秦慶慶，謝犇 ，王一坤，陽慶林，楊杜斌，王勇平

1 蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000；2 蘭州大學(xué)第一醫(yī)院骨科

自噬是在各種應(yīng)激條件下誘導(dǎo)的細(xì)胞高度保守的分解代謝過程，可防止細(xì)胞損傷并在能量或營養(yǎng)缺乏的情況下促進細(xì)胞存活，對各種細(xì)胞毒性損傷做出反應(yīng)，并且可以調(diào)控細(xì)胞的生長及分化［1］。自噬可通過相關(guān)信號通路調(diào)控成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）和破骨細(xì)胞的增殖、分化等生物學(xué)行為，在骨相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的調(diào)控作用?，F(xiàn)就自噬相關(guān)信號通路通過調(diào)控成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、BMSCs、破骨細(xì)胞生物學(xué)行為在骨相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展中的作用作一綜述，旨在為骨相關(guān)疾病的基礎(chǔ)研究提供借鑒。

1 自噬相關(guān)信號通路通過調(diào)控成骨細(xì)胞生物學(xué)行為作用于骨相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展

成骨細(xì)胞源自間充質(zhì)干細(xì)胞的單核細(xì)胞，在初始骨形成和后期骨重塑期間負(fù)責(zé)骨的增殖、合成和礦化。成骨細(xì)胞通過增殖、分化和礦化三個過程主導(dǎo)骨的形成，該過程受到嚴(yán)格調(diào)控，若調(diào)控異常會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨不愈合等疾病發(fā)生。研究表明，自噬可通過磷酸酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、mTOR、核因子κB（NF-κB）、Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）等信號通路調(diào)控成骨細(xì)胞增殖、分化、礦化等生物學(xué)行為，在骨相關(guān)疾病中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。

1.1 PI3K/Akt/mTOR信號通路 PI3K/Akt/mTOR是經(jīng)典自噬信號通路之一，該通路主要由轉(zhuǎn)導(dǎo)通路PI3K/Akt和效應(yīng)分子mTOR組成，PI3K分子參與細(xì)胞的活性、生長、分化過程，并可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白分子的活性。Akt作為PI3K的下游效應(yīng)分子，位于PI3K/Akt/mTOR信號通路的中間位置，起到承接作用?；罨?，磷酸化的Akt分子可以影響下游多個效應(yīng)分子的活性，從而影響整個細(xì)胞周期、蛋白質(zhì)合成和自噬過程。最下游的效應(yīng)分子mTOR是Akt的重要底物，可以收到各種信號并做出應(yīng)答，因此，mTOR在該信號傳導(dǎo)通路中充當(dāng)“集合點”的作用［2］。研究顯示，PI3K/Akt/mTOR信號通路是自噬抑制通路，該通路激活后可抑制自噬，保護細(xì)胞免于凋亡；相反，抑制該通路會誘導(dǎo)自噬并使細(xì)胞進入凋亡過程［3］。

TANG等［4］研究發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素（RAP）和β-蛻皮甾酮均能顯著提高骨折患者成骨細(xì)胞堿性磷酸酶（ALP）活性和骨細(xì)胞特異轉(zhuǎn)錄因子RunX2的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡率；且可通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路誘導(dǎo)成骨細(xì)胞自噬，促進骨折愈合。Beclin-1、LC3、p62以及自噬相關(guān)基因（ATG）是常用的自噬標(biāo)志物，YANG等［5］報道，用白藜蘆醇治療骨質(zhì)疏松大鼠可顯著改善大鼠骨質(zhì)，降低大鼠血清ALP和骨鈣素水平；此外，在接受大劑量白藜蘆醇治療的骨質(zhì)疏松癥大鼠中，沉默信息調(diào)控因子1（SIRT1）、LC3及Beclin-1表達(dá)增加，磷酸化Akt（p-Akt）及p-mTOR下調(diào)，提示白藜蘆醇可能通過介導(dǎo)SIRT1和PI3K/Akt/mTOR信號通路增強線粒體自噬，從而保護骨質(zhì)疏松大鼠的成骨細(xì)胞。

