脂肪和骨，并在后續(xù)的研究中相繼得到證實(shí)[20-24]。

gprc6a敲除小鼠導(dǎo)致行為學(xué)異常卻并不影響小鼠神經(jīng)遞質(zhì)釋放，表明OCN在神經(jīng)系統(tǒng)可能還存在其他受體[25]。以如下3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作為篩選受體的依據(jù)：①與GPRC6A相同，這種新受體應(yīng)屬于G蛋白偶聯(lián)受體；②應(yīng)存在于曾被證明能與OCN結(jié)合的海馬CA3區(qū)；③不應(yīng)在GPRC6A介導(dǎo)OCN信號的其他細(xì)胞中表達(dá)。Khrimian等[11]于2017年鑒定出GPR158為ucOCN在腦中的特異性受體，隨后在gpr158和ocn聯(lián)合敲除小鼠中均發(fā)現(xiàn)該受體介導(dǎo)了OCN對海馬依賴性記憶和焦慮樣行為的調(diào)節(jié)。值得注意的是，GPR158在OCN結(jié)合的腦干中縫背側(cè)和內(nèi)側(cè)的5-羥色胺能神經(jīng)元中不表達(dá)，提示OCN還有可能存在其他受體，有待在今后的研究中闡明。

3 骨鈣素生物學(xué)功能

3.1 在骨基質(zhì)生物礦化中的作用

目前OCN在骨基質(zhì)中的功能研究結(jié)果尚不一致，確切作用還不十分清楚。OCN通常被作為成骨細(xì)胞骨形成的血清標(biāo)志物[7，26]，促進(jìn)骨基質(zhì)礦化[27]。成熟OCN被分泌到骨微環(huán)境中，隨即發(fā)生構(gòu)象變化，其具有鈣結(jié)合能力的Gla殘基與羥基磷灰石中的鈣離子結(jié)合，沉積于骨基質(zhì)中。這種特性最初被認(rèn)為是一種OCN啟動(dòng)的羥基磷灰石晶體形成的機(jī)制[28-29]。然而隨后的研究表明，OCN可作為骨礦化的抑制劑發(fā)揮作用。ocn基因全敲除的小鼠骨皮質(zhì)厚度增加，生長板周圍有豐富的鈣化區(qū)[30]。此外，OCN能抑制飽和溶液中鈣鹽的沉淀[31]。長期對嚙齒動(dòng)物給予一種能夠間接影響OCN功能的維生素抑制劑華法林（warfarin），易導(dǎo)致骨過度礦化和生長板過早閉合[32]。利用傅里葉變換紅外顯微分光光度法對骨基質(zhì)分析顯示，在年齡較大的ocn基因敲除小鼠中，礦物質(zhì)與基質(zhì)的比率增加，羥基磷灰石的晶體尺寸更大，這表明OCN可能調(diào)節(jié)礦物質(zhì)的成熟率[33]，然而ocn敲除小鼠成牙牙本質(zhì)卻表現(xiàn)正常[34]。對骨中過表達(dá)OCN蛋白的小鼠骨組織分析顯示，其骨基質(zhì)礦化狀態(tài)也相對正常[35]，提示體內(nèi)OCN可能存在自身穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)。

OCN參與骨礦化的機(jī)制或許更復(fù)雜，但值得注意的是，當(dāng)前這些研究并未將cOCN和ucOCN的功能區(qū)分開來，OCN的作用可能是2種形式相應(yīng)功能共同疊加的結(jié)果，而在不同的生理病理過程、不同組織類型或不同的進(jìn)程階段可出現(xiàn)看似相矛盾的結(jié)果，如在ocn基因敲除的小鼠骨質(zhì)中，OCN顯示出的綜合作用為抑制骨礦化[30]，但在動(dòng)脈粥樣硬化的鈣化斑塊中卻檢測到豐富的OCN表達(dá)[36]；在內(nèi)皮細(xì)胞中過表達(dá)OCN，同樣能加重股動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程[37]；而血清中ucOCN水平增加或應(yīng)用重組ucOCN分子則能夠抑制動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展[38-39]。雖然OCN可能通過促進(jìn)全身代謝影響血管相關(guān)疾病的發(fā)展，但這些研究也從側(cè)面印證將不同形式的OCN區(qū)分研究，更有助于全面闡明OCN功能及其在機(jī)體代謝調(diào)控中的作用。

