骨形態(tài)發(fā)生蛋白-9誘導(dǎo)牙周膜干細胞成骨分化及信號通路的研究進展

汪 沛綜述，曹志中審校

0 引 言

牙周病是一種破壞牙周支持組織，導(dǎo)致牙周附著喪失的慢性炎癥破壞性疾病，是國內(nèi)外公認口腔失牙的主要原因［1-2］。由于嚴重影響人類生活質(zhì)量甚至全身健康，且傳統(tǒng)方法只能抑制疾病進展無法恢復(fù)牙周組織功能，所以牙周病治療的新方法一直為口腔學者研究的熱點。近年來，牙周組織工程治療牙周病的方案被初步證明具有一定效果，這是以根治牙周病并恢復(fù)牙周組織功能為目的的新方法、新思路［2-3］。

牙周組織工程治療牙周病的重點在于恢復(fù)牙周組織的形態(tài)與功能，其中骨再生是關(guān)鍵［2-3］。近年來，牙周組織工程中被譽為最強成骨生長因子——骨形態(tài)發(fā)生蛋白9(bone morphogenetic proteins-9，BMP9)和最佳種子細胞——牙周膜干細胞(periodontal ligament stem cells，PDLSCs)相繼被證實和發(fā)現(xiàn)。進一步研究表明其誘導(dǎo)成骨分化途徑主要包含BMP-Smad蛋白(drosophila mothers against decapentaplegic proteins，Smads)和BMP-絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)2 條信號通路，并且在2條信號通路的下游發(fā)現(xiàn)參與干細胞成骨分化的重要因子——Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(Runt-related transcription factor 2，Runx2)和成骨細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子(Ostereix，Osx)活性顯著增強，同時表達大量成骨特異性標志物，細胞逐漸成骨分化［4-8］。這些研究對徹底治療牙周疾病、恢復(fù)牙槽骨的形態(tài)與功能、以及闡明成骨原因、控制成骨分化的時機等有著重要的臨床和科研意義。本文就BMP9對PDLSCs在骨分化中的作用和功能的影響以及信號通路方面的最新研究進展進行綜述。

1 牙周組織工程中BMP9 對PDLSCs成骨分化的影響

1.1 PDLSCs是牙周組織工程中最佳種子細胞PDLSCs是具有低免疫原性和多向分化潛能的異質(zhì)性多能干細胞，可以向成纖維細胞、成骨細胞、破骨細胞和成牙骨質(zhì)細胞等牙周膜主要細胞分化，進而形成牙周膜和牙槽骨，最后形成新的牙周附著結(jié)構(gòu)修復(fù)牙周缺損［2］。學者們在建立牙槽骨缺損動物模型后，利用PDLSCs作為種子細胞的牙周組織工程復(fù)合材料修復(fù)實驗動物的牙槽缺損，證實添加PDLSCs的復(fù)合材料可顯著增強牙周組織的形成和修復(fù)能力［9-10］。在成骨效率方面，學者們比較了PDLSCs、骨髓間充質(zhì)干細胞、牙髓干細胞和牙齦成纖維細胞4種牙周組織工程潛在種子細胞的骨修復(fù)效果，結(jié)果顯示PDLSCs表現(xiàn)出更強的堿性磷酸酶活性與鈣鹽沉積能力，這表明PDLSCs成骨能力要強于后兩者，并且PDLSCs還具有形成牙骨質(zhì)樣結(jié)構(gòu)的能力，可以更好地進行牙周組織修復(fù)，使得PDLSCs成為學者們在牙周組織工程的首選種子細胞［11-13］。

1.2 BMP9是牙周組織工程中合適的成骨生長因子 BMPs作為組織工程中多功能生長因子，其家族成員除BMP1以外均屬于轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)超家族，該蛋白是可溶活性糖蛋白，一般以二聚體形式行使生物學功能。體內(nèi)外研究均證實，BMPs具有骨誘導(dǎo)作用，可參與骨骼生長、發(fā)育和創(chuàng)傷修復(fù)等過程［14-15］。該蛋白其家族雖包含眾多成員，但成骨的效果和能力存在差異，Kang等［14］在系統(tǒng)分析了已知的BMP2-15的14種BMPs成骨能力后，認為BMP9相對于其他BMPs具有更強的骨誘導(dǎo)能力，更適合作為組織工程中成骨分化方面的首選生長因子。BMP9又稱為生長分化因子-2，由肝合成分泌并通過血液循環(huán)到達全身其他部位發(fā)揮生物學功能［16］。結(jié)構(gòu)上，二聚體BMP9由2個單體在C末端通過3對二硫鍵連接組成1個半胱氨酸結(jié)節(jié)的核心支架，每個單體的N端大臂再從該半胱氨酸核心以β折疊展開，最后形成類似蝴蝶樣構(gòu)型的整體。BMP9與家族其他成員在結(jié)構(gòu)上的差異主要表現(xiàn)為前螺旋大臂上的殘基和結(jié)合界面上的氨基酸不同，此差異是其區(qū)別于家族其他成員在受體結(jié)合種類與效率上區(qū)別的主要原因，也是BMP9高效誘導(dǎo)成骨的重要原因之一［16］。