1.2 mTOR信號通路 mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，屬于磷脂酰肌醇3-激酶相關(guān)激酶（PIKK）家族，含有mTORC1和mTORC2兩種復(fù)合體。RAP敏感的mTORC1能夠通過調(diào)控信號通路從而決定細(xì)胞的大??；RAP不敏感的mTORC2能夠控制肌動蛋白細(xì)胞骨架，從而決定細(xì)胞的形狀。mTOR通路受到多種細(xì)胞信號的調(diào)控，同時也可作為調(diào)控其他信號通路的上游分子，參與細(xì)胞生長和代謝過程。

WANG等［6］發(fā)現(xiàn)知母皂苷BⅡ減弱了糖尿病大鼠脛骨微結(jié)構(gòu)的惡化，并以劑量依賴性的方式減少了大鼠鈣質(zhì)原發(fā)性成骨細(xì)胞中高血糖誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，部分恢復(fù)了因高糖所致的自噬通量受損；體內(nèi)結(jié)果表明，口服知母皂苷BⅡ下調(diào)了糖尿病大鼠近端脛骨中mTOR和NF-κB的磷酸化，上調(diào)了Beclin-1的表達(dá)。這提示知母皂苷BⅡ可通過抑制mTOR/NF-κB信號通路來減輕高糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡，從而改善高血糖所致骨質(zhì)疏松。AL SAEDI等［7］將正常人成骨細(xì)胞和RAP放入存在脂毒性濃度的棕櫚酸（PA）培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)RAP減少了PA誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，而且自噬體形成顯著增加。WANG等［8］發(fā)現(xiàn)分散的納米羥基磷灰石（HAP）以劑量依賴性方式促進成骨細(xì)胞分化；內(nèi)化的納米HAP顆粒位于典型的自噬液泡中，并增加了LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的比例，提示HAP通過mTOR信號通路介導(dǎo)自噬，并以劑量依賴的方式調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞的分化。RUOLAN等［9］研究發(fā)現(xiàn)，硅酸鹽納米顆粒通過激活mTOR/ULK1誘導(dǎo)自噬，隨后觸發(fā)Wnt/β-catenin通路，促進成骨細(xì)胞的分化和礦化。

1.3 NF-κB信號通路 NF-κB是一種核轉(zhuǎn)錄因子，其可與某些基因啟動子區(qū)固定的核苷酸序列結(jié)合，具有啟動基因轉(zhuǎn)錄的功能。同時，NF-κB是體內(nèi)調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化、炎癥過程中的重要轉(zhuǎn)錄因子，其能夠參與機體的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答及其他應(yīng)激反應(yīng)。XU等［10］通過對照實驗及細(xì)胞自噬實驗發(fā)現(xiàn)，低濃度脂多糖（LPS）通過NF-κB信號通路激活成骨細(xì)胞自噬，促進細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡，促進骨折愈合。QIN等［11］通過檢測LC3蛋白表達(dá)及細(xì)胞自噬發(fā)現(xiàn)，成骨細(xì)胞本身具有較強的自噬作用，而適當(dāng)濃度的SN50對成骨細(xì)胞NF-κB通路的阻斷與自噬的明顯抑制有關(guān)。ZHENG等［12］采用CCK-8、透射電鏡和流式細(xì)胞術(shù)評估成骨細(xì)胞增殖、自噬和凋亡，發(fā)現(xiàn)與正常骨組織比較，股骨頭缺血性壞死（ANFH）骨組織中TNF-α的表達(dá)明顯上調(diào)，顯著促進了成骨細(xì)胞的自噬和凋亡，且p38絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）/NF-κB信號通路被活化；此外，通過抑制劑阻斷該通路，可抑制自噬，促進TNF-α誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。