3.2 在能量代謝中的調(diào)控作用

最先受到關(guān)注的ucOCN多器官調(diào)控功能是其在能量代謝中的作用。Lee等[40]研究發(fā)現(xiàn)，ocn完全敲除后小鼠出現(xiàn)脂肪積聚和明顯的葡萄糖代謝受損。隨后，F(xiàn)ulzele等[41]研究印證了特異性敲除成骨細(xì)胞的胰島素受體（insulin receptor，ir）小鼠產(chǎn)生一種與ocn缺失相類似的代謝表型，即體內(nèi)脂肪積累、高血糖、低血清胰島素、胰島素抵抗和葡萄糖耐受；成骨細(xì)胞ir突變小鼠注射OCN可改善葡萄糖代謝水平；此研究明確了ocn是成骨細(xì)胞主要的胰島素反應(yīng)基因。進(jìn)一步研究表明，OCN可通過促胰島β細(xì)胞增殖、增加靶細(xì)胞對胰島素的敏感性進(jìn)而調(diào)控糖脂代謝[42]。此外，OCN可通過促進(jìn)肝糖原分解，逆轉(zhuǎn)非酒精性脂肪肝[43-44]。最近有研究報(bào)道，血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性敲除脂蛋白相關(guān)受體可激活OCN表達(dá)，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞糖代謝[45]。上述研究進(jìn)一步表明OCN對能量代謝的促進(jìn)作用。

Ferron等[46]報(bào)道，胰島素對ucOCN存在反饋調(diào)節(jié)，簡言之這是一種胰島素相關(guān)且pH依賴的破骨細(xì)胞活化機(jī)制。IR是一種酪氨酸激酶，可被蛋白酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatase，PTP）抑制。由小鼠胚胎干細(xì)胞磷酸酶（embryonic stem cell phosphatase，esp）基因編碼，在成骨細(xì)胞和睪丸支持細(xì)胞表達(dá)的骨睪PTP（osteotesticular PTP，OST-PTP）是PTP的一種。分析OSTPTP催化結(jié)構(gòu)域提示其與PTP1B等磷酸酶具有同源性[47]，后者常作用于IR使其去磷酸化而失活。esp-/-小鼠表現(xiàn)出胰島素分泌增多，靶器官對胰島素敏感性以及糖代謝能力顯著增強(qiáng)，同時(shí)伴隨著循環(huán)ucOCN比例明顯提升[47]。后續(xù)研究表明，esp-/-小鼠胰島素信號途徑激活可增強(qiáng)破骨細(xì)胞活性，而破骨細(xì)胞所在吸收腔隙的低pH環(huán)境進(jìn)一步促進(jìn)OCN脫羧并釋放到血循環(huán)中[48]。一旦破骨細(xì)胞的功能受損，如臨床骨質(zhì)疏松癥患者以及相應(yīng)模型小鼠體內(nèi)，ucOCN水平也處于較低水平，并表現(xiàn)出糖耐量異常[49]。綜合上述研究提示，胰島素和OCN之間可能存在正反饋環(huán)路，即胰島素介導(dǎo)OCN生成，并促進(jìn)其脫羧，繼而ucOCN入血刺激胰島β細(xì)胞增殖并分泌更多胰島素。