1.3 BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化產(chǎn)生成骨標志物 在生長因子的調(diào)控下，干細胞成骨分化并形成礦化成熟的骨基質(zhì)主要包括以下階段［17］:①成骨分化的干細胞在增殖晚期，下調(diào)細胞周期與增殖的相關(guān)基因使細胞增殖減緩，細胞由增殖期進入分化期并開始成骨分化。分化早期細胞會分泌堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)和鈣鹽結(jié)晶體至細胞外基質(zhì)中，ALP可以水解有機磷酸酶，導(dǎo)致PO43-局部升高，從而對鈣化抑制劑產(chǎn)生破壞，啟動鈣化過程。②在細胞外基質(zhì)成熟期，Ⅰ型膠原(TypeⅠcollagen，col-Ⅰ)合成并相互交聯(lián)、成熟并進入礦化期。礦化期細胞內(nèi)的ALP活性減弱，而與細胞外基質(zhì)中羥磷灰石沉積相關(guān)的基因表達上調(diào)并翻譯產(chǎn)生包括骨橋蛋白 (osteopontin，OPN)、骨鈣蛋白 (osteoclain，OCN)、骨涎蛋白(bone sialoprotein，BSP)等重要成骨蛋白。③OCN等非膠原蛋白分泌至細胞外基質(zhì)中，沿膠原蛋白的長軸與Ca2+、P3+結(jié)合到膠原分子側(cè)鏈的膠原氨基酸殘基上，形成羥磷灰石結(jié)晶，最后通過骨改建形成具有生理功能的骨組織［17］。Ye等［4］報道，通過重組BMP9腺病毒載體感染體外培養(yǎng)的 PDLSCs后，細胞表達的 ALP、col-Ⅰ、BSP、OPN、OCN等成骨分化標志物分別在細胞成骨分化的早、中、晚期相對空白腺病毒對照組明顯升高，并且在細胞成骨分化的晚期出現(xiàn)鈣鹽沉積，這表明BMP9對PDLSCs具有較強的誘導(dǎo)成骨分化能力。

2 BMP-Smads信號通路和BMP-MAPK信號通路

2.1 BMP特異性受體(bone morphogenetic protein receptor，BMPR)BMPR是指在干細胞膜上具有Ser/Thr蛋白激酶活性的跨膜受體，該受體以二聚體行使功能。BMPR可分為BMP特異性Ⅰ型受體(BMPR-Ⅰ)和BMP特異性Ⅱ型受體 (BMPR-Ⅱ)2 類［15，18］。BMPR-Ⅰ家族包含 ALK1-7 共7 個成員，但Luo等［19］研究證明僅ALK1與ALK2突變將嚴重影響B(tài)MP9的成骨功能，進一步研究發(fā)現(xiàn)ALK1和ALK2與BMP9的氨基酸片段存在互補，證實ALK1和ALK2在BMP9誘導(dǎo)成骨分化中發(fā)揮重要作用。另有實驗證明 BMPR-Ⅱ家族 4個成員(TGFβRⅡ、BMPRⅡ、ActRⅡ、ActRⅡB)中僅 BMPRⅡ和ActRⅡ?qū)τ贐MP9參與成骨分化發(fā)揮重要作用，為 BMP9 的特異性受體［20］。結(jié)構(gòu)上，BMPR-Ⅰ為單次跨膜的糖蛋白受體，在BMPR-Ⅰ激酶上游有一個富含Gly和Ser的GS結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域中含若干磷酸化位點和一段保守的-Ser-Gly-Ser-Gly-，稱為GS序列，為BMPR-Ⅰ特有，并且可被BMPR-Ⅱ磷酸化激活［18］。BMPR-Ⅱ與 BMPR-Ⅰ結(jié)構(gòu)類似，但無GS結(jié)構(gòu)域，是結(jié)構(gòu)活性型受體，通過和配體(BMPs)結(jié)合發(fā)生自身磷酸化而被激活［18］。BMPR-Ⅰ和BMPR-Ⅱ可形成異二聚體并在BMP信號通路中起重要作用［15，18，21］。

