機(jī)械應(yīng)力下成骨細(xì)胞-破骨細(xì)胞通訊研究進(jìn)展

朱琛煜 陳熙 黃媚 劉莉菲 仝曉陽 鄒軍

1 上海體育學(xué)院運動科學(xué)學(xué)院（上海200438）

2 溫州醫(yī)科大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院（溫州325035）

骨骼是一種高度組織化的人體承重器官，并通過骨重塑來使其結(jié)構(gòu)特性變化，從而適應(yīng)機(jī)械應(yīng)力和承重的需求[1]。骨重塑是維持骨密度和骨完整性的關(guān)鍵生物學(xué)過程，它取決于遺傳、代謝、機(jī)械應(yīng)力等多種因素[2]。越來越多的證據(jù)表明，機(jī)械刺激在骨生物功能中發(fā)揮著重要作用，如維持骨組織結(jié)構(gòu)完整性以及促進(jìn)骨骼成熟等[3]。骨組織對機(jī)械應(yīng)力反應(yīng)主要受成骨細(xì)胞（osteoblast，OB）和破骨細(xì)胞（osteoclast，OC）耦合活動調(diào)控，OB 的骨形成作用和OC 的骨吸收作用共同維持骨代謝平衡。這些細(xì)胞的功能失調(diào)會導(dǎo)致骨組織生理活動失調(diào)，引起諸多骨代謝疾病，如骨質(zhì)疏松、骨硬化癥等[4]。在以往的報道中，研究主要集中在OB 和OC對機(jī)械應(yīng)力的應(yīng)激反應(yīng)上，然而關(guān)于機(jī)械應(yīng)力加載過程中OB-OC 間通訊的相關(guān)報道則較為少見。本文總結(jié)近些年來的相關(guān)文獻(xiàn)，探討機(jī)械應(yīng)力下OB 與OC之間的相互作用及可能的通訊機(jī)制，從而為機(jī)械應(yīng)力調(diào)控骨重塑及骨代謝疾病的防治提供理論依據(jù)。

1 OB-OC通訊

OB 來源于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow stro?mal cell，BMSC）[5]，而OC是一種源自于造血干細(xì)胞的組織特異性巨噬細(xì)胞，在巨噬細(xì)胞集落刺激因子（mac?rophage colony stimulating factor，M-CSF）的作用下，造血干細(xì)胞分化為OC 前體細(xì)胞（osteoclast precursor cell，OPC）。核因子-κB 受體活化因子配體（receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL）/核因子-κB受體活化因子（receptor activator for nuclear fac?tor-κB，RANK）信號被激活后，OPC進(jìn)一步分化為單核OC，隨后融合為多核OC。多核OC在與OB發(fā)生同源相互作用后完全成熟，成為具有骨吸收活性的OC[6-8]。

研究表明，OB 與OC 間有多種通訊模式[9]：（1）OB與OC直接接觸，從而使膜結(jié)合的配體和受體相互作用并激活細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，如Eph 受體相互作用蛋白B2（EphrinB2）/促紅細(xì)胞生成素肝細(xì)胞激酶B4（EphB4）、FAS 配體（FAS Ligand，F(xiàn)ASL）-FAS 等[10]。（2）OB與OC之間形成間隙連接，允許水溶性小分子在兩種細(xì)胞之間通過，從而傳遞一系列信號反應(yīng)。（3）OB與OC之間的交流還能通過可擴(kuò)散的旁分泌因子發(fā)生，如OB通過其分泌的M-CSF、RANKL、OPG、Wnt5A等因子作用于OC，從而調(diào)節(jié)OC 的分化與形成；而OC 通過釋放1-磷酸鞘氨醇（sphingosine 1 phosphate，S1P）、信號素4D（semaphorin 4D，SEMA4D）、補體C3（com?plement component c，C3）等可溶性因子來調(diào)節(jié)OB的活性[11]。OB 和OC 之間細(xì)胞通訊的分子機(jī)制是骨細(xì)胞生物學(xué)的核心問題，這種調(diào)控機(jī)制受到遺傳、代謝、全身激素水平、外界應(yīng)力等多種因素的影響[12]。其中機(jī)械應(yīng)力在OB與OC的細(xì)胞交流中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，近些年來也有相關(guān)文獻(xiàn)對這方面進(jìn)行了報道。

