彭啟華，趙玉馳，王力剛

1.南華大學(xué)附屬邵陽(yáng)醫(yī)院，湖南邵陽(yáng) 422000；2.南方科技大學(xué)鹽田醫(yī)院骨科，廣東深圳 518000

骨質(zhì)疏松癥（osteoprosis，OP）是一種以骨量降低和骨組織微結(jié)構(gòu)破壞為特征，導(dǎo)致骨脆性增加、易骨折的代謝性骨病。按病因分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩類，其中原發(fā)性常見(jiàn)的有絕經(jīng)后OP和老年性O(shè)P。骨質(zhì)疏松是由飲食、體力活動(dòng)、骨基質(zhì)細(xì)胞因子和臨床狀態(tài)（如糖尿病、風(fēng)濕免疫科性疾病和糖皮質(zhì)激素應(yīng)用）等引起的成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞代謝失衡，是目前與年齡有關(guān)的主要疾病之一［1］。目前，我國(guó)60歲以上人口已超過(guò)2.1億，約占總?cè)丝诘?5.5%，65歲以上人口近1.4億，約占總?cè)丝诘?0.1%，是世界上老年人口絕對(duì)數(shù)最大的國(guó)家［2］。隨著人口老齡化日趨嚴(yán)重，OP已成為我國(guó)面臨的重要公共健康問(wèn)題。骨質(zhì)疏松骨折的醫(yī)療和護(hù)理，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，造成了沉重的家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)。而OP的病因眾多，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，成為目前防治的難點(diǎn)。筆者就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外根據(jù)不同病因建立合適的OP動(dòng)物模型作一綜述，骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型模擬OP的臨床癥狀及病理生理學(xué)變化，對(duì)深入研究OP的發(fā)病機(jī)制、新藥研發(fā)、治療方案的制定具有重要意義。

1 骨質(zhì)疏松模型的動(dòng)物選擇

用于骨質(zhì)疏松模型研究的動(dòng)物主要有狗、兔、羊、大鼠、小鼠及非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物等。在實(shí)驗(yàn)研究中均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此根據(jù)研究者的目的，選擇適合的動(dòng)物研究模型。陳旭［3］報(bào)道動(dòng)物模型的選擇必須滿足以下條件：（1）實(shí)驗(yàn)方便操作。（2）可重復(fù)性。（3）適宜性。作為模型的適當(dāng)性和適合生物體的遺傳一致性。（4）相關(guān)性。研究與人體的變化規(guī)律在某方面相關(guān)聯(lián)。（5）符合倫理要求及社會(huì)影響。

1.1 狗

成年狗在很多方面與人有相似之處，有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）易于飼養(yǎng)。（2）骨骼較大，便于內(nèi)、外固定裝置和取骨小梁密度檢測(cè)。（3）狗是雜食動(dòng)物，與人有相似的消化系統(tǒng)。（4）在骨代謝和骨結(jié)構(gòu)、皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨比例與人類相似，哈佛重建系統(tǒng)與人類接近，其重建速度比人類快25%，松質(zhì)骨轉(zhuǎn)換率是人類的2～3倍［4］。（5）去睪丸的狗會(huì)導(dǎo)致骨代謝失衡。Fukuda等［5］研究發(fā)現(xiàn)將狗睪丸去除后，骨體積伴隨性激素下降而丟失，表明去睪丸的狗可作為研究因性腺功能減退和男性性功能下降造成OP的動(dòng)物。（6）狗用于研究廢用性骨質(zhì)疏松模型較為成功。缺點(diǎn)：狗的骨骼代謝對(duì)雌激素的依賴性較低，去勢(shì)后引起骨丟失不明顯。因此，不適合用于絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型研究。

1.2 兔

兔是目前應(yīng)用動(dòng)物模型研究最多的動(dòng)物之一，性情溫馴，易于飼養(yǎng)，成本低，兔耳的靜脈網(wǎng)發(fā)達(dá)，易取血檢測(cè)。兔和人的骨骺相似，它們?cè)?～8個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)骨骺的完全閉合，且具有類似于人類活躍的哈佛重塑系統(tǒng)，骨轉(zhuǎn)換比其他智齒動(dòng)物和靈長(zhǎng)類動(dòng)物更快，骨丟失更加顯著［6］。

