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Osterix对成骨细胞分化影响的研究进展

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维普资讯 http://www.cqvip.com .4_4.  ,华北煤炭医学院学报2007年1月第9卷第1期J North China Coal Medical College 2007 january,9(1) pacity of 8crUlll did not prevent lipid peroxidation in the intermittent ∞isohemia一 perfusion—induced mue ̄t apoptoaia by inhibiting the mltochondria-dependent pathwayin mt ̄smdl—intestine[;J].Am J ,ischemia—reperfusion ofrat small intestine[J].Dig Dis Sci,2006,51 (4):657 PIl d Gastroint ̄t Liver Physiol 2004,286 ̄'4) G鼹 [25]Cizova H,Papezikova I,Kubala L,et a1.Inm' ̄tsed antioxidant CO.- (2006—10-28收稿)(周济桂编辑) Osterix对成骨细胞分化影响的研究进展 余向前 张 柳 (华北煤炭医学院附属医院骨外科河北唐山o63ooo) 【关键词]成骨细胞Osterix Cbfal 转录因子 的骨骼成分(包括肋骨、四肢骨和椎骨)均有发育不良,呈弯曲 c中田分类号】。R75[文献标识码】 A [文章编号]1008-6633(2007)oi一00¨一o2 变形,但没有关节的不规则融合。组织学分析提示这些部位有 致密的间叶细胞和血管存在,但未见有骨小梁和矿化过程。这 些证据表明OSX是骨形成所必需的。研究也发现,在OSX基 'Osterix(OSX)是最近由Nak聃Ilima 发现的成骨细胞特 算性转录因子,只在发育的骨组织中特异性表达,是成骨细胞 分化和骨形成过程中所必需的转录因子 j。‘骨髓基质干细胞分 化为表达典型的成骨性标志摹因的成骨细胞需要OSX的作用。 OSX自身的突变或缺失也可导致骨形成的迟滞或停止。本文就 OSX的结构组成。对成骨细胞生物活性的影响及其调节机制进 行综述。 1 OSX的结构与生化特性 . 因剔除小鼠胚胎中,成骨细胞分化的标志物(I型胶原、骨钙素 等)的表达水平严重降低或者缺如。I型胶原是成骨细胞分化 最早的标志,也是骨基质中含量最多的蛋白,在野生小鼠l6.5 天的胚胎时,成骨细胞中I型胶原RNA水平明显高于皮肤中的 成纤维细胞以及间充质细胞,而在OSX基因剔除小鼠胚胎中,I 型胶原RNA水平在间充质细胞密集的成骨部位,软骨膜及软骨 中的表达均明显低于野生型小鼠,同时,作为成骨细胞分化的早 高表达,而在osx(。一/一)小鼠体内则未检测到,另外两种成骨 基酸组成。在其氨基酸序列的c末端存在的3个c:H:锌指结 细胞标志性蛋白骨黏连蛋白和骨桥蛋白也低于野生型小鼠,由 构为DNA结合域,此锌指结构与转录因子Spl、Sp3和sp,的 此可见OSX的缺失使成骨细胞的分化受到阻碍。 DNA结合域具有很高的同源性,可以和功能性CG富有序列牢 3 OSX与CbfB1的关系 OSX是一种具有锌指基序结构域的转录因子 由428个氨 期指标中的BSP(Bone Sialopmtein)¨ 在野生型小鼠骨组织内均 固结合,其N端保留着强的转录活性结构,亚单位定位于细胞核 核心结合因子a1(core binding factor alpha 1,Cbfa1)是成骨 中。在锌指结构的上游是一列和EGR一1区域氨基酸相似的氨 特异性转录激活因子,在成骨细胞发育、分化和骨钙化形成过程 基酸序列pJ,因此,0SX是一个具有典型转录因子结构的多肽。 中起着极其重要的作用 j。Cbfal可直接与DNA结合。OSX在 OSX的基因序列仅包含2个外显子。而除了OSX DNA序列编 码的N端的7个氨基酸外,OSX的其余编码序列均位于第2个 胚胎发育成骨过程中出现比Cbfal晚,相关鼠实验发现OSX对 2 OSX与骨骼发育 骨形成的作用比C-..bfal更具特异性 ,间充质祖细胞首先分化 外显子内。人类OSX同源物又称为sP7(speciifc protein7),属于 为成骨祖细胞,在这一过程中Cbfal和Cbfb(P_A)re binding factor Sp/XKLF家族,SP7首先在BMP一2诱导的成肌细胞C2C12中 beta,Cbfb)发挥决定作用 j。在这个阶段,成骨祖细胞没有表达 发现,调控许多熏要的成骨基因的表达,如骨钙素、骨黏索、骨桥 典型的成骨标志基因,这些成骨祖细胞是双潜能细胞,可以分化 素、骨涎蛋白、I型胶原蛋白。 为成骨细胞或者成软骨细胞。它们分化为成熟的可以表达典型 的成骨性标志基因的成骨细胞需要OSX的作用。研究发现,在 骨骼发育包括骨骼始基形成。相应间充质细胞向成骨细胞 野生型小鼠和OSX(一/一)小鼠胚胎组织中,尽管其Cbfal的表 系和软骨细胞系演变,以及这些前体细胞依次向成骨细胞、软骨 达水平没有差异,但是OSX(一/一)小鼠的成骨细胞早晚期分 细胞、破骨细胞终末分化。在骨髓间充质细胞分化过程中各种 化指标均低于野生型小鼠,其成骨细胞的分化被完全阻断。 