破骨细胞与细胞信号传导
近期,我们上课内容是细胞信号的传导,我在配合书本以及网络资源的情况,对破骨细胞进行了稍许认识,细胞信号的传导再破骨细胞的活动中起了很重要的作用。下面先简单的了解一下什么事破骨细胞。
破骨细胞(osteoclast,亦称bone-resorbing cells)是骨细胞的一种,行使骨吸收(bone resorption)的功能。破骨细胞与成骨细胞(osteoblast,亦称bone-forming cells)在功能上相对应。二者协同,在骨骼的发育和形成过程中发挥重要作用。高表达的抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase)和组织蛋白酶K(cathepsin K)是破骨细胞主要标志。
破骨细胞由多核巨细胞(multinuclear giant cell, MNGC)组成,直径100μm,含有2~50个紧密堆积的核,主要分布在骨质表面、骨内血管通道周围。由多个单核细胞融合而成的,胞浆嗜碱性但随着细胞的老化,渐变为嗜酸性。
破骨细胞具有特殊的吸收功能,某些局部炎症病灶吸收中,巨噬细胞也参与骨吸收过程。
在破骨细胞吸收骨基质的有机物和矿质的过程中,造成基质表面不规则,形成近似细胞形状的陷窝,称为Howship 陷窝。在陷窝内对着骨质的一面,细胞伸出许多毛样突起,很象上皮细胞表面的纵纹缘和刷毛缘。电镜下,贴近骨质的一侧有许多不规则的微绒毛,即细胞突起,称为皱褶缘(ruffled border)。在皱褶缘区的周缘有一环形的胞质区,含多量微丝,但缺乏其它细胞器,称为亮区(clear zone),此处的细胞膜平整并紧贴在骨质的表面。亮区犹如一道以胞质构成的围墙,将所包围的区域形成一个微环境。破骨细胞向局部释放
乳酸及柠檬酸等,在酸性条件下,骨内无机矿物质自皱褶缘吞饮,于皱褶缘基质内形成一些吞饮泡或吞噬泡。于破骨细胞内,无机质被降解,以钙离子的形式排入血流中。无机质的丢失使骨基质内的胶原纤维裸露,破骨细胞分泌多种溶酶体酶,特别是组织蛋白酶B和胶原溶解组织蛋白酶。破骨细胞离开骨表面后,其皱褶缘消失,细胞内发生变化,进入静止期。
生物体内存在分解骨质的破骨细胞和形成骨骼的成骨细胞,正常情况下两种细胞的作用保持着良好的平衡。但如果破骨细胞异常活跃,就可能导致骨量减少,进而引发疾病。某些自体免疫疾病会导致骨骼的稳态出现异常,但免疫缺陷与骨骼到底有什么关系,目前还不太清楚。
破骨细胞来自骨髓细胞,是受免疫系统调节的。破骨细胞再吸收造骨细胞形成的骨质,调节骨密度和胞外钙离子浓度。调节破骨分化的细胞信号通路,是由RANK和一个免疫受体(与一个与含ITAM的接头相联系)所激活的。然而,人们还不清楚这两个信号是如何共同调节破骨细胞的分化。
日本东京医科齿科大学教授高柳广(Hiroshi Takayanagi)等研究人员在3月7日的《细胞》杂志上,描述了小鼠缺失酪氨酸激酶Btk和Tec之后,由于骨骼吸收功能的缺陷,会表现出强烈的骨骼石化症。RANK和ITAM信号促进形成包括Btk(Tec)/BLNK(SLP-76)的复合体,以及激活一个基本的钙离子信号。
进一步研究发现,抑制Tec激酶会在骨骼疏松症和发炎引起的骨骼破坏中,减少破骨细胞骨吸收。因此,这个研究发现了破骨生成的信号复合体是由酪氨酸激酶组成的。这个研究结果为新的风湿性关节炎和骨质疏松症治疗方法提供了分子基础。
我认为破骨细胞的细胞信号传导对人体健康起得不小的作用,需要深入了解其中的作用以及机理,可以更好地改善人类的总体健康状况。是对人类的一次巨大贡献。
参考文献:
(1)The Osteoblast: A Sophisticated Fibroblast under Central Surveillance. Patricia Ducy, Thorsten Schinke, Gerard Karsenty. Science. 1 September 2000:Vol. 2. no. 5484, pp. 1501 - 1504
(2)Bone Resorption by Osteoclasts. Steven L. Teitelbaum. Science. 1 September 2000:Vol. 2. no. 5484, pp. 1504 – 1508
(3) Masahiro Shinohara et al.(2008) Tyrosine Kinases Btk and Tec Regulate Osteoclast Differentiation by Linking RANK and ITAM Signals. Cell 132, 794-80
动科091班
邱博宁
2009010690