2 機(jī)械應(yīng)力作用下OB對OC的調(diào)控

OB 和OC 都對機(jī)械應(yīng)力具有一定的敏感性，在接受外界應(yīng)力刺激后，這些細(xì)胞通過分子運輸釋放信號分子，在細(xì)胞間進(jìn)行相互調(diào)控。大量研究證實了機(jī)械應(yīng)力刺激可以調(diào)控OB 表達(dá)并分泌細(xì)胞因子，如MCSF、骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）、RANKL 等，主要通過旁分泌方式對OC 的成熟和分化進(jìn)行調(diào)控。且多項研究還發(fā)現(xiàn)在不同形式或強(qiáng)度的應(yīng)力刺激下OB分泌這些因子的能力也有所不同，對OC的成熟以及骨吸收能力也發(fā)揮著不同的調(diào)控作用。表1歸納總結(jié)了不同機(jī)械應(yīng)力模式和強(qiáng)度下OB對OC的調(diào)控。

表1 機(jī)械應(yīng)力下OB對OC的影響及其作用靶點

2.1 M-CSF

M-CSF 由OB、間充質(zhì)細(xì)胞等產(chǎn)生，是促進(jìn)OC 增殖、分化的重要細(xì)胞因子之一[29]。M-CSF 結(jié)合OPC 上的巨噬細(xì)胞集落刺激因子受體（c-Fms），活化由磷酸化DNAX 激活蛋白12（phosphorylated DNAX-activating protein 12，DAP12）和非受體酪氨酸激酶（non-recep?tor tyrosinekinase，Syk）組成的信號復(fù)合物，從而激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）/生長因子受體結(jié)合蛋白2（growth-fac?tor-receptor-bound protein 2，Grb-2）和磷脂酰肌3 激酶-蛋白激酶B（phosphoinosit-ide 3-kinase-protein ki?nase B，PI3K-Akt）信號通路來調(diào)節(jié)OPC的增殖、分化和存活[30]。此外，M-CSF 還能促進(jìn)OPC 表達(dá)RANK，增加RANK與RANKL的結(jié)合，從而誘導(dǎo)OC的分化[31]。

研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械應(yīng)力通過直接調(diào)節(jié)OB分泌M-CSF或間接調(diào)控其他通路來誘導(dǎo)OB 分泌M-CSF，參與OC的分化過程。Sanuki 等[13]對成骨細(xì)胞系MC3T3-E1 施加1.0或3.0 g / cm2的壓應(yīng)力后發(fā)現(xiàn)，M-CSF的mRNA水平隨著壓應(yīng)力幅度和時間的增加而升高，并于24 h后達(dá)到顯著水平；使用MC3T3-E1 加壓后的條件性培養(yǎng)基干預(yù)OC的分化，抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate re?sistant acid phosphatase，TRAP）陽性O(shè)C 的數(shù)量顯著增多并與壓應(yīng)力的強(qiáng)度呈正比。Jia等[14]對人牙周膜細(xì)胞（human periodontal ligament cells，hPDL）分別施加0、0～50、0～90 和0～150 kpa，0.1 Hz 的循環(huán)靜水壓后發(fā)現(xiàn)，低于90 kpa 的靜水壓可促進(jìn)hPDL 的成骨分化；而150 kpa的靜水壓則會顯著促進(jìn)hPDL分泌促破骨因子M-CSF、RANKL、組織蛋白酶-K（cathepsin-K，CTSK）等，降低OB相關(guān)基因的表達(dá)，從而具有調(diào)控OC骨吸收活性的可能性。