1.3 羊

羊除了有溫馴、方便飼養(yǎng)優(yōu)點(diǎn)外，成年羊具有自動(dòng)排卵的生理特征，這與成年女性排卵周期相似。但缺點(diǎn)是沒(méi)有自然絕經(jīng)期。而且，羊是反芻動(dòng)物，不適合口服給藥研究。去卵巢的雌性羊是研究絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型一種不錯(cuò)的選擇。Tyler等［7］對(duì)比去卵巢（OVX）后，綿羊的脊柱和股骨遠(yuǎn)端骨小梁微結(jié)構(gòu)的改變，發(fā)現(xiàn)脊柱是研究OVX綿羊模型骨骼的首選解剖部位，并證實(shí)從去勢(shì)第一年以后骨結(jié)構(gòu)變化趨于穩(wěn)定，類似女性絕經(jīng)后早期快速骨丟失之后的變化規(guī)律。Newton等［8］也證實(shí)OVX綿羊是雌激素缺乏引起骨小梁結(jié)構(gòu)改變的有效模型，尤其是對(duì)絕經(jīng)早期的婦女的研究。

1.4 大鼠

大鼠被認(rèn)為是研究與繁殖功能喪失相關(guān)的骨骼變化首選動(dòng)物模型。具有價(jià)格便宜、易于飼養(yǎng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，且大鼠壽命約3年左右，易于研究衰老對(duì)骨骼代謝的影響。目前常用的大鼠品種有Sprague-Dawley（SD）、Wistar、Brown Norway（BN）、Wistar京都大鼠等，F(xiàn)DA指南沒(méi)有具體說(shuō)明哪種品系的大鼠最適合OP的研究，但SD和Wistar大鼠是最常用的品系。大鼠6月齡以后，股骨骨密度（BMD）變化較小，12月齡后基本達(dá)到平臺(tái)水平，但選用6月齡大鼠作為研究模型較為常用。通過(guò)研究大鼠不同年齡、去勢(shì)時(shí)間對(duì)骨骼的影響中，證實(shí)6月齡大鼠骨質(zhì)疏松反應(yīng)最好。大鼠同樣具有與人類相似的生殖周期。研究證實(shí)大鼠骨骼會(huì)受到性腺類固醇定期波動(dòng)的影響，尤其是卵巢分泌激素的喪失更為敏感。因此，大鼠是目前研究絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松最受歡迎的動(dòng)物模型。但也有缺點(diǎn)：（1）去勢(shì)后的骨代謝變化在短期內(nèi)與絕經(jīng)后的變化相似，但從長(zhǎng)期變化來(lái)看它們是不同的。（2）與皮質(zhì)骨相比，OVX大鼠松質(zhì)骨的干預(yù)后變化更好、更快，研究去勢(shì)后大鼠皮質(zhì)骨變化可能需要更長(zhǎng)時(shí)間。（3）OVX成年大鼠存在骨骼縱向生長(zhǎng)可能。（4）大鼠不存在自然脆性骨折。

1.5 小鼠

小鼠是醫(yī)學(xué)研究常用的動(dòng)物之一，同樣具備和大鼠相似的優(yōu)點(diǎn)，盡管目前作為研究骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型頻率并不多，但在未來(lái)的研究對(duì)雌激素缺乏導(dǎo)致OP的發(fā)病機(jī)制及診治的動(dòng)物模型比大鼠可用性更有優(yōu)勢(shì)。隨著近年來(lái)對(duì)遺傳基因分子在骨生理學(xué)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，通過(guò)導(dǎo)入或敲除目的基因?qū)π∈筮M(jìn)行骨代謝遺傳因素的研究，觀察其表型特征和病理變化成為OP研究領(lǐng)域的熱門(mén)。

