破骨细胞与成骨细胞.pdf

破骨细胞 (osteoclast，亦称 bone-resorbing cells) 是骨组织成分的一种，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。 作用 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K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。 成骨细胞 成骨细胞是骨形成的主要功能细胞，负责骨 基质的合成、分泌和矿化。骨不断地进行着重建， 骨重建过程包括破骨细胞贴附在旧骨区域，分泌 酸性物质溶解矿物质，分泌蛋白酶消化骨基质， 形成骨吸收陷窝；其后，成骨细胞移行至被吸收 部位，分泌骨基质，骨基质矿化而形成新骨。破 骨与成骨过程的平衡是维持正常骨量的关键。 成骨细胞（osteoblast）[1] 的间质细胞，除 成骨细胞外，基质细胞还可分化成软骨细胞，成 纤维细胞，脂肪细胞或肌细胞。 来源： (1)骨髓克隆形成单位 (成纤维细胞集落形成单 位，CFU-F)； (2)骨软骨祖细胞，可分化成骨祖细胞和前软骨 细胞谱系，常位于骨髓腔中，有很强的自身增殖 能力； (3)前成骨细胞，即骨祖细胞，能定向分化成成 骨细胞，具有合成和增殖能力[1，2]。成骨细胞 由多能的间质干细胞在体内的各种调控因素的 调节下发展而来，调控因素主要有BMP-2，BMP-2 能诱导基质细胞向成骨细胞分化，具体就是诱导 间质干细胞分化形成骨祖细胞进而形成前成骨 细胞。 成骨细胞在骨形成过程中要经历成骨细胞 增殖，细胞外基质成熟、细胞外基质矿化和成骨 细胞凋亡四个阶段。很多因素可调节这几个阶段， 从而最终调控骨形成。成骨细胞增殖期成骨细胞 数量增加，以形成多层细胞，并合成、分泌 Ⅰ型 胶原以便最终可以矿化形成骨结节。对成骨细胞 增殖的调控具体说来即是对细胞周期的调控，后 者包括细胞在有丝分裂原作用下复制DNA和细胞 分裂的调节机制，典型的成骨细胞细胞周期时间 为20～24小时。抑制与细胞周期调节相关的基因 会导致增殖的停止。 有关的基因 与增殖激活有关的基因有c-myc、c-fos、 c-jun；与细胞周期有关的基因有组蛋白、细胞 周期素基因。在颅盖骨分骨细胞培养中观察到细 胞从颅盖骨中分离后很快即出现最高水平的 c-fosmRNA表达，比c-myc和H4组蛋白基因表达早 许多。c-mycmRNA常在1天后表达达到高峰，H4组 蛋白基因表达伴随细胞内DNA合成，与增殖密切 相关。c-fos、c-jun基因表达在增殖晚期明显下 调，同时伴随成骨细胞增殖减慢，细胞由增殖期 进入分化期。