S-A 通道是拉伸應(yīng)力激活的離子膜通道，最先在成骨樣細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)[32]。Naruse等[33]研究表明，拉伸細(xì)胞膜會增加人臍帶內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度，而添加S-A通道抑制劑Gd3+后，細(xì)胞對拉伸應(yīng)力產(chǎn)生的Ca2+反應(yīng)受到抑制，這表明細(xì)胞的拉伸反應(yīng)是由位于細(xì)胞膜上的Ca2+可透性S-A通道介導(dǎo)的。Motokawa等[21]對MC3T3-E1 施加12%強(qiáng)度的拉伸應(yīng)力后，M-CSF 的mRNA 水平以時間依賴的方式增加，加入S-A 通道抑制劑Gd3+后則降低了M-CSF 的表達(dá)水平；而無拉伸應(yīng)力組則不受Gd3+的影響。這表明循環(huán)拉伸應(yīng)力通過激活S-A 通道增加了MC3T3-E1 中M-CSF 的水平，從而促進(jìn)OC 分化。以上研究表明，不同形式的機(jī)械應(yīng)力對OB 分泌M-CSF的調(diào)控方式不同，不同強(qiáng)度的機(jī)械刺激對OB的促破骨作用也存在一定的差異。

2.2 OPG/RANKL/RANK信號通路

OPG/RANKL/RANK 信號通路是骨重塑過程中的關(guān)鍵信號軸，在OB 調(diào)節(jié)OC 形成中起著重要作用[34，35]。RANKL 是一種Ⅱ型跨膜蛋白，以蛋白水解釋放的可溶性形式存在于表達(dá)細(xì)胞的表面，RANK 與RANKL結(jié)合后觸發(fā)了一系列復(fù)雜的信號級聯(lián)調(diào)控OC 的分化與形成[36]。該過程中，TNF受體相關(guān)因子6（TNF recep?tor associated factor，TRAF6）、轉(zhuǎn)化生長因子b激活激酶1（transforming growth factor-β-activated kinase 1，TAK1）、TAK1 結(jié)合蛋白2（TAK1 binding protein 2，TAB2）等形成的蛋白質(zhì)復(fù)合物激活了NF-κB以及氨基末 端 激 酶（phosphorylated Jun N-terminal kinase，JNK）、ERK、p38 等3 條MAPK 信號通路，從而促進(jìn)OC的分化[37-39]。OPG是TNFR家族的非典型成員，是由OB產(chǎn)生的可溶性RANKL 誘餌受體，其結(jié)合RANKL 的能力遠(yuǎn)高于RANK，故OPG 可抑制RANKL 與RANK 的結(jié)合，從而阻斷RANKL 介導(dǎo)的一系列下游信號通路，抑制OC 的生成[40]。因此，OPG/RANKL 比率影響著OC 的活性：若比率增大，OPG 競爭性結(jié)合RANKL 的能力處于絕對優(yōu)勢地位，導(dǎo)致RANK不能與RANKL有效結(jié)合產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄信息，從而抑制OC分化；若比率減小，OPG無法阻斷RANK與RANKL的結(jié)合，從而促進(jìn)OC的生成，故保持適當(dāng)?shù)腛PG/RANKL比率對維持正常的OC分化和骨代謝平衡具有重要作用。

研究表明，細(xì)胞膜上的各種機(jī)械傳感蛋白和細(xì)胞內(nèi)的機(jī)械信號蛋白通過調(diào)控可溶性因子（如硬化蛋白、Wnt、RANKL 等）在OB、OC 的功能中起著至關(guān)重要的作用[41]。其中，機(jī)械應(yīng)力主要通過調(diào)節(jié)RANKL/OPG 的比值來實現(xiàn)OB 對OC 的調(diào)控作用，部分研究提示機(jī)械應(yīng)力可直接調(diào)控RANKL/OPG 比值參與OC 分化，也有研究進(jìn)一步表明機(jī)械應(yīng)力可通過調(diào)節(jié)OB 中的細(xì)胞因子或信號通路間接調(diào)控OPG/RANKL/RANK信號通路。

2.2.1 機(jī)械應(yīng)力直接調(diào)控OB中RANKL/OPG表達(dá)