1.6 非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物

以上動(dòng)物模型在實(shí)際上存在一些不足之處，近年來(lái)有對(duì)大型動(dòng)物模型研究骨質(zhì)疏松的趨勢(shì)。非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型是目前評(píng)價(jià)新藥實(shí)體治療和預(yù)防雌激素缺乏骨丟失和OP藥物的安全性和有效率性最廣泛的大型動(dòng)物模型。其中獼猴和狒狒常用之一。優(yōu)點(diǎn)包括：（1）根據(jù)FDA指南，除嚙齒動(dòng)物外，靈長(zhǎng)類動(dòng)物是用于OP治療的主要大動(dòng)物模型。（2）在遺傳規(guī)律和直立行走姿勢(shì)上與人類有許多相似。（3）在骨生物力學(xué)特征和組織器官有許多同源性，尤其是在骨小梁和皮質(zhì)骨重塑過(guò)程、月經(jīng)周期和生殖激素模式與人類相似。在老年雌性猴子（食蟹猴和恒河猴）中，OVX會(huì)導(dǎo)致骨高轉(zhuǎn)換和快速骨丟失狀態(tài)，OVX后停止周期性分泌生殖類激素導(dǎo)致的長(zhǎng)期后遺癥類似于婦女發(fā)生的雌激素耗盡和絕經(jīng)后骨丟失［9］。靈長(zhǎng)類非人類動(dòng)物模型缺點(diǎn)：飼養(yǎng)和馴養(yǎng)條件嚴(yán)格，飼養(yǎng)比較困難，價(jià)格昂貴，且靈長(zhǎng)類動(dòng)物和人一樣，可攜帶各種傳染性疾病［10］。

2 骨質(zhì)疏松模型

2.1 內(nèi)分泌的缺失

研究證明絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的發(fā)生與雌激素水平下降明顯相關(guān)，由此可用手術(shù)直接切除動(dòng)物雙側(cè)卵巢使雌激素水平降低，誘發(fā)與女性絕經(jīng)后相似的骨量丟失和骨結(jié)構(gòu)改變，建立骨質(zhì)疏松的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｓ袌?bào)道觀察早期接受雙側(cè)OVX的雌性動(dòng)物會(huì)過(guò)早經(jīng)歷絕經(jīng)后癥狀和副作用，類似于人類更年期狀態(tài)，因此動(dòng)物OVX可以作為研究絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松模型［11］。但并不是所有動(dòng)物都適合研究絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松，需要考慮眾多因素，如動(dòng)物模型有類似于人類月經(jīng)周期變化的繁殖周期，且在這樣的模型中，在全年周期變化中骨骼會(huì)受到性激素波動(dòng)的影響。而季節(jié)性繁殖的動(dòng)物中，每年經(jīng)歷一次或兩次的繁殖周期，通常是不能反映OVX后骨骼變化。大鼠OVX術(shù)以背側(cè)、腹側(cè)皮膚切口兩種方式為主。李明等［12］應(yīng)用兩種大鼠OVX術(shù)式對(duì)比，通過(guò)觀察兩種手術(shù)用時(shí)、出血量、術(shù)后出現(xiàn)感染等并發(fā)癥、及測(cè)量BMD等情況，發(fā)現(xiàn)背側(cè)部雙切口操作更為簡(jiǎn)單，手術(shù)用時(shí)少，術(shù)后并發(fā)癥少，安全性更高。Fujita等［13］通過(guò)OVX和睪丸切除（ORX）對(duì)雌性老鼠和雄性老鼠下頜骨髁突形態(tài)影響對(duì)比研究表明，這兩種方法能有效減少骨小梁體積。并發(fā)現(xiàn)雌性老鼠的變化比雄性小鼠更顯著。大鼠OVX的成功主要通過(guò)對(duì)比大鼠體重、子宮的重量變化，動(dòng)情周期、激素譜［包括雌二醇、黃體生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）、孕酮的周期變化）］來(lái)證實(shí)［14］。甲狀旁腺切除誘導(dǎo)甲狀旁腺素分泌缺失，導(dǎo)致1，25-（OH）2D3合成減少，腸道鈣、磷吸收減少，誘發(fā)OP。腦源性骨質(zhì)疏松，如通過(guò)破壞下丘腦-垂體軸或弓狀核導(dǎo)致神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞功能減退、缺失，成功建立誘導(dǎo)大鼠骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型［15］。