目前關(guān)于胰島素在轉(zhuǎn)錄水平刺激OCN產(chǎn)生的分子機(jī)制已有相關(guān)研究報(bào)道。叉頭盒轉(zhuǎn)錄因子O（fork head box O，F(xiàn)oxO）是介導(dǎo)胰島素功能的主要調(diào)控分子[50]。Rached等[51]在ocn基因中鑒定出3個(gè)FoxO結(jié)合位點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)FoxO1是OCN表達(dá)的有效抑制因子。敲低成骨細(xì)胞FoxO轉(zhuǎn)錄因子的小鼠血液中OCN含量增加，同時(shí)表現(xiàn)出胰島β細(xì)胞增殖、胰島素分泌和靶器官對胰島素敏感性增加[51]。FoxO1可能通過與轉(zhuǎn)錄激活因子4相互作用介導(dǎo)對OCN表達(dá)的抑制作用[52]，轉(zhuǎn)錄激活因子4負(fù)性調(diào)控成骨特異性轉(zhuǎn)錄因子2，進(jìn)而抑制OCN的生物活性[53]。此外，相繼發(fā)現(xiàn)了對OCN具有調(diào)控作用的其他信號通路，如結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物2（tuberous sclerosis complex 2）基因敲除小鼠成骨細(xì)胞中mTOR信號出現(xiàn)下調(diào)，同時(shí)ucOCN水平較對照組提高10倍，并最終對激素脫敏[54-55]。在成骨細(xì)胞發(fā)育中起重要作用的Fos相關(guān)抗原2（Fos-related antigen 2，F(xiàn)ra-2）和維生素K依賴性GGCX均可參與對OCN的調(diào)控[56]。在成骨細(xì)胞中過表達(dá)Fra-2會(huì)導(dǎo)致OCN水平升高，同時(shí)模型小鼠出現(xiàn)體重減輕、血糖降低及糖耐量異常和靶器官胰島素敏感性提高等病理生理改變，而敲除fra-2則表現(xiàn)出與之相反的狀態(tài)[57]。GGCX能催化谷氨酸轉(zhuǎn)化為γ-羧谷氨酸，在調(diào)節(jié)OCN生物利用度中起重要作用，如在成骨細(xì)胞中敲除ggcx可增加血清ucOCN水平，同時(shí)逆轉(zhuǎn)糖耐量異常和脂肪堆積等癥狀[58-59]。

3.3 在生殖系統(tǒng)中的作用

Oury等[60]和Karsenty等[24]在針對ocn基因敲除小鼠的表型研究中發(fā)現(xiàn)，血清ucOCN含量與小鼠繁殖能力呈現(xiàn)正相關(guān)。與野生型小鼠相比，ocn基因缺失的小鼠繁殖能力較差，產(chǎn)崽數(shù)量明顯減少?；谠摻Y(jié)果提出假設(shè)，ucOCN可能通過影響類固醇性激素生成，進(jìn)而調(diào)節(jié)生育能力。雌激素和睪酮對骨骼生長和維持有重要影響[61-62]，但關(guān)于從骨到性腺的“反向調(diào)節(jié)信號”此前并無報(bào)道。與該觀點(diǎn)一致，成骨細(xì)胞的條件培養(yǎng)基以及外源ucOCN可增加睪丸間質(zhì)細(xì)胞中睪酮生成，但對卵巢外植體產(chǎn)生的雌二醇或孕酮水平無影響。ocn基因敲除小鼠血清睪酮水平低，精子少，生殖器官重量減輕；而在體給予ucOCN可提升該雄性小鼠的生育能力。此外，在成骨細(xì)胞中增強(qiáng)胰島素信號也可提高小鼠生育力，表明靶向成骨細(xì)胞中胰島素信號調(diào)節(jié)雄性生育力的可能性。后續(xù)研究證實(shí)了該觀點(diǎn)，即胰島素通過刺激骨轉(zhuǎn)換增加破骨細(xì)胞活性，介導(dǎo)OCN激活，繼而促進(jìn)雄性生育能力，形成“胰島素-骨-性激素-骨”的反饋環(huán)路，OCN在該環(huán)路運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮著多系統(tǒng)靶向調(diào)控作用[16]。

