骨细胞与骨代谢的关系

曹小玲

新津县人民医院，四川省成都市 610000

骨细胞为树突状或星形状，是最为丰富的骨细胞之一。骨细胞能够感受机械应力，并产生调节作用让骨组织的改建中有破骨细胞活性因子和成骨细胞活性因子参与。骨质疏松的根本发病机制就是骨细胞凋亡，而骨细胞蛋白产物都对正常骨代谢起到了重要的维持作用，如DMP1（牙本质基质蛋白1）、FGF23（成纤维细胞生长因子23）、抑骨素等。骨细胞也被称为骨陷窝细胞，在骨组织细胞中数量最大，占比约为95%，以往对于骨细胞的认知是认为其功能静止，但近几年不断对骨细胞进行结构和功能的研究，发现在骨代谢当中骨细胞起到了关键作用。

一、什么是骨细胞

（一）来源

骨细胞的来源就是成骨细胞，成骨细胞分化后被骨基质包埋（主动、被动），在这个期间所产生的细胞也就是骨细胞，而骨基质包围的空间和积存骨细胞的空间为骨陷窝。

（二）基本形态

骨细胞为树突状或星形状，胞浆形成细长的突起向外突出，其中蕴含了大量的肌动蛋白细丝蛋白和肌动蛋白微丝蛋白。骨细胞的每个突起会延伸入骨小管中，并利用缝隙与其他的骨细胞产生联系，建立了网络系统，现阶段已经有很多研究显示这些树突的延伸能够一直到达骨髓。新生骨细胞器的外形与骨细胞比较接近，但数量和体积都相比于骨细胞更小。新生骨细胞中有着大量的高尔基体、核糖体以及粗面内质网。骨细胞自身并没有分裂作用，其体积会随着存活时间不断加长而逐渐变小，胞浆中蕴含的内质网和高尔基体也会慢慢减少，最终凋亡。骨细胞骨架中的成分主要为三种，微管、中间纤维以及肌动蛋白微丝，含量最高的为肌动蛋白微丝，其对于维持细胞形态起到了关键的作用。

（三）功能

虽然在骨中骨细胞的数量最多，但相较于破骨细胞和成骨细胞，人们对于骨细胞的功能认知却最少。部分学者都认为骨细胞属于一种机械应力感受细胞，且体外研究已经取得了一定进展，但在体内研究方面始终都缺乏直接证据。近年来有国外学者利用转基因技术得到了骨细胞被靶向去除的小鼠，但结果显示这些失去骨细胞的小鼠并没有出现失去负荷诱导后的骨丢失，也第一次在体内试验验证了骨细胞属于应力感受细胞。与此同时还发现了常规应力状态下，无骨细胞的小鼠的RANKL（核因子受体激活配体）的表达水平和骨吸收都有所上升，说明骨细胞在常规应力状态下会通过某种机制作用对破骨细胞功能产生抑制。体外研究表明，骨细胞能够将感受到的机械应力转变为生物学反应，在感受应力后会生成破骨细胞活性因子和成骨细胞活性因子，因子通过缝隙建立细胞通信，并通过骨小管液来进行其他细胞功能的调节。

二、骨代谢中骨细胞蛋白产物的作用

（一）E11

骨细胞当中最先被发现的选择性表达蛋白质便是E11，有体外和体内研究显示，E11在机械应力的作用下其表达水平会上升，且其与骨细胞在机械应力下树突变长的现象有关。但是现阶段针对骨组织中E11的具体作用依然还没有定论。

（二）抑骨素及OF45细胞样因子（成骨细胞、骨细胞）

抑骨素是SOST基因产物，属于后期骨细胞的标志物，抑骨素会对成骨细胞分化进行阻止进而对骨形成产生抑制。人类SOST基因突变会导致抑骨素的缺乏，抑骨素的缺乏会引起硬化性骨病，因此在小鼠中将SOST基因去除会增加骨形成和骨强度。抑骨素会对Wnt信号近侧队长，对骨形成进行负向调节，目前已经知道wnt/LRP5信号会对成骨细胞的分化和增殖进行调节，进而使骨量增加，抑骨素就是通过对LRP5功能近侧干扰进而将wnt信号阻断，最终减少骨形成。但是现阶段对于抑骨素和LRP5/6直接的作用以及如何对wnt信号产生抑制尚不清楚。有研究表明，抑骨素的单细胞克隆体的骨量显著增加。有学者发现，SDST基因是骨上面PTH（甲状旁腺激素）的直接作用靶基因，会间歇性的给予甲状旁腺激素，骨细胞抑骨素在短时间内下调，这也是甲状旁腺激素促进骨形成的一种机制。骨形成负调节因子不仅有抑骨素，还有OF45细胞样因子（成骨细胞、骨细胞），OF45是一种细胞外基质蛋白骨（特异性），成骨细胞当中也有表达，也被称为MEPE，其能够对骨量增加、骨功能上升进行敲除，这表明OF45基因在体内会对成骨功能进行负向调节。

（三）其他

除去上文提到的因子，FGF23（成纤细胞生长因子23）、DMP1（牙本质基质蛋白1）也会在骨细胞中有所表达。FGF23属于磷调节因子，能够减低肠磷吸收和肾小管磷重吸收，进而使细胞外液磷浓度降低。DMP1仅在骨细胞中有表达，有体内试验表明，DMP1在机械应力作用下，其在骨细胞中的表达水平会上升。骨细胞作为一种能够感受机械应力的细胞，在骨代谢的调节中有着至关重要的作用。针对骨细胞的蛋白产物进行深入研究不仅能够进一步对骨细胞功能进行揭示，还能够促进针对骨代谢疾病的治疗方法进行研究，如骨质疏松，具有重要的临床意义。骨质疏松与骨细胞的凋亡之间存在着一定程度的因果关系，对骨细胞凋亡进行诱导和抑制的因素比较多，通过对这些因素的进一步研究，能够给予防治骨质疏松的研究全新的方向。