2.2 類固醇類激素誘導(dǎo)

隨著糖皮質(zhì)激素（Glucocorticoid，GC）在臨床的廣泛應(yīng)用和相關(guān)并發(fā)癥的研究，發(fā)現(xiàn)GC誘導(dǎo)OP發(fā)病率僅次于絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松和老年性骨質(zhì)疏松。GC主要對(duì)骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的直接損傷，尤其是抑制成骨細(xì)胞的增值和分化，促進(jìn)成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞的凋亡，延長(zhǎng)破骨細(xì)胞的生存時(shí)間，同時(shí)減少血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子釋放、抑制骨骼內(nèi)血流。抑制腸鈣吸收，促進(jìn)尿鈣的排除，導(dǎo)致負(fù)鈣平衡，從而促進(jìn)骨吸收，骨量減少、骨強(qiáng)度降低，骨折風(fēng)險(xiǎn)增加［16］。研究表明［17］，由于OVX或GC單獨(dú)干預(yù)誘發(fā)骨質(zhì)疏松有耗時(shí)、不一致等局限性，以及與OVX相比，雖然GC可能誘導(dǎo)更多進(jìn)行性骨丟失，但在GC停止后，骨丟失會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。因此，越來(lái)越多傾向于兩者聯(lián)合干預(yù)，可迅速誘導(dǎo)明顯的骨丟失，且沒(méi)有像單獨(dú)應(yīng)用GC干預(yù)停止后，導(dǎo)致骨丟失反彈［17］。Diana等［18］通過(guò)OVX和GC聯(lián)合應(yīng)用證明可在短時(shí)間內(nèi)建立綿羊骨質(zhì)疏松模型。

2.3 炎癥誘導(dǎo)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松

研究表明，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）是慢性炎癥導(dǎo)致的OP。表現(xiàn)為局部骨質(zhì)減少，尤其是關(guān)節(jié)附近的骨質(zhì)［19］。研究表明關(guān)節(jié)附近骨質(zhì)丟失是炎癥細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素（IL-6，一種有效的破骨細(xì)胞活性刺激物）或腫瘤壞死因子（TNF）持續(xù)影響的結(jié)果，以抗環(huán)瓜氨酸蛋白自身抗體的RA患者中常見(jiàn)。Hoshino等［20］利用膠原誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎（CIA）大鼠研究早期RA和幼年RA患者炎癥關(guān)節(jié)附近骨質(zhì)疏松的機(jī)制，結(jié)果表明炎癥關(guān)節(jié)附近的骨質(zhì)疏松是由于CIA大鼠的免疫反應(yīng)引起的骨形成和骨吸收之間失衡，并發(fā)現(xiàn)骨形成的減少能在一定程度上先于關(guān)節(jié)炎的臨床發(fā)作。Enokida等［21］探討關(guān)節(jié)炎對(duì)2月齡和7月齡CIA大鼠脛骨BMD的影響，結(jié)果表明成年CIA大鼠的骨丟失類似于人類RA早期發(fā)生的OP，并闡明成年CIA大鼠較幼年CIA大鼠更適合作為RA繼發(fā)性骨質(zhì)疏松的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。關(guān)節(jié)炎誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型在狗的模型中已經(jīng)開(kāi)展，通過(guò)關(guān)節(jié)內(nèi)注射卡拉膠誘發(fā)關(guān)節(jié)炎，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎肢體的骨質(zhì)疏松［22］。將來(lái)有望通過(guò)關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射刺激性物質(zhì)誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎的骨質(zhì)疏松模型，為研究人類關(guān)節(jié)炎相關(guān)并發(fā)癥提供更有價(jià)值信息。

