摘要：骨保护素（osteoprotegerin，OPG）又称护骨素，是一种新发现的由成骨细胞分泌的糖蛋白，属于缺乏跨膜结构域的肿瘤坏死因子受体超家族（TNF receptor）成员，主要通过与核因子κB 受体活化因子配体（receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL） 结合竞争性抑制核因子κB 受体活化因子（receptor activator for nuclear factor-κB，RANK）与RANKL 的结合，抑制破骨细胞基因的转录、分化、活化成熟及诱导破骨细胞的凋亡，从而促进骨的形成，抑制骨的吸收，对骨组织损伤的修复有重要作用。本综述就骨保护素在骨修复过程中的应用做一阐述。

　　关键词：骨保护素；骨修复；破骨细胞

　　1 骨保护素的概况

　　Simont SW等[1]于1997年发现一种能调控骨吸收的糖蛋白，属肿瘤坏死因子受体超家族中的一员。在转基因小鼠的体内研究表明：肝脏分泌的护骨素（OPG）与骨硬化和破骨细胞的分化有关。Tan，HL等[2]进行体外研究后发现重组OPG可抑制前体细胞分化为破骨细胞，而且OPG还可以抑制小鼠卵巢切除后的骨丧失。这些研究表明，对OPG的合理利用可以治疗由破骨细胞活性增加引起的骨质疏松等骨修复性疾病。Morinaga等[3]于1998年发现破骨细胞生成抑制因子（ osteoclastogenesis inhibitory factor， OCIF），经cDNA 测序和氨基酸分析表明，OCIF与从不同细胞系中得到的肿瘤坏死因子受体样分子-1（ the receptor of tumo r necrosis factor-1，TNFR-1） 和滤泡树突状细胞受体-1为同一组基因编码的同一蛋白质分子。美国骨矿研究协会（ The American Society for Bone and Mineral Research，ASBMR）于2000年[4]将这种分子统一命名为骨保护素（OPG）。

　　人类OPG 基因为单拷贝基因（含5个外显子），定位于8q23～24，该位点簇集了多个骨相关基因，如与遗传性多发性外生骨疣有关的基因及编码骨形态形成蛋白1的基因。OPG mRNA主要有3种： 最多的是约2.2～3.0kb大小的片段， 另外较少的两种分别为4.2～4.4kb和6.5～6.6kb，由转录后剪接位点不同所致[5]。

　　骨保护素（OPG）/核因子-κB受体活化因子配体（RANKL）/核因子-κB受体活化因子（RANK）系统是调控骨代谢的重要通路之一。其中RANKL由成骨细胞表达，RANK由破骨细胞表达，二者结合可促进破骨细胞的分化和成熟，OPG属于肿瘤坏死因子受体（TNFR）超家族成员，缺乏穿膜区和细胞质结构域，为可溶性分泌蛋白，故可结合RANKL，以削弱破骨细胞分化成熟能力和功能活性，限制破骨细胞活跃所导致的过度骨吸收[6]。

　　2 骨保护素对骨修复的影响

　　Kadri等[7]报道对半月板切除诱导骨关节炎的（osteoarthritis，OA）小鼠腹腔注射OPG（10mg/kg）、IL-1受体拮抗剂（100mg/kg）及磷酸盐缓冲液，软骨下骨微CT检查显示OPG治疗后软骨下骨骨容积比率（BV/TV）显著增加，骨小梁分离度显著减低，且软骨Mankin评分和含Ⅰ型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶（ADAMTS）阳性细胞数显著下降，但用OPG直接刺激软骨外植体后蛋白多糖分泌并未出现变化；结论认为，全身性应用OPG可抑制骨和软骨退变，但对软骨组织无直接作用。

　　2.1骨保护素对外伤性骨修复的影响 Wang XF等[8]研究发现OPG/RANKL 在骨折后4 周显著性增高，提示OPG 及RANKL与骨折愈合过程有极为密切的关系。Giganti MG等[9]证明在骨折修复阶段IL-6显著性增高，TNF-α显著性降低，而OPG/RANKL 呈增高趋势，显示IL-6、TNF-α、OPG、RANKL 在骨折愈合过程中起重要作用。这些研究显示在骨折愈合的前三期，骨折愈合以成骨为主，这可能与OPG 促进成骨、抑制破骨密切相关。在血管内皮生长因子（ vascularendothelial growth factor，VEGF） 、骨形态发生蛋白（ bone morphogenetic protein，BMP） 等多种炎性因子刺激下，刺激OPG 的生成，OPG与RANKL结合后，竞争抑制RANK 与RANKL的结合，抑制前体破骨细胞向破骨细胞分化，导致破骨细胞生成降低，使骨代谢呈成骨的趋势。在骨折愈合的四期，骨折愈合以塑形为主，与骨折愈合前三期相比，OPG的表达水平和OPG/RANKL可能较前有所降低。

