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      鈣磷代謝對動物骨骼健康影響的研究進(jìn)展

      2022-12-06 02:33:52徐婷婷何彥鋒劉凱莉解靜菲張朝棟林露茜曹芹芹黃淑成
      畜牧與飼料科學(xué) 2022年1期
      關(guān)鍵詞:骨細(xì)胞成骨細(xì)胞礦化

      陳 盼,徐婷婷,何彥鋒,劉凱莉,解靜菲,岳 珂,張朝棟,林露茜,曹芹芹,黃淑成

      (河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院,河南 鄭州 450002)

      骨骼是脊椎動物中堅硬的結(jié)締組織,具有構(gòu)成機(jī)體基本支架、保護(hù)臟器、參與機(jī)體運(yùn)動以及參與礦物質(zhì)儲存等作用。骨骼在生長發(fā)育過程中可受神經(jīng)、體液的調(diào)節(jié),從而維持骨骼健康。同時骨骼是一種內(nèi)分泌器官,可分泌多種生物活性物質(zhì),一方面可通過自分泌和旁分泌調(diào)節(jié)自身代謝,另一方面能通過遠(yuǎn)距分泌參與調(diào)節(jié)其他器官或組織的生理和病理過程,包括調(diào)控中樞神經(jīng)系統(tǒng)、機(jī)體能量代謝、炎癥反應(yīng)以及心血管疾病等[1-5]。因此,骨骼對維持動物正常的生理活動具有重要意義,畜禽骨骼的健康直接影響?zhàn)B殖場的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

      鈣、磷是動物體內(nèi)重要的礦物質(zhì)元素,在一定條件下以羥基磷灰石的形式沉積于骨組織中,構(gòu)成骨骼的基本成分,主要作用是維持骨骼的強(qiáng)度和抗壓力,因而鈣、磷代謝與骨骼具有非常緊密的關(guān)系,代謝的平衡是保持動物骨骼健康的關(guān)鍵[6-7]。骨骼是鈣和磷的儲存庫,參與鈣、磷代謝的調(diào)控。在骨骼的生長發(fā)育過程中,鈣、磷成分不斷進(jìn)行更新。飼料中鈣、磷攝入水平或比例的變化,會引起機(jī)體血鈣和血磷水平的改變,進(jìn)而影響體內(nèi)甲狀旁腺激素(PTH)、降鈣素(CT)、1,25-二羥維生素D3和成纖維細(xì)胞生長因子23(FGF23)等多種激素的分泌[8]。這些激素通過調(diào)節(jié)鈣磷代謝來調(diào)控骨吸收和骨形成過程,從而影響骨骼健康。本文從骨骼中鈣、磷的吸收代謝、含量及比例、調(diào)節(jié)機(jī)制等方面探討鈣、磷代謝對骨骼健康的影響,以期為動物鈣、磷代謝和骨骼之間調(diào)控的相關(guān)研究提供參考。

      1 鈣、磷的吸收和代謝

      鈣、磷在動物體內(nèi)分布廣泛,其代謝對機(jī)體的生理活動具有重要意義。鈣在動物體內(nèi)不僅是骨骼的主要成分,還具有參與血液凝固、維持神經(jīng)和肌肉興奮性、調(diào)節(jié)酶活性和改變膜通透性等功能[8]。磷既是有機(jī)體重要的組成部分,還參與能量代謝、脂質(zhì)代謝和骨骼生長等生理過程。鈣、磷是構(gòu)成骨骼的重要成分,以磷酸鹽的形式沉積于骨骼中,可加大骨強(qiáng)度。骨骼是機(jī)體內(nèi)環(huán)境中恒定的鈣、磷庫,當(dāng)血液鈣、磷失衡時,機(jī)體將調(diào)動骨骼中的鈣和磷以維持平衡。動物體主要通過攝食獲取鈣和磷,之后在腸吸收以及腎的重吸收等作用下進(jìn)入血液循環(huán)。血清中鈣和磷的水平通常在較小的范圍內(nèi)波動,這是通過調(diào)節(jié)腸道吸收、腎小管重吸收和骨轉(zhuǎn)換相互作用實(shí)現(xiàn)的。