1.4 Wnt/β-catenin信號通路 Wnt/β-catenin是一條比較經(jīng)典的信號通路，β-catenin是檢測Wnt是否激活的一個重要生物標(biāo)志物。在跨膜受體FZD蛋白家族接收Wnt信號后，可通過下游蛋白激酶的磷酸化作用抑制β-catenin的降解活性，隨后胞質(zhì)中穩(wěn)定積累的β-catenin進入細(xì)胞核后結(jié)合TCF/LEF轉(zhuǎn)錄因子家族，啟動下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。CHEN等［13］發(fā)現(xiàn)TNF-α抑制成骨分化，且下調(diào)了LC3Ⅱ、ATG7和Beclin-1的表達(dá)，提示自噬在成骨分化過程中受到抑制；Wnt/β-catenin信號通路成員如低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5（LRP5）、β-catenin和磷酸化β-catenin表達(dá)也相應(yīng)降低；此外，TNF-α對成骨分化和Wnt/β-catenin信號通路的抑制作用可被自噬誘導(dǎo)劑減弱，而自噬抑制劑可加劇該抑制作用。這提示TNF-α通過Wnt/β-catenin信號通路抑制自噬，從而抑制成骨細(xì)胞分化，而自噬正向調(diào)節(jié)Wnt/β -catenin通路。RUOLAN 等［9］研究發(fā)現(xiàn)，硅酸鈣（C2SNPs）可顯著促進LC3和Beclin-1的表達(dá)，而下調(diào)自噬底物P62表達(dá)，而這些效應(yīng)可被自噬抑制劑3-MA部分逆轉(zhuǎn)；進一步分析發(fā)現(xiàn)C2SNPs可以通過抑制mTOR和促進ULK1表達(dá)來激活自噬，自噬進一步激活β-catenin表達(dá)。這提示C2SNPs可通過激活mTOR/ULK1信號通路誘導(dǎo)自噬，隨后觸發(fā)Wnt/β-catenin通路，從而促進成骨細(xì)胞的分化和礦化。

2 自噬相關(guān)信號通路通過調(diào)控軟骨細(xì)胞生物學(xué)行為作用于骨相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展

軟骨膜細(xì)胞通過軟骨內(nèi)化骨，在生長的軟骨基質(zhì)中形成軟骨細(xì)胞。軟骨細(xì)胞的分化成熟過程受到多種信號因子和通路的嚴(yán)格調(diào)控。研究表明，自噬相關(guān)基因在軟骨細(xì)胞活性及分化等方面發(fā)揮關(guān)鍵性的調(diào)控作用，同時自噬還可通過相關(guān)信號通路來調(diào)控軟骨細(xì)胞的生物學(xué)行為。目前，已知與軟骨細(xì)胞自噬相關(guān)的信號通路主要集中在PI3K/Akt/mTOR信號通路、AMPK信號通路、NF-κB信號通路、ERK信號通路等。

2.1 PI3K/Akt/mTOR信號通路 PI3K/Akt信號通路具有促進軟骨細(xì)胞增殖并抑制自噬的作用，激活A(yù)kt可以通過磷酸化mTOR調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞存活、自噬與凋亡，介導(dǎo)軟骨組織損傷過程。MA等［14］研究發(fā)現(xiàn)，氟化鈉（NaF）抑制了小鼠脛骨中增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）和pS6的蛋白表達(dá)并下調(diào)小鼠ATDC5軟骨形成細(xì)胞系中mTOR信號通路相關(guān)基因（PI3K、Akt、mTOR、4EBP1、S6K1）表達(dá)；NaF處理后，自噬相關(guān)基因LC3、Beclin-1、p62的mRNA和蛋白水平發(fā)生顯著變化。MHY1485是一種小分子mTOR激活劑，其可完全逆轉(zhuǎn)NaF誘導(dǎo)的自噬，且恢復(fù)ATDC5細(xì)胞中NaF誘導(dǎo)的增殖軟骨細(xì)胞標(biāo)志物Sox9和Ⅱ型膠原蛋白的下調(diào)。該研究表明氟化物能夠通過PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制軟骨形成中的增殖并促進自噬，從而導(dǎo)致氟骨癥。XU等［15］通過建立大鼠OA模型發(fā)現(xiàn)，SIRT3過表達(dá)可抑制IL-1β誘導(dǎo)的炎癥、細(xì)胞凋亡、線粒體功能障礙和軟骨細(xì)胞變性，而沉默SIRT3可以得到相反的結(jié)果；并且SIRT3過表達(dá)可以恢復(fù)IL-1β誘導(dǎo)的自噬抑制。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)IL-1β誘導(dǎo)的PI3K/Akt/mTOR信號通路激活被SIRT3過表達(dá)抑制，關(guān)節(jié)內(nèi)SIRT3過表達(dá)減輕了OA誘導(dǎo)的大鼠關(guān)節(jié)損傷。這提示SIRT3可能通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路激活自噬，從而減輕了OA大鼠關(guān)節(jié)損傷。