3.4 在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用

近年來OCN信號通路對腦功能的調(diào)控作用備受關(guān)注。ocn全基因敲除小鼠表現(xiàn)出明顯認(rèn)知行為缺陷，ocn缺失小鼠的認(rèn)知能力受損，與焦慮和抑郁情緒相關(guān)的異常行為表現(xiàn)更明顯[25，63-64]。有研究推測OCN在大腦可能作為一種神經(jīng)肽發(fā)揮作用[64]，但在腦局部表達(dá)的OCN的作用并未得到進(jìn)一步證實(shí)。Khrimian等[11]研究表明，外周ucOCN可穿過血腦屏障，作用于腦干、中腦和海馬，影響與學(xué)習(xí)記憶形成密切相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)合成。OCN可促進(jìn)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)合成相關(guān)基因的表達(dá)，抑制γ-氨基丁酸合成所需的基因，還與腦內(nèi)5-羥色胺、多巴胺、去甲腎上腺素和γ-氨基丁酸的變化相關(guān)。更值得關(guān)注的是，母體胎盤來源的ucOCN似乎是胎兒大腦正常發(fā)育所必需的，在骨發(fā)育過程啟動(dòng)之前就能夠在胎兒血液中檢測到ucOCN，而ocn缺失的母體所生幼崽則出現(xiàn)腦內(nèi)海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡增加等神經(jīng)系統(tǒng)異常改變[25]。Hou等[65]在帕金森?。≒arkinson disease，PD）小鼠模型中證實(shí)，OCN能夠改善多巴胺能神經(jīng)元的功能，逆轉(zhuǎn)PD小鼠的異常行為，但該干預(yù)效應(yīng)并非直接作用，而是通過改善腸道菌群實(shí)現(xiàn)。

另有一項(xiàng)新的研究結(jié)果表明，小鼠腦內(nèi)海馬顆粒區(qū)神經(jīng)元高表達(dá)OCN，可通過分泌腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子改善小鼠的認(rèn)知行為[66]。海馬顆粒區(qū)神經(jīng)元在胚胎時(shí)期即能表達(dá)OCN。應(yīng)用不同的技術(shù)方法分別標(biāo)記處理人胚胎時(shí)期發(fā)育來的富含OCN的顆粒區(qū)細(xì)胞以及小鼠后天生發(fā)的顆粒區(qū)富含OCN的細(xì)胞。結(jié)果顯示，胚胎時(shí)期發(fā)生而非后天產(chǎn)生的富含OCN的顆粒細(xì)胞群在小鼠出生后海馬顆粒區(qū)神經(jīng)發(fā)生以及認(rèn)知功能調(diào)控中起到重要作用，提示組織器官局部表達(dá)的OCN也可能發(fā)揮與骨源性O(shè)CN相似的作用。此外，腦組織局部表達(dá)的OCN和骨源性O(shè)CN是否存在空間和時(shí)間上的效應(yīng)關(guān)系也是一個(gè)值得關(guān)注的問題。

3.5 在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的作用

OCN參與調(diào)控的脂肪代謝、雄性生殖以及認(rèn)知能力等生理功能均具有隨年齡增加而進(jìn)行性下降的共同特征。骨骼和肌肉作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2種重要的組織，具有相似的生物物理特性和機(jī)械感知能力，同時(shí)，肌肉運(yùn)動(dòng)能力減低與骨量下降明顯相關(guān)。此外，運(yùn)動(dòng)能力亦隨著年齡變化而衰減，Mera等[67]據(jù)此推測，OCN可能作為關(guān)鍵分子，參與調(diào)節(jié)肌肉減少和運(yùn)動(dòng)能力下降等衰老相關(guān)生理病理過程。隨后研究亦證實(shí)，OCN可抵抗老年性肌肉減少，并通過特異性受體以非胰島素依賴的方式促進(jìn)肌肉能量代謝，增加肌肉的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)能力。與此同時(shí)，OCN還可促進(jìn)白細(xì)胞介素6（interlukin-6，IL-6）分泌[20]，后者可進(jìn)一步促進(jìn)骨基質(zhì)降解、釋放更多ucOCN入血，維持肌肉的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)能力，形成骨-肌肉間的“閉合交互通路”[48]。最近有國內(nèi)學(xué)者研究報(bào)道，黃精多糖可通過調(diào)節(jié)OCN信號增加機(jī)體抗疲勞性[68]，這與Mera等[67]的研究結(jié)論一致。