      1.1 鈣吸收和代謝

      食物中大約30%的鈣進(jìn)入動物體內(nèi),體內(nèi)99%以上的鈣是與磷以羥基磷酸鹽的形式沉積于骨骼和牙齒中,使骨骼成為維持細(xì)胞內(nèi)外鈣池的代謝庫。小腸是膳食鈣的主要吸收部位,在1,25-二羥維生素D3的調(diào)控下通過跨細(xì)胞途徑和細(xì)胞旁途徑實(shí)現(xiàn)腸黏膜上皮對鈣的吸收[9-10]。由于游離的鈣離子不能自由通過細(xì)胞膜,跨細(xì)胞途徑需要借助特定的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或者鈣通道促進(jìn)鈣從腸黏膜側(cè)向漿膜側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)[11]。而細(xì)胞旁轉(zhuǎn)運(yùn)是機(jī)體依賴電化學(xué)梯度,通過細(xì)胞間連接被動擴(kuò)散吸收鈣的途徑[8]。腸道內(nèi)鈣離子的濃度高低影響機(jī)體對鈣的吸收方式,當(dāng)腸道內(nèi)鈣離子的濃度高于血鈣時細(xì)胞旁途徑是主要的吸收方式,反之跨細(xì)胞途徑為主要方式[11-12]。

      1.2 磷吸收和代謝

      食物中有超過70%的磷在動物的小腸部位被吸收,這對維持血磷平衡具有重要作用。腸道對磷的吸收方式與鈣相似,同樣是采用主動轉(zhuǎn)運(yùn)和自由擴(kuò)散方式實(shí)現(xiàn)機(jī)體對磷的吸收[8]。研究表明,鈉磷協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與下的主動轉(zhuǎn)運(yùn)是磷吸收的主要途徑,以小腸刷狀緣膜上的Na/Pi-Ⅱb轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白為載體實(shí)現(xiàn)腸道對無機(jī)磷的轉(zhuǎn)運(yùn)[9]。腎臟參與鈣、磷的排泄,食物中未被機(jī)體消化道吸收的鈣和磷,一部分以糞便形式排出,另一部分經(jīng)腎小管重吸收和腎小球?yàn)V過作用,以尿液的形式排出。機(jī)體吸收的鈣和磷,則進(jìn)入血液循環(huán),參與機(jī)體各種生理活動。

      1.3 骨中鈣、磷代謝

      鈣、磷是動物骨骼重要的組成部分,經(jīng)過腸吸收和腎小管重吸收作用進(jìn)入血液循環(huán),參與骨代謝過程。血清中鈣和磷的含量對維持機(jī)體正常的功能和骨礦化具有重要意義。動物的骨骼是一種高度礦化的器官,始終進(jìn)行著代謝更新,并通過骨吸收和骨形成作用不斷進(jìn)行礦物質(zhì)的吸收和沉積以維持骨骼健康;而這個高度協(xié)調(diào)的骨代謝過程則是由成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞等骨細(xì)胞調(diào)控,其中破骨細(xì)胞參與骨吸收過程,在舊骨溶解的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。成骨細(xì)胞是骨形成過程中的重要細(xì)胞,主要合成、分泌膠原基質(zhì),之后經(jīng)礦化作用形成骨鹽并沉積于骨基質(zhì)中[13]。骨礦化,即羥基磷灰石晶體沉積在膠原纖維的過程,其調(diào)節(jié)機(jī)制是復(fù)雜的,通過調(diào)節(jié)全身鈣和磷酸鹽濃度進(jìn)行控制,而無機(jī)焦磷酸鹽與磷酸鹽的比例是礦化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[14]。