2.2 Smads信號通路參與BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化 BMP9主要是通過經(jīng)典的BMPs-BMPRSmads信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路傳遞信號，并發(fā)揮誘導(dǎo)成骨分化等生物學功能［5，15］。BMP9 通過與 BMPR-Ⅰ、BMPR-Ⅱ相結(jié)合形成異源三聚體使信號進入細胞膜內(nèi)并磷酸化激活Smads，使Smads家族相關(guān)成員行使生物學功能，將信號轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)，引起相應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄［19-20，22-24］。

2.2.1 Smad蛋白 Smad蛋白是將 TGF-β 超家族信號從細胞表面?zhèn)鲗?dǎo)至細胞核內(nèi)過程中起著關(guān)鍵作用的信號通路蛋白［18］。目前為止共發(fā)現(xiàn)9個亞型，為Smad1-9，按功能不同可分為:受體活化型或通路限制性Smads(R-Smads，BMP9激活的BR-Smads主要為 Smad 1、5)、共同通路型 Smad(Co-Smad，僅有Smad4)和抑制性 Smads(I-Smads，包含 Smad 6、7)［22，24］。結(jié)構(gòu)上，Smads蛋白在 N 末端和 C 末端各有1個高度保守的結(jié)構(gòu)域，分別稱為MH1和MH2，兩者之間為富含脯氨酸的連接域［5］。MH1結(jié)構(gòu)域約130個氨基酸，只在R-Smads和Co-Smad亞家族間存在并且序列高度保守，都是由4個α螺旋，6個短β折疊和5個環(huán)等二級結(jié)構(gòu)組成球狀四級結(jié)構(gòu)。在基礎(chǔ)狀態(tài)下，MH1能與MH2相結(jié)合，抑制MH2的生物學活性;當 Smads蛋白激活后，可以通過MH1內(nèi)1個約11個氨基酸組成的β發(fā)夾結(jié)構(gòu)特異性結(jié)合到DNA的Smad結(jié)合元件(Smad-binding element，SBE)上，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄反應(yīng)［18，25］。MH2 結(jié)構(gòu)域存在于全部Smads中并且序列高度保守，約200個氨基酸，形成β-三明治結(jié)構(gòu)。MH2的功能主要包括與BMPR-Ⅰ相互作用，形成Smads多聚復(fù)合物，結(jié)合其他轉(zhuǎn)錄共激活劑或共抑制劑。此外每個單體Smads蛋白還可以通過MH2相互作用同向疊加組成同聚體，基礎(chǔ)狀態(tài)下MH2也有抑制MH1與DNA結(jié)合的作用［18，25］。中央連接區(qū)內(nèi)有多個磷酸化位點，被磷酸化激活后可以抑制Smads蛋白的核轉(zhuǎn)移，是Smads蛋白的負調(diào)控區(qū)域［25］。

BR-Smads蛋白MH2結(jié)構(gòu)域中C末端還含有Ser-Ser-X-Ser序列(SSXSmotif)的磷酸化位點，可特異性與 BMPR-Ⅰ相互作用并被磷酸化［5，25］。Co-Smad的C端不含該磷酸化位點，不能與BMPR相互作用，但它可以通過MH2上的結(jié)合位點與R-Smads或I-Smads相互作用形成有功能的異源三聚體［18］。I-Smads對信號通路發(fā)揮負調(diào)控作用，在結(jié)構(gòu)上ISmads僅MH2區(qū)與家族其他成員具有較大的同源性，其C端缺乏磷酸化位點，也沒有保守的MH1功能區(qū)。功能上I-Smads與R-Smads競爭性與BMPRI結(jié)合，干擾R-Smads與BMPR-Ⅰ結(jié)合以及磷酸化，從而抑制信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，在BMP9信號通路中發(fā)揮負調(diào)控作用［25］。