此外，OCN可作為肌腱母細(xì)胞的標(biāo)志物，富含OCN的肌腱母細(xì)胞能夠促進(jìn)肌腱的再生修復(fù)[69]。在軟骨細(xì)胞中過表達(dá)OCN可促進(jìn)3D培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞鈣結(jié)節(jié)形成，同時(shí)激活低氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）通路，促進(jìn)糖代謝[56]。在利用過表達(dá)OCN分子分析其對軟骨細(xì)胞的影響時(shí)，若未將細(xì)胞中的OCN和具有激素活性的ucOCN區(qū)分開，或許會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果的偏倚。例如，既往文獻(xiàn)報(bào)道HIF-1α通路對軟骨的分化、成熟和表型的維持均是有利的[70-71]，這顯然與OCN過表達(dá)后軟骨細(xì)胞鈣化鈣結(jié)節(jié)形成增加的結(jié)論相矛盾。將ucOCN與細(xì)胞內(nèi)OCN功能分開研究能夠更好地解釋上述分歧：過表達(dá)OCN的軟骨細(xì)胞分泌至培養(yǎng)液中的ucOCN也會(huì)相應(yīng)增多，盡管ucOCN激活HIF-1α對軟骨表型維持有積極作用，但仍難以抵消細(xì)胞內(nèi)過多OCN沉積而產(chǎn)生的礦化作用，由此造成了OCN誘導(dǎo)HIF-1α表達(dá)，仍出現(xiàn)軟骨鈣結(jié)節(jié)數(shù)目增多和骨化增強(qiáng)的現(xiàn)象。另外，在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，除骨細(xì)胞能產(chǎn)生OCN外，肌腱母細(xì)胞中也可檢測出OCN，這些原位細(xì)胞內(nèi)源性表達(dá)的OCN和骨源性激素類OCN的作用有何不同及是否有作用上的空間效應(yīng)關(guān)系，依然是一個(gè)值得探討的問題。

3.6 在應(yīng)激反應(yīng)中的作用

為探索OCN與運(yùn)動(dòng)適應(yīng)的相關(guān)性，Mera等[67]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)的最初階段循環(huán)ucOCN增加最為明顯，由此推測OCN可在“戰(zhàn)斗或逃跑”應(yīng)激反應(yīng)（fight-or-flight response）中發(fā)揮積極作用[72]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了他們的推測，將小鼠暴露在幾個(gè)不同的壓力源下2～3 min，循環(huán)OCN水平可瞬間升高至對照組4倍以上；當(dāng)研究人員要求志愿者在觀眾面前講話時(shí)，血液中OCN水平也會(huì)迅速提升；同時(shí)OCN能夠觸發(fā)戰(zhàn)斗或逃跑模式中脈搏加快、呼吸加重和血糖急劇升高等典型生理反應(yīng)[72]。他們進(jìn)一步揭示了OCN增強(qiáng)應(yīng)激反應(yīng)的機(jī)制。當(dāng)大腦杏仁核檢測到危險(xiǎn)時(shí)，立即“指示”成骨細(xì)胞吸收神經(jīng)元釋放的谷氨酸，合成OCN并釋放到血循環(huán)中，OCN可通過抑制副交感神經(jīng)傳導(dǎo)，解除其對交感神經(jīng)系統(tǒng)的抑制，從而提高機(jī)體戰(zhàn)斗或逃跑等應(yīng)激反應(yīng)能力。值得注意的是，最近有文獻(xiàn)報(bào)道，應(yīng)激條件可誘導(dǎo)IL-6通過“大腦-棕色脂肪-肝軸”觸發(fā)應(yīng)激反應(yīng)[73]。鑒于OCN在多種組織中與IL-6的密切聯(lián)系，在應(yīng)激反應(yīng)中是否介導(dǎo)跨系統(tǒng)之間功能協(xié)同或整合尚待深入研究。