基因编码的生长因子和转录因子调控这一骨骼发育过程,因此, OSX(一/一)小鼠的与野生型小鼠的Cbfal表达水平没有差异 任何成骨细胞特异调控因子基因的突变或缺失都会对成骨细胞 说明了OSX不是Cbfal表达所必需的调控因子,而从Cbfal 的分化造成一定的影响。通过对小鼠胚胎和新生小鼠组织的研 究发现,osx转录产物最旱出现在分化中的软骨细胞和13.5天 (一/一)小鼠软骨内成骨的骨膜中未检测到OSX转录产物。因 的胚胎外周软骨膜中,随后,强烈表达于与所有与骨小梁以及骨 此,可以认为OSX是成骨细胞分化途径中位于Cbfal的下游的 而Cbfal则位于OSX的上游 J,Cbfal对于OSX的表 领形成相关的细胞中。在出生3天的小鼠骨小梁和次级骨化中 调控基因,al(一/一)小鼠出生后不久因不能呼吸而死 中OSX转录产物强烈表达,同一时期的细胞骨外膜骨内膜, 达是必需的。Cbf亡,其骨骼系统完全缺乏矿化,小鼠的膜内成骨和软骨内化骨均 小鼠骨骼标本中以膜内骨化方式形成的所有面部和头盖骨骨骼 因成骨细胞的成熟障碍而被抑制。尽管不成熟的成骨细胞表达 骨基质也可以检测到OSX的表达产物。在新生的osx(一/一) 均存在矿化缺失 锁骨极度发育不良。以软骨内骨化方式形成 【作者简介】余向前(1979一),男,硕士,医师。主要研究方向:骨组织工 程。 微弱的碱性磷酸酶活性,但成骨细胞的标志性蛋白未见表达 ]。 Cbfal(+/一)小鼠其锁骨明显发育不全,膜状骨发育和颅骨钙 化延迟,前后囟门未闭,较小的顶骨及多生的缝间骨 。尽管 Cbfal(一/一)小鼠和OSX(-/一)小鼠都无成骨细胞的分化以 及软骨内成骨和骨膜成骨,但是由于Cbfal在软骨内和膜性骨 ・审校者 主任医师,教授,硕士生导师。 ■ 维普资讯 http://www.cqvip.com 华北煤炭医学院学报 0cr7年1月第9卷第1期J North China Coal Medical CoUege 2007 January,9(I) ・45・ yanm Y,Niofji A,Maeda Y,et 1a.Spaclotempoml association nda 骼的间充质细胞向成骨细胞的分化中起重要作用,并可以刺激 [2]Ohbonemorphogenetic protein regulation of sclezestin and esterlx expms- 肥大软骨细胞的分化,因此CMal(一/一)小鼠的骨间充质分层 不清,薄弱,在软骨内成骨中没有破骨细胞侵入软骨基质,肥大 sion duirng embryonic esteogenesls[J].Endocrinology,2OO4,10 (145):4685 细胞的分化也被抑制,而OSX(一/一)小鼠的骨间充质丰富,在 [3]GasMer AL,Swaminathon S,Sukhatme VP.A novel repressin meod- 软骨内成骨中有破骨细胞侵入软骨基质,肥大细胞的分化未被 抑制。因此两种不同的基因突变的表形特征具有明显的差异。 4 OSX调控成骨的机制 ule,an eJt't6nsive activation domain,and a bipartite nuclear localization siuagl defined in the immediate—early transcription factor EGR一1 [J].Mol Cell Biol,1993,13(8):4556 先前的研究表明,无论是膜内成骨还是软骨内成骨过程,成 [4]Chen J,Shapiro HS,Sodek J.Development expression of bone silao- 骨细胞都是从其骨基质中的骨祖细胞分化为前成骨细胞,在这 protein mRNA in ml mineralized connective tissues[J].Bone Miner 个过程中Cbfal的作用是至关重要的一环,这些前成骨细胞并 Res,1992,987 不表达成骨细胞的标志性基因,无论是来自膜内化骨还是软骨 [5]Ducy P,Zhang R,Geofroy A,et a1.Osi2/Cbfal:A transcriptional 内成骨的前成骨细胞,如果缺失OSX,则成骨分化的途径被完全 acitvator ofesteoblast diferentiatino[J】.Cell,1997,89(5):747 阻断而改为表达Sox9,SoxS和Ihh等脂肪细胞标志性基因,因此 [6]Thimnavukkaram K,Mahajan M,McLarern KW。et 1a.Two doamins 前成骨细胞也具有双向分化潜能,在膜内化骨和软骨内化骨的 unique to esteoblast--speciifc transcriptino factro Osf2/Cbfal contirb・・ 过程中,表达Cbfal的前成骨细胞分化成为成熟的成骨细胞,这 ute协its transactivation function and its inability to heteredimerize with 个过程需要OSX的参与。cbh1以及其他调控因子与OSX一起 cb [J].Mol Cell Biol,1998,18(5):4197 激活成骨细胞标志性基因的表达,从而促进骨基质的形成。 [7] Komori T.Requisite roles of Runx2 and Cbfb in skeletal development SOX9是决定骨/软骨祖细胞向软骨细胞分化的关键转录因 [J].J Bone Miner Metab[J],2003,21(4):193 子 ,OSX的这种功能可能是通过抑制SOX9的表达和完全确 [8]Lee MH,Kwon TG,Park HS,et 1a.BMP一2一inducde Osteirx ex- pression is mediatde by Dlx5 but is independent of Runx2[J].Bio- 立成骨细胞的表型得以实现的¨ ,使用Cre—loxP系统在成软 chem Biophys Res Commun,2003,309(3):689 骨问充质浓集形成之前失活SOX9,结果发现问充质不会浓集和 [9]Komori T,Yagi H,Nomura S,et 1a.Target disurptino fo cbfal results cbh1转录物的丢失,这表明在四肢骨芽形成以前,SOX9参与了 a completelack ofbonefonnatiom owing协maturational arrest ofesteo- Cb 1的表达,然而如果SOX9是在间充质浓集之后失活,Cbhl blast[J].Cell,1997,89(5):755 的表达不受影响,成骨过程正常。这些结果表明SOX9需要用 [10]Otto F,Thomell AP,Crompton T,et a1.Cbfal,a candidate gene for 来建立成骨、软骨双潜能细胞,一旦成软骨间充质浓集形成, cleidocranila dysplsia syndrome is esscncila for osteoblast diferentia- SOX9就不在被成骨谱系的分化所需要,通过对OSX(一/一)定 iton and bone development[j].Cell,1997,89(5):765 向分化为软骨细胞可以看出OSX是SOX9的表达和软骨细胞表 [11]Akiyama H,Chaobissier MC,Martin JF,et 1a.The transcription fca- 现型的负面调控因子 OSX在软骨内成骨的过程中通过对 tot Sox9 has essential rolse in successive steps of the chondrecyto dif- SOX9的负面影响,使表达Cbhl的祖细胞系分化为成骨细胞 ferentiation pathwayand is requierdfor expression of S0】【5 and so [J].Genes Dev。2002,16(21):2813 ’ 系。 [12]Nakashiam K,Cmmbrugghe B.Transcriptional mechamsms in seteo- 参考文献 blsat diferentiaitno nad boneformaiton[J].Trends C.enet,2003,19 [1]Nakashima K,Xin z,KunkelG,eta1.The novel zincfingre—contai— (8):458 ning tmnscripfionfactro estcrix is requital for esteoblast diferentiation (2O06—04—06收稿)(岳静玲编辑) and bone formation[J].Cell,2002,108(1):17 血管内皮生长因子与体表损伤 轩冬青 张松林’刘晓岩① (华北煤炭医学院附属医院整形外科河北唐山063000;①河北省唐山钢铁公司医院) [关键词] 体表损伤血管内皮生长因子整形外科 是一类多功能生长因子,由多种细胞分泌,并通过旁分泌机制作 [中圈分类号]R 62[文献标识码]A 用于受体。VEGF是通过两对多肽链间二硫键共价连接的反平 [文章编号】1008—6633(2007)01—0045一O3 行同型二聚体 j。人类VEGF基因定位于第6对染色体长 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, 臂 ],含8个外显子和7个内含子,转录时形成异构体。异构体 VEGF)又名血管通透性因子,是1989年Ferrara等…发现的一 之间功能上的差异表现为它们与细胞表面和细胞外基质中肝寨 种糖蛋白,其后VEGF成为生长因子研究的重点之一,其结构和 结合活性不同,但均能诱导体内血管生成。 功能也逐渐被认识。在体表损伤修复中VEGF起的重要作用逐 VEGF的主要作用是促进内皮细胞有丝分裂和血管生成。 步认识,本文对VEGF在体表损伤中的研究进展综述如下。 VEGF和受体结合后最明显的生物学效应是促进内皮细胞有丝 1 VEGF的结构和功能 分裂,诱导血管内皮细胞增殖和迁徙。增殖和迁徙的内皮细胞 VEGF广泛分布于人和动物脑、肾、肝、脾、肺、骨骼等组织, 又分泌其它生长因子,一方面作用于非内皮细胞促进它们的有 丝分裂,以此和内皮细胞形成新生血管;另一方面还可以使非内 【作者简介】轩冬青(1972一),男。华北煤炭医学院硕士研究生,主治医 皮细胞分泌VEGF再通过旁分泌机制作用于内皮细胞,促进新 师。主要研究方向:整形外科损伤修复。 

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