      2 鈣、磷含量及其比例在骨骼發(fā)育中的作用

      2.1 鈣、磷含量對骨骼發(fā)育的作用

      動物從外界攝取的鈣、磷以骨鹽的形式沉積于骨質(zhì)中,使骨不斷生長,骨密度增加。血中和骨中的鈣和磷濃度可反映維持鈣和磷穩(wěn)態(tài)的變化,血中鈣、磷含量的高低可直接影響骨的礦化與溶解。飼糧中鈣、磷含量的高低影響動物對這2種物質(zhì)的吸收,進(jìn)而影響骨骼的生長發(fā)育。王燦楠等[15]人進(jìn)行了鈣吸收利用與攝入量關(guān)系的研究,發(fā)現(xiàn)大鼠攝入的鈣與骨密度、骨礦物質(zhì)含量呈正相關(guān),而與鈣的吸收率呈負(fù)相關(guān),血鈣則與上述指標(biāo)無相關(guān)性,鈣攝入量與吸收率呈雙曲線形式變化。鈣對維持骨骼健康至關(guān)重要,鈣攝入不足會增加骨折和骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險。嚴(yán)重的鈣缺乏會導(dǎo)致骨礦化不良,可影響骨骼發(fā)育指數(shù),如骨礦物質(zhì)密度、骨折強(qiáng)度、骨灰分含量等[16]。骨折強(qiáng)度的各種測量是骨礦物質(zhì)相關(guān)研究的重要指標(biāo),而皮質(zhì)骨厚度是影響骨折強(qiáng)度的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn),蛋雞低鈣組股骨和脛骨的皮質(zhì)骨厚度隨著時間逐漸變薄、骨小梁凝聚力減弱,骨密度、長度、斷裂強(qiáng)度在34周時低于對照組,這表明低鈣日糧降低了骨骼質(zhì)量和強(qiáng)度,并且促進(jìn)了骨質(zhì)疏松癥的發(fā)展[17]。骨微結(jié)構(gòu)參數(shù)是評價骨強(qiáng)度及骨量的重要指標(biāo),包括骨體積密度、骨體積分?jǐn)?shù)、骨小梁數(shù)目等[18]。張潤祥等[19]人研究低鈣日糧對蛋雞龍骨微結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)低鈣日糧喂養(yǎng)的蛋雞骨密度降低,反映骨強(qiáng)度的龍骨骨微結(jié)構(gòu)參數(shù)也降低,使得骨強(qiáng)度和抗骨折能力下降,增加了龍骨骨折和彎曲的發(fā)生率。在給予高鈣日糧時則發(fā)現(xiàn)可導(dǎo)致甲狀旁腺機(jī)能亢進(jìn),引起動物骨骼中鈣沉積障礙,骨密度降低,同時會干擾體內(nèi)礦物質(zhì)元素的代謝[20]。

      相比缺鈣日糧,動物的生長發(fā)育以及骨骼疾病的發(fā)病率對缺磷日糧更為敏感[21-22]。邵玉新等[23]人發(fā)現(xiàn)缺磷對肉仔雞脛骨組織結(jié)構(gòu)的影響比鈣缺乏顯著,磷缺乏組佝僂病的發(fā)病率比鈣缺乏組高。研究發(fā)現(xiàn),肉雞骨骼鈣、磷代謝的利用和佝僂病的發(fā)病率對磷缺乏最為敏感,其次為鈣缺乏,磷缺乏組脛骨的骨強(qiáng)度和骨密度變化比鈣缺乏組明顯;發(fā)現(xiàn)脛骨血清鈣磷、骨強(qiáng)度、骨密度可作為肉雞鈣、磷代謝佝僂病的關(guān)鍵特征指標(biāo)[24]。早期就有研究發(fā)現(xiàn),高磷日糧呈現(xiàn)降低生長板和骨皮質(zhì)厚度的趨勢,增加脛骨軟骨發(fā)育不良(TD)的發(fā)病率[25]。高磷日糧對生長期間骨量的增加產(chǎn)生不利的影響,限制骨骼縱向生長,可降低骨礦物質(zhì)含量和骨密度,骨小梁面積和寬度減少,從而導(dǎo)致脛骨性能降低[26-27]。因此,日糧中適當(dāng)?shù)拟}、磷含量對動物的骨骼健康具有重要作用。

      2.2 鈣、磷比例對骨骼發(fā)育的作用

      鈣代謝和磷代謝是相互聯(lián)系的,鈣的攝入量影響磷的吸收,同時,磷的攝入量也影響鈣的吸收。攝入過量的鈣通??筛蓴_體內(nèi)磷、鐵、錳等礦物質(zhì)元素的吸收,而攝入過量的磷會在腸道與鈣結(jié)合形成難溶性物質(zhì)而降低腸道對鈣、磷的吸收[20,28]。鈣、磷比例的失調(diào)會影響鈣和磷的吸收和沉積,對骨骼發(fā)育造成不良影響。有研究表示,低磷水平可加重高鈣日糧對骨骼的不利影響,使高鈣日糧飼養(yǎng)的雛鴨有更大的生長抑制和骨礦化損失[29]。較高的鈣磷比不利于豬的骨礦化,并且這種現(xiàn)象在喂食磷缺乏的日糧時更為明顯,而當(dāng)日糧中磷的含量高于要求時,可以緩解過量鈣引起的負(fù)面影響[30]。在一定的日糧鈣磷比例范圍內(nèi),磷的代謝利用受到限制,為了使生長育肥豬最大限度地利用日糧磷,該比例不應(yīng)低于2.5∶1,這能最大限度地提高生產(chǎn)性能,而2.8∶1能進(jìn)一步改善骨礦化[31]。孫飛[28]在研究不同磷水平及鈣磷比對骨骼的影響中,發(fā)現(xiàn)日糧中有效磷水平和Ca∶P值均會影響腸道中Na/Pi-Ⅱb mRNA表達(dá)量,并且發(fā)現(xiàn)有機(jī)磷水平為0.35%,鈣與有效磷的比值等于10時高產(chǎn)蛋雞脛骨性能最優(yōu),十二指腸和空腸中Na/Pi-Ⅱb mRNA表達(dá)量隨著比值的增加而升高。鈣磷比例過高或過低均會對動物造成不利影響,可導(dǎo)致體內(nèi)鈣磷代謝障礙,嚴(yán)重時可能造成機(jī)體死亡,因此,適宜的鈣磷比例對畜禽的生長發(fā)育具有重要作用。