2.2 腺苷單磷酸激活的蛋白激酶（AMPK）/mTOR信號通路 AMPK作為一種重要的生理能量傳感器，是細(xì)胞和有機體能量平衡的主要調(diào)節(jié)因子，協(xié)調(diào)多種代謝途徑，平衡能量的供需，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞和器官的生長。能量代謝平衡調(diào)控是由多種相關(guān)的信號通路介導(dǎo)的，其中AMPK/mTOR信號通路在細(xì)胞內(nèi)共同構(gòu)成一個合成代謝和分解代謝過程的開關(guān)。同時，AMPK/mTOR也是自噬的重要調(diào)控通路，在軟骨細(xì)胞的分化、生長和凋亡中起著重要的作用。

MEI等［16］將 ATDC5 軟骨細(xì)胞用不同濃度的17β-雌二醇（17β-E2）處理，發(fā)現(xiàn) 17β-E2增加了SIRT1、p-AMPK和線粒體自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)水平，但降低了p-mTOR的表達(dá)。這表明17β-E2能夠通過SIRT1介導(dǎo)的AMPK/mTOR信號通路誘導(dǎo)線粒體自噬，次那個保護軟骨細(xì)胞，可以用于防治絕經(jīng)后骨關(guān)節(jié)炎。ZHAO等［17］用IL-1β刺激原代軟骨細(xì)胞模擬OA軟骨細(xì)胞模型，用臭氧處理后發(fā)現(xiàn)，臭氧改善了IL-1β刺激軟骨細(xì)胞的細(xì)胞活力、抑制了細(xì)胞中IL-6和TNF-α的mRNA表達(dá)水平并激活A(yù)MPK/mTOR信號通路，改善了細(xì)胞自噬水平的降低。這提示臭氧可通過激活A(yù)MPK/mTOR信號通路，改善IL-1β刺激軟骨細(xì)胞自噬水平的降低，抑制炎癥反應(yīng)，有助于維持細(xì)胞的代謝平衡。QIN等［18］研究表明，白藜蘆醇關(guān)節(jié)內(nèi)注射部分途徑是通過平衡HIF-1α和HIF-2α的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)AMPK/mTOR信號通路，促進軟骨細(xì)胞自噬而延緩關(guān)節(jié)軟骨變性。