2.2.2 BMP-Smads信號通路 目前，BMP9 通過BMP-Smads信號通路誘導(dǎo)成骨分化已得到學者們普遍認可，該信號通路屬于激酶傳導(dǎo)系統(tǒng)，被認為是BMPs誘導(dǎo)成骨分化的經(jīng)典信號通路［18］。在牙周組織工程中，學者們通常利用BMP9重組腺病毒(Ad-BMP9)感染PDLSCs，感染后上調(diào)基因并翻譯合成BMP9蛋白，該蛋白首先被合成為較大的前體，前體包含信號肽區(qū)、前結(jié)構(gòu)區(qū)并且在C-末端含有7個保守的半胱氨酸殘基。前體的C端區(qū)域通過蛋白分解過程釋放形成BMP9單體，2個單體再通過二硫鍵相結(jié)合發(fā)生二聚，最后形成有活性功能的二聚體并被分泌出來［15］。分泌到細胞外的二聚體BMP-9會結(jié)合位于靶細胞膜上同樣以二聚體行使功能的BMPR-Ⅱ，與BMP-9結(jié)合后的BMPR-Ⅱ自身發(fā)生磷酸化而被激活，接著自身活化的BMPR-Ⅱ再磷酸化BMPR-Ⅰ的GS區(qū)，從而激活BMPR-Ⅰ，并形成受體復(fù)合物［22，25］。激活后的受體復(fù)合物作用于 BRSmads的C端的SSXS序列，磷酸化該序列的Ser而激活BR-Smads，2個磷酸化的BR-Smads與Co-Smad結(jié)合形成功能性異源三聚體復(fù)合物，轉(zhuǎn)移到核中與SBE或環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)等DNA轉(zhuǎn)錄因子相互作用，表達產(chǎn)生Runx2和Osx等重要成骨轉(zhuǎn)錄因子，誘導(dǎo)細胞成骨分化［22，24］。

2.3 MAPK信號通路參與BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化 MAPK屬于Ser/Thr蛋白激酶，分布于細胞胞漿，是通過保守的三級級聯(lián)反應(yīng)［MAPKKK-MAPKK-MAPK］將細胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至細胞核內(nèi)的重要信號通路因子，參與調(diào)節(jié)細胞的遷移、增殖、分化、凋亡等一系列基本生命活動，MAPK主要包括胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)家族、c-Jun N 端激酶(c-jun N-terminal kinase，JNK)家族、P38 蛋白激酶(p38MAPK，p38)家族［4，6，26］。早前的實驗中已有學者證實p38和ERK1/2參與BMPs家族信號通路，并能促進成骨基因的表達以及活體內(nèi)骨再生［15，21，26-27］。最近，在牙周組織工程中，Ye 等［13］也已證實BMP9對PDLSCs誘導(dǎo)成骨分化的信號通路包含p38和ERK1/2途徑。

2.3.1 P38和BMP-p38信號通路 P38是由360個氨基酸組成的相對分子質(zhì)量約為38000的蛋白質(zhì)，屬應(yīng)激激活蛋白酶，在調(diào)節(jié)細胞分化、炎癥、凋亡和應(yīng)力刺激應(yīng)答方面發(fā)揮重要作用［4，6，26，28］。目前為止，p38家族共發(fā)現(xiàn) 4種亞型:p38α，p38β，p38γ(ERK6，SAPK3)和 p38δ (SAPK4)，其中，p38α 和p38β表達在所有組織器官中，而p38γ和p38δ只表達于特定組織器官［26］。Greenblatt等［27］利用小鼠活體實驗，敲除 MKK3，MKK6，p38α，p38β 后發(fā)現(xiàn)小鼠成骨缺陷，并且發(fā)現(xiàn)MKKK家族成員TGF-β-激活激酶1(TGF-β-activated kinase1，TAK1)是 p38促進成骨分化關(guān)鍵的上游因子，并認為 TAK1-MKK3/6-p38-Runx2是維持骨發(fā)生與骨平衡的重要通路。Ye等［4］通過 BMP-9重組腺病毒(Ad-BMP9)感染PDLSCs后發(fā)現(xiàn)p38與MKK3/6總蛋白表達均無顯著變化，但兩者的磷酸化水平明顯升高，這說明BMP9作用下MKK3/6-p38信號通路被激活。后續(xù)實驗中，Ye等［4］發(fā)現(xiàn)在加入p38抑制劑后的第7-21天，ALP、OPN、OCN等的基因及蛋白表達水平和鈣鹽沉積量均有不同程度的下降，證明p38MAPK信號通路在BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化過程中起重要作用。