      3 鈣、磷代謝對骨骼發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)制

      各組織器官之間的鈣、磷代謝均受神經(jīng)體液的調(diào)節(jié),其中激素是調(diào)節(jié)鈣、磷代謝的重要因素之一,包括PTH、CT、1,25-二羥維生素D3、FGF23等。這些激素之間通過相互作用形成一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),共同調(diào)節(jié)鈣和磷在骨組織和體液間的平衡,并且通過調(diào)節(jié)骨代謝信號通路,影響成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的生長、發(fā)育以及分化,進(jìn)而調(diào)控骨骼健康。

      3.1 PTH對骨骼發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)制

      PTH是調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣、磷水平的重要內(nèi)分泌激素,具有升高血鈣,降低血磷的作用。PTH的分泌可被1,25-二羥維生素D3和FGF23抑制,三者相互影響,從而調(diào)控體內(nèi)磷酸鹽水平[32]。同時PTH是調(diào)節(jié)動物體內(nèi)骨代謝的重要激素,對骨骼健康的維持具有重要意義。PTH通過與G蛋白偶聯(lián)受體中的1型甲狀旁腺激素受體(PTHR1)結(jié)合發(fā)揮作用,可激活腺苷酸環(huán)化酶或磷脂酶C,從而分別激活蛋白激酶A(PKA)或蛋白激酶C(PKC)級聯(lián)反應(yīng),影響骨吸收和骨形成[33]。PTH通過直接作用于間充質(zhì)干細(xì)胞以及具有成骨細(xì)胞譜系的細(xì)胞而發(fā)揮成骨作用。因?yàn)樵趧游锲乒羌?xì)胞中未發(fā)現(xiàn)PTH受體,PTH是通過間接作用于破骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞前體,發(fā)揮對骨吸收的調(diào)控作用[34]。

      PTH具有促進(jìn)骨吸收和骨形成的雙重效應(yīng),大劑量持續(xù)使用可誘發(fā)骨吸收,而小劑量間斷使用可刺激骨形成[35-36]。PKA信號通路是PTH調(diào)節(jié)骨組織代謝的主要機(jī)制,間斷性PTH可通過PKA信號通路發(fā)揮對成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用[37]。目前普遍認(rèn)為小劑量間斷使用PTH可能是通過抑制成骨細(xì)胞凋亡、增加成骨細(xì)胞數(shù)量、刺激成骨細(xì)胞自分泌胰島素生長因子1等途徑促進(jìn)成骨作用[38-39]。骨保護(hù)素(OPG)和核因子κB受體活化因子配體(RANKL)的表達(dá)量可影響骨吸收。PTH通過RANKL/OPG系統(tǒng)影響破骨細(xì)胞的活性,并且OPG與RANKL的比值決定破骨細(xì)胞的分化及功能[32,40]。成骨細(xì)胞表面分泌的RANKL是調(diào)節(jié)骨吸收的關(guān)鍵因子,通過與核因子κB受體活化劑(RANK)結(jié)合促進(jìn)破骨細(xì)胞活化和抑制凋亡,而OPG和RANKL競爭性地結(jié)合RANK,對骨吸收過程進(jìn)行調(diào)控[41]。通過細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),PTH通過激活PKA信號通路,增加RANKLmRNA水平的表達(dá)和降低了OPGmRNA水平的表達(dá),從而促進(jìn)破骨細(xì)胞形成[42]。