適宜的壓應(yīng)力能夠通過促進(jìn)BMSC 向成骨分化并分泌RANKL，進(jìn)而有利于BMMs 向OC 分化[15]。Wu 等[23]對BMSC 施加0.5 Hz、10%、4 h/d 的周期性機(jī)械牽拉，發(fā)現(xiàn)牽拉刺激誘導(dǎo)了RANKL 和OPG 的變化，在應(yīng)力加載的第5天顯著上調(diào)了RANKL/OPG 比值，而在第7 天下調(diào)其比值。這表明在機(jī)械牽拉誘導(dǎo)的BMSC 向OB分化過程中，OC相關(guān)的細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致OC激活的開始。然而通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械刺激，BMSC 的OB分化不斷增強(qiáng)，OC 相關(guān)的細(xì)胞因子被下調(diào)，導(dǎo)致骨吸收能力下降。Allison 等[28]發(fā)現(xiàn)，在雌激素缺乏期間，對MC3T3-E1 施加9.2 ml/min 的流體剪切力后與RAW264.7共培養(yǎng)，應(yīng)力通過抑制MC3T3-E1中OPG的分泌，促進(jìn)了OC 中活化T 細(xì)胞核因子（nuclear factor of activated T cell 1，NFATc1）、CTSK 和TRAP 的表達(dá)，增加了足小體帶的形成，從而加劇了雌激素缺乏引起的骨質(zhì)疏松。而Li 等[22]將MC3T3-E1 與RAW264.7共培養(yǎng)，并使用四點彎曲裝置對MC3T3-E1 施加0.5 Hz、1 h/d、持續(xù)3 d的應(yīng)力，培養(yǎng)基中OPG 的分泌顯著增加而RANKL 水平無變化，進(jìn)而下調(diào)了OC 中基質(zhì)金屬蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）和CTSK的表達(dá)水平，抑制了其骨吸收能力。

2.2.2 機(jī)械應(yīng)力間接調(diào)控OB中RANKL/OPG表達(dá)

機(jī)械應(yīng)力可通過調(diào)節(jié)OB 中某些因子的表達(dá)間接作用于RANKL或OPG，從而調(diào)控OC的分化。Nakai等[24]對MC3T3-E1 施加0.5 Hz、10%的機(jī)械牽拉，檢測到細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長因子-A（vascular endothelial growth factor receptor-A，VEGF-A）、血管內(nèi)皮生長因子受體（vascular endothelial growth factor receptor-1，VEGFR-1）和RANKL的mRNA水平隨著牽拉時間的增加而提高；而VEGF 的中和抗體則完全逆轉(zhuǎn)了上述變化，表明機(jī)械牽拉下OB 可能通過VEGF-A 來增加RANKL的表達(dá)。而Liu等[42]發(fā)現(xiàn)OB分泌的VEGF通過旁分泌機(jī)制刺激單核細(xì)胞分化為OC。同時VEGF-A可作為M-CSF 的替代品，通過VEGFR 增強(qiáng)OC 的骨吸收功能[43]。PGs 是OC 生成的潛在調(diào)節(jié)劑，研究表明環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）誘導(dǎo)了OPC 中PGE2 的自分泌作用，促進(jìn)OC 的分化[44，45]。Kanzaki 等[16]發(fā)現(xiàn)，在PDL 和外周血單核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）共培養(yǎng)體系中，2.0 g/cm2、24 h的壓應(yīng)力能最大化地誘導(dǎo)并促進(jìn)PDL調(diào)控PBMCs向OC 分化。加入外源性PGE2 后，增加了RANKL mRNA 表達(dá)；而加入PG 合成抑制劑吲哚美辛后，顯著抑制了壓應(yīng)力刺激的COX-2 和RANKL 表達(dá)。這表明靜態(tài)壓應(yīng)力通過誘導(dǎo)COX-2促進(jìn)PDL細(xì)胞中PGE2的產(chǎn)生，進(jìn)而上調(diào)RANKL 表達(dá)，促進(jìn)PBMC 向OC 分化。但也有實驗表明，壓應(yīng)力通過COX-2/PGE2 途徑降低成骨細(xì)胞中OPG 的產(chǎn)生，誘導(dǎo)OC 分化[13]。Tian 等[25]施加20%、24 h 的超負(fù)荷拉伸應(yīng)力于BMSC，拉伸負(fù)荷顯著增加了BMSC中RANKL的表達(dá)和雷帕霉素（mamma?lian target of Rapamycin，mTOR）的磷酸化水平，并且BMSC 的培養(yǎng)上清液也促進(jìn)了BMMs 向OC 分化。在BMSC 中加入mTOR 抑制劑后進(jìn)一步證明了超負(fù)荷拉伸應(yīng)力通過激活OB 中的mTOR 來上調(diào)RANKL 水平，促進(jìn)OC 分化。Kanzaki 等[26]采用15%的循環(huán)拉伸應(yīng)力作用于PDL 后發(fā)現(xiàn)，條件性培養(yǎng)基中的OPG 和TGF-β表達(dá)升高，將條件性培養(yǎng)基用于PBMC的培養(yǎng)則抑制了其向OC分化。研究發(fā)現(xiàn)，抗TGF-β抗體抑制了拉伸力誘導(dǎo)的OPG 產(chǎn)生，這表明循環(huán)拉伸應(yīng)力通過上調(diào)PDL中TGF-β的表達(dá)來刺激OPG的分泌，抑制PBMC向OC分化。Kaneuji 等[17]也通過Ca2+/CaMK 抑制劑實驗發(fā)現(xiàn)壓應(yīng)力激活了非經(jīng)典Wnt /Ca2+中的Ca2+/CaMK途徑，進(jìn)而增強(qiáng)了MC3T3-E1中OPG的表達(dá)，抑制OC的分化。