　　2.2 骨保护素对骨质疏松骨修复的影响 骨质疏松症的主要发病机制是机体的骨代谢失衡。人体骨骼在成骨细胞和破骨细胞作用下，使得骨吸收与骨形成保持动态平衡，绝经后雌激素水平下降，IL-1、IL-6、TNF -α基因表达增加，而TGF-β合成减少，促进破骨细胞增殖、分化，抑制其凋亡，使骨吸收增加，从而导致骨质疏松[10]。Nabipour I 等[11]对382 位绝经后妇女行腰椎骨密度测定发现OPG水平及OPG/RANKL比值均与腰椎骨密度成正相关关系，提示OPG/RANKL /RANK 系统参与了绝经后妇女骨质疏松症的发生。在绝经后骨质疏松的患者中，RANKL/OPG比率增加，OPG与RANKL结合竞争性抑制RANK 与RANKL 相结合的能力相对较弱， 使得RANK 与RANKL 结合增多，引发破骨细胞基因的转录，使破骨增加，成骨减少，破坏了骨代谢的平衡，导致骨质疏松症的发生。Andrea Z LaCroix等[12]对50～79岁400名白种绝经后妇女血清OPG和盆骨骨折的危险性研究发现OPG水平和盆骨骨折的危险性呈线性负相关。 　　Cao J等[13]研究显示， 老年性骨质疏松也与OPG 的表达有关， 随着年龄的增大OPGmRNA表达下降， OPG合成减少， RANKL表达升高。

　　2.3骨保护素对关节炎中骨修复的影响 类风湿性关节炎：RANKL在类风湿性关节炎骨侵蚀的过程中充当一个重要的中介角色。在类风湿性关节炎患者中，在有骨侵蚀的滑膜的T细胞存在RANKL 的表达，且RANKL 的mRNA 和OPG 有过度表达的趋势，这些导致了破骨细胞的激活和分化[14]。Assmann G等[15]研究发现在类风湿性关节炎中存在基因突变易感性，RANKL单核苷酸多态性rs35211496 次要等位基因是一个保护性基因。Haynes D 等[16]证明了在类风湿性关节炎滑膜组织中，抗风湿药物通过减少RANKL/OPG 的比值，抑制破骨细胞的分化，可成功的治疗类风湿性关节炎。黄斌[17]等对类风湿性关节炎的患者给予甲氨喋啶片治疗前后进行血清OPG含量的比较，之后再与正常对照组比较，结果显示类风湿性关节炎治疗前OPG含量显著低于治疗后及对照组。由此可知OPG/RANKL/RANK 系统与类风湿性关节炎骨侵蚀的发生、发展关系密切，而对OPG/RANKL /RANK 通路进行有效的干预，是治疗类风湿性关节炎的一个重要方法。

　　骨性关节炎：在骨性关节炎中，OPG 和RANKL在软骨下骨和关节软骨存在表达。相对于类风湿性关节炎，骨性关节炎中OPG/RANKL 比率在滑液中明显增多。Rubio 等[18]发现在骨性关节炎患者的软骨中，塞来昔布通过增加OPG/RANKL 的比率，减低RANKL 的生成。在体外的研究中PGE2 通过炎症介质的表达和释放来调控关节软骨细胞的骨代谢。Kadri A 等[19]研究在患有骨性关节炎的老鼠中应用OPG 后发现，OPG可通过对软骨下骨的影响来降低关节软骨退变。这些研究显示OPG 是调节软骨下骨破骨细胞生成的一个中心环节，OPG/RANKL/RANK信号通路参与了该疾病发生，因此OPG 及影响OPG 生成的药物都有可能成为治疗骨性关节炎的重要药物，但目前该类型的药物在临床上还没有应用。Angus R.Upton等[20]对不同程度骨关节炎中RANKL和OPG的表达研究发现2级骨关节炎的细胞中RANKL和RANKL/OPG比值均较0级高。这个结果也意味着RANKL和OPG在骨关节炎的早期就一直存在着变化。

　　3 骨保护素的研究展望

　　骨保护素通过影响破骨细胞的分化、成熟和凋亡，在骨形成及骨吸收过程中发挥着主要作用，并且在骨科相关疾病的发生、发展、预防和治疗中发挥了重要作用。目前，国内外对于重组人骨保护素药物的开发研究均处于实验研究阶段，但是随着OPG 的更深入研究和分子生物学的进一步发展，理想的OPG 药物终究会研发成功，为各种骨相关疾病的治疗提供新的方向。

　　参考文献：

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　　编辑/苏小梅