2.4 廢用性骨質(zhì)疏松模型

骨的負(fù)荷力是影響骨代謝的關(guān)鍵因素之一。與影響全身骨骼結(jié)構(gòu)改變的OVX或類固醇激素誘導(dǎo)OP相比，廢用性O(shè)P是由于骨骼的機(jī)械負(fù)荷減少而誘發(fā)的骨丟失，降低局部骨骼的機(jī)械應(yīng)力會(huì)抑制成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成，加速破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收，從而誘發(fā)廢用性O(shè)P。Watanabe等［23］對(duì)人類長(zhǎng)期臥床90天的研究中發(fā)現(xiàn)，骨丟失是由于骨吸收顯著增加并伴有骨形成受到輕微抑制導(dǎo)致。Zerath等［24］比較懸浮大鼠與正常負(fù)載大鼠發(fā)現(xiàn)，無(wú)論食物類型如何，懸浮大鼠的骨骼縱向生長(zhǎng)率、松質(zhì)骨體積和骨形成率較低，并證實(shí)骨骼低負(fù)荷導(dǎo)致骨形成障礙和骨細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)因子代謝異常與局部改變有關(guān)。其他有尾部懸吊、后肢固定、坐骨神經(jīng)切除、肌腱切除和石膏管型固定等方法誘發(fā)廢用性骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型。臨床中以長(zhǎng)期臥床、石膏托外固定、及中樞或外周神經(jīng)損傷導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性截癱等是常見(jiàn)的原因。隨著人口老年化及創(chuàng)傷因素的增多，導(dǎo)致廢用性骨質(zhì)疏松的患病率逐年增加。

2.5 基因敲除誘發(fā)骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的建立

近年來(lái)，隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展和對(duì)OP的深層次的研究發(fā)現(xiàn)，OP是一種多基因?qū)е碌募膊。瑓⑴c骨代謝因子的缺乏和過(guò)表達(dá)會(huì)導(dǎo)致骨骼的變化。

骨橋蛋白（Osteopontin，OPN）是骨基質(zhì)中含量較豐富的非膠原蛋白之一，由成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞產(chǎn)生。Yoshitake等［25］報(bào)道通過(guò)外周定量CT分析顯示，野生型小鼠哈佛后骨體積減少約60%，而OPN缺陷小鼠哈佛后骨體積僅減少約10%，證實(shí)與野生型小鼠相比，OPN基因敲除小鼠對(duì)卵巢切除誘導(dǎo)的骨吸收具有抵抗力。護(hù)骨素（Osteoprotegerin，OPG）又稱破骨細(xì)胞生成抑制因子（OCIF）或TNF受體樣分子（TR1），是TNF受體家族的一員，通過(guò)抑制破骨細(xì)胞的分化和活化來(lái)調(diào)節(jié)骨量，在小鼠中過(guò)表達(dá)OPG導(dǎo)致嚴(yán)重的骨化癥，而OPG缺陷小鼠表現(xiàn)出骨吸收增加、破骨細(xì)胞數(shù)量和活性增加、BMD減低以及骨折的高風(fēng)險(xiǎn)，最終導(dǎo)致全面骨質(zhì)疏松［26］。研究發(fā)現(xiàn)OPG［27］與OPN不但與骨質(zhì)疏松有關(guān)，還與血管鈣化性心血管疾病存在相關(guān)性。文獻(xiàn)報(bào)道c-Abl蛋白（是一種非受體酪氨酸激酶）缺陷的小鼠會(huì)發(fā)生，證實(shí)c-AbI對(duì)成骨細(xì)胞的分化和骨形成有積極調(diào)節(jié)作用，而缺乏c-AbI的小鼠表現(xiàn)為OP。Biglycan（BGN）是存在于骨骼和其他非骨骼結(jié)締組織中一種細(xì)胞外基質(zhì)成分。Xu等［28］研究表明BGN敲除小鼠表現(xiàn)為生長(zhǎng)速度減慢和骨量減少，并隨著年齡的增長(zhǎng)變得更加明顯。并發(fā)現(xiàn)骨的強(qiáng)度和彈性由另外一種細(xì)胞外基質(zhì)有序礦化（ECM，由I型膠原和一系列非膠原蛋白組成），ECM缺乏小鼠會(huì)導(dǎo)致骨重建減少，骨量嚴(yán)重丟失，并隨著年齡的增長(zhǎng)變得更加明顯。因此，這些小鼠可作為研究骨細(xì)胞外基質(zhì)蛋白在骨質(zhì)疏松中作用的動(dòng)物模型。

