DKK1活化破骨细胞分泌蛋白对成骨细胞调节作用的机制研究

骨质疏松是导致老年人伤残和严重影响其生活质量。深入理解破骨细胞与成骨细胞间的相互调控机制有助于骨质疏松的防治。既往关于破骨细胞与成骨细胞之间相互调控的研究主要集中于成骨细胞对破骨细胞的调控，而我们对破骨细胞调控成骨细胞的机制知之甚少。Wnt通路是骨代谢研究的新热点。近来研究发现DKK1（Wnt通路抑制剂）可抑制由成熟破骨细胞培养上清诱导的成骨细胞矿化。我们发现成熟破骨细胞培养上清能够促进成骨细胞增殖，而破骨细胞的前体细胞培养上清则无此效应，该结果证实破骨细胞成熟后能够分泌某些细胞因子调控成骨细胞的生物学功能。虽然DKK1对成骨细胞的作用方面的研究很多，但是截止到目前，DKK1作用于破骨细胞的蛋白表达变化研究尚未见报道。本课题拟采用基因芯片、生物信息学分析、免疫印迹、抗体阻断等技术分析DKK1作用前、后成熟破骨细胞分泌型蛋白表达变化，初步阐明骨质疏松条件下破骨细胞调控成骨细胞的机制。

骨质疏松导致老年人伤残和严重影响其生活质量，其发病机制还不清楚。生理条件下，成骨细胞与破骨细胞之间相互调节并保持平衡。骨质疏松症的最基本的病理生理变化是骨形成与骨吸收之间的平衡被打破并向骨吸收方向倾斜。深入理解破骨细胞与成骨细胞间的相互调控机制有助于骨质疏松的防治。既往关于破骨细胞与成骨细胞之间相互调控的研究主要集中于成骨细胞对破骨细胞的调控，而我们对破骨细胞调控成骨细胞的机制知之甚少。Wnt 通路是骨代谢研究的新热点。DKK1是Wnt通路的阻断剂，国外学者的研究发现DKK1在多发性骨髓瘤、乳腺癌骨转移等患者体内高表达。我们的研究发现绝经后女性脊柱疾病患者血清DKK1及骨代谢生化指标（BALP，P1NP 及 CTX ）随年龄增加而升高并与其BMD呈负相关；同时，血清DKK1和CTX水平增高的患者，其脊柱骨折的风险增高。我们的体外研究发现成熟破骨细胞培养上清能够促进成骨细胞增殖，而破骨细胞的前体细胞培养上清则无此效应，该结果提示破骨细胞成熟后能够分泌某些细胞因子调控成骨细胞的生物学功能。近年来的研究显示，Wnt信号通路同样存在于破骨细胞内虽然DKK1对成骨细胞的作用方面的研究很多，但是截止到目前，DKK1作用于破骨细胞的蛋白表达变化研究尚未见报道。本课题采用基因芯片、生物信息学分析、免疫印迹、抗体阻断等技术分析 DKK1 作用前、后成熟破骨细胞分泌型蛋白表达变化，结果显示DKK1作用于成熟破骨细胞后，其上清液能够促进成骨细胞的增殖、分化并抑制其钙结节形成；分子生物学技术分析显示DKK1作用于成熟破骨细胞后促进后者E-Cadhein、BMP2、EGF 及 IGF-I基因和蛋白表达上调；进一步利用E-Cadhein、BMP2、EGF 及 IGF-I分子或阻断剂作用于成骨细胞，结果显示蛋白单独或混合作用后成骨细胞的分化、增殖均出现与DKK1作用后的成熟破骨细胞培养上清液具有类似的作用。这些结果提示骨质疏松条件下，患者体内DKK1表达增高，DKK1可作用于体内成熟破骨细胞，促使后者高表达E-Cadhein、BMP2、EGF 及 IGF-I，这些蛋白协同作用于成骨细胞促进成骨细胞分化、增殖并抑制成骨细胞的矿化，本研究的结果初步阐明骨质疏松条件下破骨细胞调控成骨细胞增殖、分化及矿化的分子机制，为骨质疏松症的诊断、治疗提供了新的理论支持。