2.3 NF-κB信號通路 研究表明，NF-κB能夠調(diào)控軟骨細(xì)胞的增殖、分化和凋亡，在骨發(fā)育和常見的骨疾病中發(fā)揮重要作用。LIU等［19］研究發(fā)現(xiàn)，RAP可通過激活自噬抑制炎癥分解代謝基因的過表達(dá)，并可抑制軟骨細(xì)胞內(nèi)NF-κB信號通路，打破炎癥因子與炎癥因子的正反饋回路，降低炎癥進展速率和水平，延緩炎癥對軟骨的破壞。MI等［20］發(fā)現(xiàn)，TNF-α誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞中IL-1、IL-6、活性氧、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（Caspase-3）和Caspase-9的產(chǎn)生，抑制自噬標(biāo)志物ATG5，ATG7的產(chǎn)生，阻止LC3Ⅰ轉(zhuǎn)化為LC3Ⅱ并誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶3（MMP-3）及MMP-9表達(dá)，而這些影響可以通過淫羊藿苷或NF-κB抑制劑PDTC治療來部分阻斷，提示淫羊藿苷通過抑制NF-κB通路激活軟骨細(xì)胞自噬，抑制炎癥細(xì)胞因子和細(xì)胞凋亡，從而對OA發(fā)揮保護作用。JIANG等［21］研究顯示，雙氫青蒿素（DHA）增加軟骨細(xì)胞中的LC3-Ⅱ、ATG5水平及自噬體數(shù)量，抑制TNF-α誘導(dǎo)的MMP-3、MMP-9表達(dá)；TNF-α刺激的核易位、p65和IκBα蛋白的降解分別在DHA處理的軟骨細(xì)胞中減弱；而NF-κB抑制激活了TNF-α處理的軟骨細(xì)胞自噬。這提示DHA可能通過抑制NF-κB通路促進軟骨細(xì)胞自噬，從而抑制軟骨細(xì)胞分解代謝和炎癥因子的水平。

2.4 胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）信號通路 ERK包括ERK1及ERK2，參與細(xì)胞增殖與分化，是蛋白激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路家族成員之一，刺激通過ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路傳至細(xì)胞核內(nèi)，在軟骨細(xì)胞的增殖和自噬方面發(fā)揮關(guān)鍵性作用。

劉敏等［22］研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)雌激素受體1（ESR1）能夠促進雌二醇（E2）處理后軟骨細(xì)胞LC3及ATG7表達(dá)，降低細(xì)胞內(nèi)p-ERK水平；而干擾ESR1表達(dá)后，自噬相關(guān)蛋白表達(dá)減少，凋亡蛋白表達(dá)增加，增殖標(biāo)志基因表達(dá)下調(diào)，細(xì)胞內(nèi)p-ERK水平相對增加。通過特異性抑制劑阻斷ERK活化，可抑制E2/ESR1誘導(dǎo)的自噬增加及凋亡減少，抑制增殖相關(guān)基因表達(dá)。這提示E2與ESR1的靶向結(jié)合可能通過抑制ERK信號通路的激活促進細(xì)胞自噬，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而促進體外人軟骨細(xì)胞增殖。GE等［23］將小鼠特異性AMPKα雙敲除（AMPKα cDKO）并對小鼠行卵巢切除術(shù)（OVX），建立OA模型，發(fā)現(xiàn)在OVX AMPK cDKO小鼠關(guān)節(jié)軟骨中LC3水平降低、p70S6K磷酸化增加，而使用17β-雌二醇刺激可導(dǎo)致LC3轉(zhuǎn)化率增加、p70S6K磷酸化水平降低；但17β-雌二醇的作用通過阻斷ERK信號通路而被消除，這提示雌激素可通過ERK信號通路促進軟骨細(xì)胞自噬，從而保護OA發(fā)展過程中的關(guān)節(jié)軟骨。LI等［24］發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以增加軟骨細(xì)胞中磷酸化細(xì)胞ERK1/2、LC3-Ⅱ及Beclin-1的表達(dá)，將軟骨細(xì)胞與ERK1/2抑制劑U0126共同培養(yǎng)后，自噬標(biāo)志物的表達(dá)降低，提示姜黃可能通過作用于ERK1/2誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞自噬來抑制細(xì)胞凋亡和炎癥信號傳導(dǎo)。

3 自噬相關(guān)信號通路通過調(diào)控BMSCs生物學(xué)行為作用于骨相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展

BMSCs是哺乳動物骨髓基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的能夠分化產(chǎn)生軟骨、骨、脂肪、成肌細(xì)胞、神經(jīng)的細(xì)胞群，其有多種類型，具有自我更新和多向分化的潛力。在不同條件下，BMSCs可以分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞以及神經(jīng)細(xì)胞等多種類型的組織細(xì)胞，骨組織發(fā)育、骨代謝和骨修復(fù)均需要BMSCs的參與。BMSCs的自噬可影響其分化過程，進而影響骨量。目前已知與BMSCs自噬相關(guān)的信號通路主要有PI3K/Akt/mTOR信號通路、AMPK/mTOR信號通路、mTOR信號通路等。