上述研究表明，機(jī)械應(yīng)力通過VEGF-A、PGE2、mTOR等因子促進(jìn)OB分泌RANKL，有利于OC的分化；通過TGF-β和Ca2+/CaMK 通路促進(jìn)OB 中OPG 的表達(dá)，抑制OC分化。然而還有一部分報道顯示，機(jī)械應(yīng)力通過調(diào)節(jié)OB 中生長分化因子（growth differentiation fac?tor 15，GDF15）、叉頭盆蛋白質(zhì)M1（Forkhead box pro?tein M1，F(xiàn)OXM1）等因子的表達(dá)，整體提高RANKL/OPG的比值來促進(jìn)OC分化。GDF15具有促破骨作用，研究發(fā)現(xiàn)低氧條件誘導(dǎo)了GDF15 表達(dá)，促進(jìn)了NF-κB的 活化，進(jìn)而誘導(dǎo)OC的形成[46]。Westhrin 等[47]發(fā)現(xiàn)GDF15增強(qiáng)PBMC 向OC分化，但降低人間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化潛能。Li等[18]將PDL暴露于1.5 g/cm2的壓應(yīng)力下24 h，發(fā)現(xiàn)GDF15 表達(dá)明顯增加，其上清液促使RAW264.7分化為更多的TRAP陽性多核細(xì)胞。PDL中GDF15 的敲除和過表達(dá)實驗表明壓應(yīng)力通過上調(diào)PDL中GDF15的表達(dá)來提高RANKL/OPG的比值，促進(jìn)OC分化。FOXM1是一種多功能增殖性轉(zhuǎn)錄因子，對細(xì)胞功能的維持具有重要作用[48]。Li 等[19]將PDL 與RAW264.7 細(xì)胞共培養(yǎng)，并對PDL 施加1 g/cm2的壓應(yīng)力24 h 后發(fā)現(xiàn)力誘導(dǎo)的PDL 中FOXM1 的下調(diào)可提高RANKL/OPG 比值，從而有助于OC 的分化。硫化氫（hydrogen sulfide，H2S）是哺乳動物細(xì)胞中多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的一種新型氣體遞質(zhì)，在OB、OC分化過程中具有重要作用[49]。Liu 等[20]發(fā)現(xiàn)1.5 g/cm2、24 h 的靜態(tài)壓縮力通過誘導(dǎo)PDL 中內(nèi)源性H2S 的產(chǎn)生上調(diào)RANKL/OPG 比值，促進(jìn)共培養(yǎng)系統(tǒng)中的PBMC 向OC分化，而壓應(yīng)力條件下的H2S激動劑和抑制劑實驗也進(jìn)一步證明了該結(jié)果。