      3.2 CT對骨骼發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)制

      CT是由甲狀腺濾泡旁細(xì)胞分泌的一種多肽激素,參與鈣、磷代謝的調(diào)節(jié),與血鈣水平呈正反饋調(diào)節(jié)[8]。CT通過和分布在靶細(xì)胞膜上的降鈣素受體特異性結(jié)合,降低血鈣和血磷,增加鈣在尿中的排泄[24]。同時,CT對體內(nèi)鈣代謝穩(wěn)態(tài)的維持作用可被PTH和1,25-二羥維生素D3拮抗,只能短暫調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)。另外,CT也是骨骼發(fā)育過程中的一個重要激素,可影響骨骼健康。

      骨中CT的主要靶細(xì)胞是破骨細(xì)胞,與此細(xì)胞上的降鈣素受體結(jié)合后可抑制破骨細(xì)胞活性,影響骨吸收,與PTH作用相反[43]。CT調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的增殖與凋亡,通過抑制增殖和促進(jìn)凋亡,對破骨細(xì)胞的骨吸收功能產(chǎn)生抑制作用[44]。Wnt信號通路是骨代謝過程中一個關(guān)鍵的通路,在成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等骨細(xì)胞中發(fā)揮著重要的功能,影響骨骼的發(fā)育。在一項由卵巢切除術(shù)誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥大鼠研究中發(fā)現(xiàn),CT可通過增加大鼠破骨細(xì)胞中Wnt 10b的表達(dá)誘導(dǎo)骨形成[45]。CT也可通過影響骨代謝過程中的其他通路對骨骼健康進(jìn)行調(diào)控,如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路。MAPK信號通路不僅促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖分化,還抑制破骨細(xì)胞的骨吸收能力。細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)信號傳導(dǎo)途徑是MAPK信號通路的一員,通過多種生長因子及細(xì)胞因子調(diào)控細(xì)胞增殖。研究表明,CT可通過MAPK-ERK信號途徑發(fā)揮對破骨細(xì)胞的作用,抑制破骨細(xì)胞的增殖和骨吸收等能力[46]。CT影響成骨細(xì)胞中OPG和RANKL mRNA水平的表達(dá),促進(jìn)前者的表達(dá),而對后者的表達(dá)產(chǎn)生抑制作用,同時促進(jìn)OPG的分泌[47]。OPG可抑制破骨細(xì)胞的發(fā)育和活性,并且可誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的凋亡,從而抑制骨吸收過程。CT調(diào)控成骨細(xì)胞的增殖和活性,促進(jìn)骨形成與礦化,增加骨密度[43]。因此,CT對骨骼發(fā)育的影響主要是通過調(diào)控骨代謝的信號通路,抑制破骨細(xì)胞的活性和促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖分化,從而促進(jìn)成骨。

      3.3 1,25-二羥維生素D3對骨骼發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)制

      1,25-二羥維生素D3是體內(nèi)維持機(jī)體鈣穩(wěn)態(tài)最重要的激素,促進(jìn)血鈣升高。1,25-二羥維生素D3是由皮膚中無活性的維生素D3先后經(jīng)過肝臟和腎臟羥化酶的作用形成的。而PTH可促進(jìn)1,25-二羥維生素D3的合成,并且這2種激素呈協(xié)同作用,均促進(jìn)血鈣升高。1,25-二羥維生素D3可影響骨骼的發(fā)育,一方面通過提高破骨細(xì)胞活性以促進(jìn)骨質(zhì)的溶解,另一方面通過刺激成骨細(xì)胞活動以促進(jìn)骨鹽的沉積和礦化[8,24]。體內(nèi)血鈣和血磷處于動態(tài)平衡,1,25-二羥維生素D3主要促進(jìn)成骨,而當(dāng)血鈣低于正常水平時,該激素增加破骨細(xì)胞數(shù)量,促進(jìn)骨吸收,從而增加血鈣和血磷的濃度[48]。