硬化蛋白（Sclerostin，SOST）是一種由SOST基因（人類SOST基因位于17q12-21，長(zhǎng)約200 kb，含有兩個(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子，編碼由骨細(xì)胞分泌抑制成骨的SOST）編碼分泌型蛋白。SOST是骨形成的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，與脂蛋白受體相關(guān)蛋白（LRP4、LRP5、LRP6）受體結(jié)合。作為經(jīng)典Wnt信號(hào)的細(xì)胞外抑制因子，作用于遺傳性疾病，如硬化癥或Van Buchem（VB）病，導(dǎo)致SOST終生缺失或減少的患者。Ominsky等建立抗骨SOST單克隆抗體（ScI-Ab）哈佛大鼠和幼年食蟹猴骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型，結(jié)果顯示ScI-Ab對(duì)SOST的抑制增加骨形成，減少骨吸收，從而改善骨結(jié)構(gòu)、骨量和骨強(qiáng)度。目前，對(duì)于骨SOST單克隆抗體研究已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)，有望成為治療OP的新靶點(diǎn)。

近年來(lái)，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP，是一種分泌型信號(hào)分子）引起越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注，尤其是BMP-2的研究。研究證明，BMP-2是存在骨基質(zhì)內(nèi)骨誘導(dǎo)生長(zhǎng)因子BMPs家族成員之一，BMP-2受體具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶結(jié)構(gòu)，其信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth fator，TGF-）受體類似，功能主要是在骨折愈合中促進(jìn)成骨細(xì)胞分化及其他成骨因子的表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致骨骼的形成［29］。劉銘等［30］對(duì)大鼠股骨上端行局部注射BMP-2，行BMD檢查后，證實(shí)局部注射BMP-2可快速、有效的提高局部的BMD及骨生物力學(xué)強(qiáng)度，增強(qiáng)局部抗骨折能力，這將為老年髖部骨折提供一種新穎防治措施。

Sclerostin與BMP的關(guān)系：Johanna等［31］研究發(fā)現(xiàn)小鼠和人體內(nèi)識(shí)別一種cDNA，可編碼一種新型的BMP抑制劑，和Sclerostin最為同源（其中氨基酸序列同源37%）。WinkIer等［32］報(bào)道硬化癥是一種由于SOST表達(dá)缺失而導(dǎo)致骨量增加的疾病，SOST基因蛋白產(chǎn)物Sclerostin與BMP受體競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合，可減少BMP信號(hào)傳導(dǎo)，抑制骨細(xì)胞礦化，過(guò)表達(dá)SOST的轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)為低骨量和骨脆性減弱，證明骨細(xì)胞釋放的Sclerostin通過(guò)下調(diào)BMP活性來(lái)調(diào)控成骨細(xì)胞的增值、分化和成熟成骨細(xì)胞的活性。隨著對(duì)BMP-2的研究深入，發(fā)現(xiàn)很多藥物可以上調(diào)BMP-2的作用，如他汀類藥物、雌激素等，為將來(lái)研究以BMP-2為靶點(diǎn)治療OP提供方向。

2.6 維A酸大鼠骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型

破骨細(xì)胞中維生素A信號(hào)傳導(dǎo)是通過(guò)維A酸受體來(lái)調(diào)節(jié)。Shingo等［33］從兔中提取破骨細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)組織蛋白酶K/OC-2在成熟破骨細(xì)胞中高表達(dá)，并證實(shí)全反式維A酸可在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)成熟破骨細(xì)胞組織蛋白酶K/OC-2的基因表達(dá)，即維A酸可通過(guò)破骨細(xì)胞調(diào)節(jié)部分骨形成和代謝。目前，已有通過(guò)口服維A酸成功建立大鼠骨質(zhì)疏松模型［34］，來(lái)研究維A酸導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)生機(jī)制及防治藥物。