機(jī)械應(yīng)力下OB 對OC 的調(diào)控主要還是通過調(diào)節(jié)M-CSF、RANKL、OPG這幾個最經(jīng)典的調(diào)節(jié)因子來實現(xiàn)的。然而不同形式和強(qiáng)度的機(jī)械應(yīng)力下，這些因子的上游作用靶點也存在很大差異，這表明機(jī)械應(yīng)力是通過多靶點作用來調(diào)控OB 中M-CSF、RANKL 和OPG 的分泌，從而影響OC的分化。目前的研究主要集中于壓應(yīng)力和拉伸應(yīng)力，其他應(yīng)力如流體剪切力、微重力、離心力下，OB 是否通過這些靶點或因子來調(diào)控OC 分化值得進(jìn)一步探索。此外，最新研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力下OB 還可通過產(chǎn)生外泌體來調(diào)節(jié)OC的形成。Xiao 等[27]發(fā)現(xiàn)，BMMs 能夠內(nèi)化經(jīng)循環(huán)拉伸應(yīng)力作用后的BMSC 衍生的外泌體，同時外泌體通過抑制NF-κB 信號通路來阻斷F-肌動蛋白環(huán)的形成和OC 生成，從而改善后肢卸載小鼠模型中機(jī)械卸載引起的骨質(zhì)疏松。

3 機(jī)械應(yīng)力下OC對OB的調(diào)控

OC 主要是以旁分泌可溶性因子和細(xì)胞外囊泡的方式調(diào)控OB分化與活性。然而關(guān)于機(jī)械應(yīng)力下OC調(diào)控OB 分化的相關(guān)報道目前較為少見。有研究發(fā)現(xiàn)，OC 特異性miR-214 轉(zhuǎn)基因小鼠的OB 活性受到抑制；OC 產(chǎn)生富含miRNA 的外泌體，同時通過外泌體將miR-214轉(zhuǎn)移到OB 中，并通過ephrinA2/EphA2信號軸識別OB，從而抑制其活性與骨形成能力[50]。另外，Li等[51]發(fā)現(xiàn)，在成熟的OC及其外泌體中檢測到豐富的miR-214-3p，而在成熟的OB中miR-214-3p表達(dá)則很低；同時OC 產(chǎn)生的外泌體miR-214-3p 抑制OB 的骨形成。機(jī)械負(fù)荷能夠誘導(dǎo)OB 中miRNA 表達(dá)的變化，Yuan 等[52]發(fā)現(xiàn)運動后的C57BL/6 小鼠脛骨和體外機(jī)械應(yīng)變后的OB 中，miR-214 表達(dá)均被下調(diào)；機(jī)械應(yīng)力增強(qiáng)了ALP活性并上調(diào)ATF4、Osterix、ALP和β-catenin等成骨因子的表達(dá)，而miR-214 的過表達(dá)不僅抑制了這些成骨基因的表達(dá)，還減弱了OB中機(jī)械應(yīng)變增強(qiáng)的成骨作用，這表明miR-214可以減弱機(jī)械負(fù)荷對OB的成骨作用。綜合上述，機(jī)械應(yīng)力有可能通過影響OC中外泌體miR-214 的分泌，進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)入到OB 中外泌體miR-214的含量，從而影響OB的活性。