4 結(jié)語

OCN對特定組織器官以及整個(gè)機(jī)體具有內(nèi)分泌調(diào)節(jié)功能。此前，關(guān)于“骨主要是一種激素反應(yīng)性組織”的觀點(diǎn)現(xiàn)在應(yīng)該被“骨作為一種內(nèi)分泌器官”的新共識(shí)所取代。顯然，OCN被視為一種骨內(nèi)分泌因子，通過骨與胰腺、大腦和睪丸等組織器官之間的內(nèi)分泌循環(huán)影響葡萄糖代謝、生殖發(fā)育和認(rèn)知功能。最近又將OCN與衰老相關(guān)疾病、運(yùn)動(dòng)和應(yīng)激聯(lián)系起來。OCN與糖代謝異常疾病的相關(guān)性以及OCN可顯著改善老年性生理功能障礙的特性或許能為一些疾病的診斷、治療以及預(yù)后評估提供新的方法。例如，隨年齡增長血液ucOCN水平明顯下降，血液中加入重組ucOCN或在老年小鼠體內(nèi)注入成年小鼠富含ucOCN的血漿可改善老年鼠肌肉量、運(yùn)動(dòng)能力和認(rèn)知功能[20，25，67]；糖皮質(zhì)激素治療患者血清OCN水平降低可能與糖尿病相關(guān)[49]。此外，運(yùn)動(dòng)可顯著增加循環(huán)OCN的水平，這有助于解析運(yùn)動(dòng)可延緩機(jī)體衰老的機(jī)制[74]。

隨著骨骼對機(jī)體多器官功能的調(diào)控作用不斷被揭示，筆者提出如下思考：①除分泌OCN外，骨是否還通過其他骨源性內(nèi)分泌因子參與全身穩(wěn)態(tài)的調(diào)控。②近期研究表明，OCN在一些骨外器官如腦中同樣具有內(nèi)源性表達(dá)，在認(rèn)知調(diào)控的過程中腦局部的OCN發(fā)揮怎樣的作用，是否與骨源OCN有一定的協(xié)同或時(shí)空次序效應(yīng)。③ucOCN在肌肉、骨骼、脂肪組織和肌腱再生中均扮演重要角色，而軟骨作為“骨骼-肌肉單位（bone-muscle unit）”整體的一部分，ucOCN在軟骨中是否也發(fā)揮保護(hù)作用，其在“骨骼-肌肉單位”整合及各成員串?dāng)_中扮演著怎樣的角色。④OCN對機(jī)體跨系統(tǒng)的調(diào)控作用是否存在空間和時(shí)間的聯(lián)系和交互。盡管目前少量臨床研究揭示了代謝紊亂與循環(huán)OCN之間的聯(lián)系，但尚未證實(shí)二者之間存在確定的因果關(guān)系；在動(dòng)物模型中觀察到OCN所發(fā)揮的激素樣功能以及多元性靶向調(diào)控機(jī)制仍有待于在人體相關(guān)基礎(chǔ)與臨床研究中予以證實(shí)，上述領(lǐng)域?qū)⑹呛罄m(xù)研究的重點(diǎn)方向。相信隨著研究探索的持續(xù)深入，必將不斷豐富對骨作為內(nèi)分泌器官及OCN對機(jī)體發(fā)揮多元化靶向調(diào)控的全面了解，并為相關(guān)疾病的診療提供一個(gè)系統(tǒng)觀的策略。