      MAPK信號通路中細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶5(ERK5)通路,可被多種胞外刺激因素激活為磷酸化ERK5,從而參與細(xì)胞的增殖、分化與凋亡。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí),1,25-二羥維生素D3可通過激活ERK5通路促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化,并且發(fā)現(xiàn)鈣調(diào)素依賴型蛋白激酶Ⅱ可能是破骨細(xì)胞ERK5通路下游靶點(diǎn)參與破骨細(xì)胞分化的過程[49]。維生素D受體(VDR)是1,25-二羥維生素D3發(fā)揮生物效應(yīng)的關(guān)鍵,兩者結(jié)合形成的復(fù)合物可作用于特定的DNA序列,從而調(diào)控細(xì)胞增殖與分化。研究發(fā)現(xiàn),VDR信號傳導(dǎo)主要是在負(fù)鈣平衡期間調(diào)節(jié)鈣代謝,作用于未成熟的成骨細(xì)胞而間接增強(qiáng)骨吸收,通過控制RANKL和OPG轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá),影響破骨細(xì)胞的形成和功能,對骨量具有負(fù)調(diào)節(jié)作用[50]。同樣,1,25-二羥維生素也可作用于成骨細(xì)胞,調(diào)控成骨細(xì)胞的增殖分化。分化成熟的成骨細(xì)胞分泌的骨鈣素,可促進(jìn)骨形成。當(dāng)成骨細(xì)胞成熟時1,25-二羥維生素與細(xì)胞上的受體結(jié)合,刺激骨鈣素的生成,從而促進(jìn)骨骼鈣化,間接抑制骨吸收[23,51]。由此可知,1,25-二羥維生素D3可通過ERK5通路以及VDR信號傳導(dǎo)促進(jìn)骨吸收,同時也可通過促進(jìn)骨鈣素的生成間接抑制骨吸收。

      3.4 FGF23對骨骼發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)制

      FGF23是由骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞分泌的一種激素,主要調(diào)節(jié)血磷水平。FGF23通過成纖維細(xì)胞生長因子受體(FGFRs)和共受體Klotho蛋白作用于靶器官,調(diào)節(jié)體內(nèi)磷酸鹽水平。FGF23可調(diào)節(jié)1,25-二羥維生素D3和PTH的產(chǎn)生,通過抑制腎臟1α-羥化酶的活性,降低1,25-二羥維生素D3的水平,這與PTH對1,25-二羥維生素D3水平的影響相反[52]。FGF23通過FGF23-Klotho信號傳導(dǎo)作用于甲狀旁腺抑制PTH的分泌,或者通過影響血鈣、血磷及1,25-二羥維生素D3的水平間接影響PTH的分泌[8]。通過激素相互作用,對體內(nèi)鈣磷水平以及骨骼發(fā)育進(jìn)行調(diào)控。

      體外實(shí)驗(yàn)表明,F(xiàn)GF23的過表達(dá)可抑制大鼠鈣質(zhì)細(xì)胞中成骨細(xì)胞的分化,并且抑制基質(zhì)礦化[53]。Wnt信號通路是調(diào)控骨骼發(fā)育的重要信號通路之一,可調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分化。而ERK是Wnt信號通路的上游調(diào)控因子,F(xiàn)GF23通過此因子作用于Wnt信號通路,因此,ERK信號通路在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分化中起重要作用[54]。體外實(shí)驗(yàn)表明,F(xiàn)GF23可降低堿性磷酸酶活性,抑制骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分化以及磷酸鹽的生成與吸收,從而抑制成骨細(xì)胞的礦化,同時ERK信號通路參與FGF23對成骨細(xì)胞礦化過程的調(diào)控[55]。FGF23不僅影響成骨細(xì)胞的分化與礦化,還影響破骨細(xì)胞的骨吸收能力。研究表明,F(xiàn)GF23能夠依賴FGFRs-Klotho途徑調(diào)控破骨細(xì)胞,促進(jìn)破骨細(xì)胞前體向破骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化,增加破骨細(xì)胞數(shù)量,提高破骨細(xì)胞的骨吸收能力,并且間接調(diào)控成骨細(xì)胞的活動[56]。

      4 小結(jié)

      綜上所述,日糧中適宜的鈣磷含量與比例對動物骨骼健康至關(guān)重要,直接影響畜禽養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。鈣和磷可通過影響PTH、CT、1,25-二羥維生素D3以及FGF23的生成,調(diào)控骨骼發(fā)育。同時,這4種激素與骨代謝之間構(gòu)成一個復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),共同維持機(jī)體的生理健康。通過影響骨代謝過程中的MAPK信號通路、Wnt信號通路以及OPG/RANKL系統(tǒng)調(diào)控骨吸收與骨形成過程。因此,繼續(xù)深入研究鈣、磷代謝相關(guān)激素調(diào)節(jié)骨骼發(fā)育的機(jī)制,對預(yù)防和治療動物骨骼疾病具有重要意義。

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