此外，囊泡RANK 被認(rèn)為是OC-OB 交流的重要耦合因子，成熟OC 分泌的細(xì)胞外囊泡中的RANK 與OB中的RANKL 結(jié)合，并通過激活反向RANKL 信號促進(jìn)Runt 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runx2）的表達(dá)，從而有利于OB分化與骨形成[53]。有研究發(fā)現(xiàn)，壓應(yīng)力可通過誘導(dǎo)RANK表達(dá)增加促進(jìn)DC-STAMP和OC-STAMP的表達(dá)以及NFATc1 核易位，從而誘導(dǎo)RAW264.7 細(xì)胞向TRAP 陽性多核OC 分化[54]。這表明壓應(yīng)力可以調(diào)節(jié)OC中RANK 的表達(dá)，故由此可以推測機(jī)械應(yīng)力通過調(diào)節(jié)OC中RANK表達(dá)，進(jìn)而影響OB中的RANKL反向信號。

Ephrin B2-EphB4 是OC 與OB 之間雙向通訊的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，Ephrin B2 在OC 表面表達(dá)，與OB 表面分子EpHB4結(jié)合從而促進(jìn)OB分化并抑制其凋亡；而EpHB4 介導(dǎo)了Ephrin B2 激活啟動，并通過阻斷OC 中c-fos/NFATc1 的一系列反應(yīng)來抑制OC 分化[55，56]。Di?ercke 等[57]發(fā)現(xiàn)在正畸牙移動過程中，拉伸應(yīng)力下牙周膜成纖維細(xì)胞通過FAK、Ras、ERK1/2 和SP1 途徑誘導(dǎo)了EphrinB2 的表達(dá)，并與牙槽骨OB 中EphB4 受體結(jié)合，增加了成骨基因的表達(dá)，從而有助于正畸牙齒移動過程中張力部位的骨形成。目前尚未見研究報道機(jī)械應(yīng)力下OC 通過Ephrin B2-EphB4 通路調(diào)控OB 的分化，值得進(jìn)一步探索。

4 總結(jié)與展望

機(jī)械應(yīng)力是維持骨穩(wěn)態(tài)的重要因素，通過調(diào)節(jié)OC骨吸收和OB 骨形成之間的平衡來實現(xiàn)；同時，OB 與OC 之間的細(xì)胞交流也是維持骨代謝平衡的重要因素。在機(jī)械應(yīng)力與OB-OC通訊的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中，任何一個環(huán)節(jié)的失調(diào)都會導(dǎo)致骨代謝失衡，從而引起一系列骨代謝疾病。本文通過總結(jié)相關(guān)文獻(xiàn)并歸納機(jī)械應(yīng)力下OB 與OC 間的相互調(diào)節(jié)方式（見圖1），可見應(yīng)力下OB 主要通過M-CSF、RANKL、OPG 這些可溶性因子調(diào)節(jié)OC的分化，然而不同形式和強(qiáng)度的力學(xué)刺激對這些因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)存在不同的調(diào)節(jié)方式，進(jìn)而也影響了其對OC的調(diào)控。此外，機(jī)械應(yīng)力下OB調(diào)控OC的研究形式主要為體外給予OB單一的力學(xué)刺激，并在此條件下將OB 與OC 共培養(yǎng)或是用OB 的條件性培養(yǎng)基干預(yù)OC的分化，這種形式是否符合人體真實的力學(xué)情況以及體內(nèi)OB 與OC 的相互作用方式，值得進(jìn)一步探索。探索機(jī)械刺激維持正常骨重塑周期的機(jī)制以及準(zhǔn)確把握機(jī)體對機(jī)械應(yīng)力形式、時間和強(qiáng)度的需求對于促進(jìn)骨代謝和維持骨骼健康具有重要意義。另外，機(jī)械應(yīng)力下OC 對OB 調(diào)控的相關(guān)文獻(xiàn)十分少見，從當(dāng)前研究中推測機(jī)械應(yīng)力最有可能通過影響OC中外泌體miR-214以及囊泡RANK的分泌調(diào)節(jié)OB的分化。未來的研究應(yīng)更多集中于機(jī)械應(yīng)力下OC 調(diào)控OB 的分子機(jī)制，同時介導(dǎo)這兩種細(xì)胞之間通訊的新型分子如細(xì)胞外囊泡也需要進(jìn)一步研究，這對于新型抗骨代謝疾病藥物的研發(fā)十分重要。

圖1 機(jī)械應(yīng)力下OB與OC之間的通訊機(jī)制