3.1 PI3K/Akt/mTOR信號通路 PI3K/Akt/mTOR信號通路可以通過調(diào)控自噬來調(diào)節(jié)BMSCs的成骨分化。ZHAO等［25］發(fā)現(xiàn)，益母草處理的SD大鼠BMSCs中ATG5、ATG7和LC3的mRNA和蛋白水平均上調(diào)，且益母草部分恢復(fù)了自噬抑制劑3-MA對大鼠BMSCs自噬的抑制作用。此外，在益母草處理后，大鼠BMSCs中PI3K/Akt/mTOR信號通路被激活，提示益母草通過PI3K/Akt/mTOR信號通路激活自噬，促進大鼠BMSCs成骨分化。LI等［26］研究發(fā)現(xiàn)，自噬參與了Ⅰ型神經(jīng)纖維瘤病基因（NF1）調(diào)節(jié)的BMSCs成骨分化，且NF1可能通過PI3K/Akt/mTOR信號通路調(diào)控BMSCs的自噬。除PI3K作為上游分子調(diào)控Akt/mTOR外，DENG等［27］研究發(fā)現(xiàn)，缺氧可通過肌醇焦磷酸鹽（IP7）介導(dǎo)的Akt/mTOR信號通路促進BMSCs自噬和凋亡。

3.2 AMPK/mTOR信號通路 AMPK/mTOR信號通路在BMSCs的分化中起著重要作用，可調(diào)控BMSCs的自噬和凋亡。WANG等［28］用不同濃度的川芎嗪（TMP）處理BMSCs，并將其暴露于地塞米松（Dex）中48 h，發(fā)現(xiàn)TMP抑制Dex誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性和保護BMSCs的凋亡，且TMP通過AMPK和mTOR途徑促進自噬，保護BMSCs。ZHANG等［29］研究發(fā)現(xiàn)，低氧應(yīng)激增加了BMSCs的自噬和凋亡并呈時間依賴性，同時增加了AMPK/mTOR信號通路的活性；此外，自噬抑制劑3-MA可抑制低氧誘導(dǎo)的BMSCs凋亡，而自噬激活劑RAPA可加重低氧誘導(dǎo)的BMSCs凋亡；提示缺氧通過AMPK/mTOR信號通路調(diào)控BMSCs的凋亡和自噬。

3.3 mTOR信號通路 張樣聰?shù)龋?0］研究發(fā)現(xiàn)，氯化鎘（CdCl2）能夠抑制人BMSCs成骨分化，其機制可能是通過上調(diào)11β-羥基類固醇脫氫酶1（11β-HSD1）、抑制mTOR信號通路并激活自噬實現(xiàn)的，提示CdCl2可能通過mTOR信號通路激活自噬，從而抑制成骨分化。RUOLAN 等［9］研究發(fā)現(xiàn)，C2SNPs能夠通過激活mTOR/ULK1信號通路誘導(dǎo)自噬，隨后觸發(fā)Wnt/β-catenin信號通路，促進BMSCs成骨細(xì)胞的分化。

4 自噬相關(guān)信號通路通過調(diào)控破骨細(xì)胞生物學(xué)行為作用于骨相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展

破骨細(xì)胞起源于骨髓單核髓性造血干細(xì)胞，是人體惟一的骨吸收細(xì)胞，在骨代謝平衡中具有重要作用。破骨細(xì)胞動員和分化成熟過程是一個復(fù)雜而又精細(xì)的多級調(diào)控過程，受到多種信號因子和通路的影響。自噬相關(guān)基因在破骨細(xì)胞的活性、分化等方面發(fā)揮關(guān)鍵性的調(diào)控作用，同時自噬還可通過相關(guān)信號通路來調(diào)控破骨細(xì)胞的生物學(xué)活性。目前已知與破骨細(xì)胞自噬相關(guān)通路主要由PI3K/Akt/mTOR信號通路、NF-κB信號通路、AMPK信號通路等。

