调节成骨细胞生成——与骨质疏松相关的病理生理

摘要

研究成骨细胞的分化过程和调节，对理解骨质疏松具有重要意义。成骨细胞来自骨髓多功能干细胞，后者也产生成纤维细胞、肌母细胞、软骨细胞和脂肪细胞。每种细胞的分化由其前体细胞决定，不能逆转。近年来许多研究表明，体外培养的成骨细胞前体及成骨细胞可进一步转化为脂肪细胞，这种转化对研究骨质疏松的发病机理具有重要意义。 成骨细胞与脂肪细胞的关系很容易使人联想到早已为人熟知的事实：随着年龄的增长，骨组织不断丢失，骨髓腔扩大，脂肪组织增加。骨质降低及骨骼硬度下降的原因是成骨细胞前体的分化受到干扰。例如，骨髓前体细胞分化为成骨细胞和脂肪细胞的比例受干扰而发生偏差，分化为成骨细胞的数量减少，而分化为脂肪细胞的数量增多。形态学观察发现局部成骨细胞减少导致骨髓代偿功能提高，黄骨髓大量增加。随年龄增加，骨髓脂肪细胞的大小和数量呈线性上升，而成骨细胞成骨能力却下降。实验条件下，加速老化的小鼠骨髓中，成骨细胞生成减少伴随脂肪细胞增加。培养的骨髓间质细胞不但具有成骨能力而且可分化为脂肪细胞。最近研究表明，原代培养的人骨髓细胞产生的成骨细胞具有成骨能力，同时又表达了脂肪细胞表型。目前还不清楚体外培养中分化出来的脂肪细胞是来自骨髓成骨细胞前体，还是在一定因子的作用下，已经分化完成的成骨细胞再次转化为脂肪细胞。Richard等通过PCR法发现骨髓间质细胞培养完全铺平、细胞遇合以前，脂蛋白脂酶表达；细胞相互遇合后，停止表达。但如果这时在培养液中加入地塞米松刺激，则脂蛋白脂酶的表达再次增加，细胞浆中脂肪滴增多。地塞米松和1，25-(OH)2-D3联合作用下，人骨髓间质细胞培养中脂肪细胞分化增加。骨髓组织块培养得到原代成骨细胞，在地塞米松和3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(IBMX)作用下，脂肪细胞分化增加，IBMX是脂酶抑制剂，脂酶影响腺苷一磷酸的周期变化。脂肪细胞的分化受白介素1(IL-1)、肿瘤坏死因子(TNF)和生长转化因子(TGF-β)的抑制。