目前BMP-9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化的p38信號通路尚不完全清楚，根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果學者們普遍認可如下觀點:BMP-9激活BMPR并與之相互作用形成受體復(fù)合物，激活后的BMPR通過TAK1銜接蛋白1與TAK1間接結(jié)合，磷酸化激活 TAK1，TAK1再激活并磷酸化MKK3/6，MKK3/6可以激活并磷酸化p38α/β，p38被激活后進入細胞核磷酸化激活Runx2，并與之協(xié)同共激活CREB結(jié)合蛋白上調(diào)相關(guān)成骨基因表達，誘導(dǎo)細胞成骨分化［5-7，26］。

2.3.2 ERK1/2和 BMP-ERK1/2信號通路 人類ERK1/2包括含379個氨基酸相對分子質(zhì)量為44000的ERK1和含360個氨基酸相對分子質(zhì)量為42000的ERK2的2種異構(gòu)體，其同源性超過80%，兩者功能相似，在所有組織都有不同程度表達［6］。ERK1/2可在胞質(zhì)內(nèi)調(diào)節(jié)其他基因表達，也可以進入細胞核促進某些基因轉(zhuǎn)錄和表達，與細胞增殖和分化密切相關(guān)［4，6，21，23］。由 ERK1/2 參與傳遞信號的通路為經(jīng)典MAPK信號通路，可被生長因子、細胞因子、病毒、癌基因等多種刺激激活［33］。在牙周組織工程領(lǐng)域，包括應(yīng)力刺激、電磁場、生長因子等誘導(dǎo)種子細胞成骨分化的研究中均發(fā)現(xiàn)有ERK1/2通路參與其中并發(fā)揮重要作用［4，6，21，29-30］。Ye 等［4］在BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化的研究中阻斷ERK1/2通路后，發(fā)現(xiàn)細胞的成骨能力明顯下降，證明ERK1/2信號通路在BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化方面發(fā)揮重要作用。

ERK1/2通路發(fā)現(xiàn)較早，目前研究比較透徹，該通路通過膜結(jié)合型的GTP/GDP蛋白——Ras蛋白(又稱:大鼠肉瘤蛋白，rat sarcoma，Ras)、MAPKKK家族的Raf蛋白激酶和MAPKK家族的MAPK-ERK激酶 1/2(MAP kinase-ERK kinase1/2，MEK1/2)以及ERK1/2傳遞信號。當BMP-9作用于細胞膜后會激活BMPR并形成激活的受體復(fù)合物，將信號由胞外傳遞至胞內(nèi)的同時使小分子鳥苷酸結(jié)合蛋白Ras的 GDP 解離而結(jié)合 GTP，激活 Ras［6］。激活的Ras發(fā)生膜轉(zhuǎn)位并與絲/蘇氨酸蛋白激酶Raf的氨基端結(jié)合，激活Raf。Raf蛋白是蛋白質(zhì)酪氨酸激酶受體信號傳導(dǎo)的中心，具有Ser/Thr蛋白激酶活性，可磷酸化 MEK1/2的 Ser/Thr，從而激活 MEK1/2［6，23］。MEK1/2 為雙特異性激酶，可以使 Ser/Thr和Typ發(fā)生磷酸化，激活ERK1/2，激活后的ERK1/2轉(zhuǎn)位進入細胞核進而磷酸化激活如Runx2和Osx等成骨轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)細胞成骨分化［4，6，21，23］。