4.1 PI3K/Akt/mTOR信號通路 MA等［31］研究發(fā)現(xiàn)，在NF-κB受體活化因子配體（RANKL）誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化過程中，胱硫醚b合酶（CBS）和胱硫醚c裂解酶（CSE）表達(dá)增加，硫化氫（H2S）促進RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成，抑制成熟破骨細(xì)胞凋亡；其機制為H2S抑制Raw264.7細(xì)胞自噬并活化PI3K/Akt/mTOR信號通路，自噬激活劑RAPA能夠減輕H2S對破骨細(xì)胞分化的誘導(dǎo)。這提示H2S可以通過激活PI3K/Akt/mTOR通路抑制自噬，促進破骨細(xì)胞的形成。FU等［32］通過Dex誘導(dǎo)小鼠骨質(zhì)疏松發(fā)現(xiàn)，Dex處理的小鼠骨小梁顯微結(jié)構(gòu)惡化，破骨細(xì)胞數(shù)量和擴散面積增加，自噬體數(shù)量增加，自噬相關(guān)蛋白水平上調(diào)。此外，在Dex處理下原代培養(yǎng)的破骨細(xì)胞中Beclin-1、LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、ATG1、ATG13和ATG7水平增加；而原代培養(yǎng)的破骨細(xì)胞中PI3K、p-Akt和pmTOR表達(dá)受到抑制，使用選擇性PTEN抑制劑SF1670可激活PI3K/Akt/mTOR信號傳導(dǎo)途徑，逆轉(zhuǎn)Dex處理下的破骨細(xì)胞自噬。這提示糖皮質(zhì)激素通過PI3K/Akt/mTOR信號通路增強破骨細(xì)胞自噬，造成骨量的丟失。

4.2 NF-κB信號通路 NF-κB信號通路可通過激活自噬抑制破骨細(xì)胞形成及細(xì)胞活性。CHU等［33］發(fā)現(xiàn)，在體外實驗中，黃酮素（Nepetin）能有效抑制RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化、形成和骨吸收；體內(nèi)實驗中，Nepetin能保護小鼠顱骨免受鈦顆粒誘導(dǎo)的骨溶解；機制上，Nepetin抑制了RANKL誘導(dǎo)的NF-κB和MAPK信號通路的激活以及Beclin-1泛素化。這提示Nepetin通過抑制RANKL誘導(dǎo)的NF-κB和MAPK信號通路激活以及自噬來抑制破骨細(xì)胞的形成。LIU等［34］研究發(fā)現(xiàn)，異甘草素（ISL）能夠抑制RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成，且抑制LC3Ⅱ和Beclin-1表達(dá)，而RAPA激活自噬逆轉(zhuǎn)了ISL誘導(dǎo)的抗破骨細(xì)胞作用。ISL抑制了RANKL誘導(dǎo)的NF-κB表達(dá)和核轉(zhuǎn)位，而NF-κB抑制劑Bay 11-7082顯著抑制了RANKL誘導(dǎo)的自噬激活，提示ISL可能通過抑制NF-κB依賴的自噬通路起到抗破骨細(xì)胞活性的作用。

綜上所述，自噬相關(guān)的PI3K/Akt/mTOR、mTOR、NF-κB、AMPK等信號通路在調(diào)控成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、BMSCs和破骨細(xì)胞的分化及活性方面有著非常重要的作用。而各種信號通路并非完全相互獨立，他們通過細(xì)胞因子、蛋白質(zhì)等物質(zhì)相互連接形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，交錯相織。鑒于這些研究，可以應(yīng)用有關(guān)藥物來激活或抑制上述信號通路從而治療或阻斷常見骨疾病的發(fā)生。然而，到目前為止，應(yīng)用于臨床治療的相關(guān)藥物的開發(fā)、使用有限，因此，需要對這些機制進行深入的研究，從而為臨床治療相關(guān)骨疾病提供理論依據(jù)。