3 BMP9 信號通路下游的成骨轉(zhuǎn)錄因子

3.1 Runx2是信號通路下游的重要成骨轉(zhuǎn)錄因子Runx是一類由α和β亞單位構(gòu)成的異二聚體轉(zhuǎn)錄因子蛋白的統(tǒng)稱，其分子結(jié)構(gòu)特征是包含一段被稱為Runt結(jié)構(gòu)域的DNA結(jié)合區(qū)，該段結(jié)合域與果蠅分節(jié)基因Runt同源，由128個保守的氨基酸序列組成［31］。Runxs家族成員 Runx2，是一種能夠上調(diào)多種成骨基因的特異性轉(zhuǎn)錄因子，在細胞成骨分化、骨發(fā)育方面起重要作用［32］。在結(jié)構(gòu)上Runx2主要包含1個Runt結(jié)構(gòu)域、3個轉(zhuǎn)錄激活區(qū)(AD)、1個轉(zhuǎn)錄抑制區(qū)(RD)、1個短的Myc相關(guān)核定位信號區(qū)(NLS)［31］。Runt結(jié)構(gòu)域可以特異性識別并結(jié)合靶基因啟動子區(qū)的成骨細胞特異性順式作用元件2，調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄。3個轉(zhuǎn)錄激活區(qū)中，AD1和AD2位于N端，為Runx2所獨有，并在核心定位中發(fā)揮作用［31-32］。AD3為 Runx2主要激活區(qū)，它位于Runx2分子的C端富含Pro、Ser、Thr結(jié)構(gòu)域(PST)的N末端部分，可以與Smads或MAPKs等發(fā)生相互作用，RD位于PST結(jié)構(gòu)域C端，起轉(zhuǎn)錄抑制作用［31］。在Runt結(jié)構(gòu)域與PST結(jié)構(gòu)域N端連接重合處的9個氨基酸序列，是核定位信號序列(nuclear localization signal，NLS)，作用是幫助親核蛋白進入細胞核［31，33］。在PST的C端存在一個核基質(zhì)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號結(jié)合位點，該區(qū)域可被BMP9-Smads復(fù)合物或BMP9-MAPK復(fù)合物等特異性識別并可將Runx2定位在核內(nèi)特定區(qū)域，調(diào)控成骨特異性基因轉(zhuǎn)錄，若該區(qū)域發(fā)生突變，則影響細胞成骨分化以及骨發(fā)育缺陷［33］。多項研究表明BMP9作為Runx2的上游調(diào)控因子，可以通過Smad信號通路和MAPK信號通路使 Runx2基因表達上調(diào)，或直接磷酸化激活Runx2蛋白，調(diào)控相關(guān)成骨基因表達，從而進一步調(diào)節(jié) PDLSCs 成骨分化［4，7，15，21］。

3.2 OSX是信號通路下游的重要成骨轉(zhuǎn)錄因子Osx是一種含有鋅指基序結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，屬于Sp(special protein)家族，對細胞成骨分化和骨形成過程起關(guān)鍵作用。Osx的 C末端存在3個連續(xù)的Cys2-His2鋅指基序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可與真核細胞雙鏈DNA的 G/C豐富區(qū)特異性結(jié)合，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄［34］。目前研究證實Osx只在骨組織細胞中表達，在干細胞向成骨細胞分化過程中起決定性作用，沒有Osx就沒有骨形成和骨再生［35］。作為成骨途徑下游的轉(zhuǎn)錄因子，Liu等［8］研究證實BMP9誘導(dǎo)干細胞成骨分化過程中會產(chǎn)生Osx，Mandal等［36］研究證實BMP家族成員可以通過Smads信號通路對Osx進行調(diào)控，趙艷紅等［37］研究表明BMP家族成員誘導(dǎo)牙周膜細胞成骨分化過程中通過p38信號通路可激活調(diào)控 Osx，Choi等［38］則證實 ERK1/2信號通路參與對Osx的調(diào)控。目前暫無具體研究證明BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化信號通路的下游產(chǎn)生Osx，但早前的研究證實Osx作為Runx2的下游因子，接受Runx2的調(diào)控激活，結(jié)合Ye等［4］的研究結(jié)論(BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化并在信號通路下游產(chǎn)生Runx2)可推理:BMP9誘導(dǎo)PDLSCs成骨分化信號通路的下游產(chǎn)生Runx2和Osx。Osx的表達也可以加強Runx2的活性，兩者協(xié)同轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生 OCN、OPN、BSP等成骨標志物并在骨成熟過程中發(fā)揮重要作用［39］。

4 結(jié) 語

在牙周組織工程中，PDLSCs因具有顯著增強牙周組織的形成和修復(fù)的能力，被認為是牙周組織工程最佳種子細胞。BMP9作為BMPs家族最強誘導(dǎo)細胞成骨分化的生長因子，通過與PDLSCs相互作用并誘導(dǎo)其成骨分化，可在牙周組織修復(fù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用并具有良好的臨床應(yīng)用前景。本文分析了BMP9誘導(dǎo)細胞成骨分化的2條重要途徑——BMPSmads信號通路和BMP-MAPK信號通路，但是其他信號通路的作用以及各信號通路之間的聯(lián)系仍然不甚明了，有待更進一步的研究證明。此外，相對于臨床上已經(jīng)應(yīng)用的BMP2和BMP7，BMP9的臨床安全性有待更深一步研究。

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