3 MEF2C與骨質(zhì)疏松的關(guān)系

肌細(xì)胞增強(qiáng)因子（Myocyte enhancer factor-2，MEF2，是與多種肌肉特異基因控制區(qū)的富含A/T的DNA序列結(jié)合）最先描述是在骨骼肌細(xì)胞中高表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，后來(lái)發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)元及心肌細(xì)胞中也有高表達(dá)［35］。哺乳動(dòng)物的MEF2家族轉(zhuǎn)錄因子由MEF2A、MEF2B、MEF2C、MEF2D組成。MEF2C與MEF2D被證明是軟骨內(nèi)骨形成過(guò)程中軟骨細(xì)胞肥大必須存在的因素［36］。在股骨皮質(zhì)骨中以骨細(xì)胞為主的定量基因表達(dá)分析表明，MEF2C的表達(dá)最強(qiáng)。

目前，對(duì)骨質(zhì)疏松的病因、發(fā)生機(jī)制深入研究，發(fā)現(xiàn)Wnt/-catenin信號(hào)通路在骨重塑中起關(guān)鍵作用［37］，而SOST基因編碼Sclerostin蛋白與LRP5/6受體結(jié)合拮抗Wnt/-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路，即Sclerostin是Wnt信號(hào)的拮抗劑，進(jìn)而影響骨細(xì)胞及成骨細(xì)胞功能［38］。文獻(xiàn)報(bào)道組蛋白脫乙?；?（HDAC5）在體內(nèi)外對(duì)骨SOST水平的負(fù)性調(diào)節(jié)，利用shRNA慢病毒感染Ocy454細(xì)胞行HDAC5基因敲除小鼠，表現(xiàn)出SOST表達(dá)水平升高，SOST陽(yáng)性骨細(xì)胞增多，Wnt信號(hào)活性降低，骨小梁密度降低，成骨細(xì)胞形成減少。人類缺乏Sclerostin會(huì)導(dǎo)致骨硬化癥和VB病，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)是由Wnt信號(hào)通路過(guò)度激活引起全身骨骼增生癥［39］。報(bào)道發(fā)現(xiàn)SOST基因的遠(yuǎn)端增強(qiáng)子進(jìn)化保守區(qū)5（Evolutionarily conserved region 5，ECR5），而MEF2是ECR5區(qū)域中轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)，在骨代謝中調(diào)節(jié)SOST的表達(dá)。在VB病缺失區(qū)發(fā)現(xiàn)一個(gè)增強(qiáng)子ECR5，并在體外證明ECR5的轉(zhuǎn)錄活性受MEF2C轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，并證實(shí)缺乏ECR5或MEF2C的小鼠由于骨形成率升高而導(dǎo)致高骨量［40］。Nicole等也證實(shí)缺乏SOST特異性調(diào)控元件ECR5會(huì)使嚙齒類動(dòng)物發(fā)生VB病，而在成年骨骼中MEF2C是依賴于ECR5的SOST轉(zhuǎn)錄激活的重要轉(zhuǎn)錄因子［39］。Olivier等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，甲狀旁腺激素（PTH）可以抑制SOST的表達(dá)，而SOST在成人骨細(xì)胞中的表達(dá)和PTH對(duì)其的抑制作用是由控制SOST骨增強(qiáng)劑的MEF2A、C、D轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)［40］。有研究進(jìn)一步證實(shí)MEF2C是骨細(xì)胞中SOST表達(dá)所必須的因素，并通過(guò)Dmp1-Cre誘導(dǎo)MEF2C缺失，導(dǎo)致3.5個(gè)月齡和5～6個(gè)月齡小鼠股骨皮質(zhì)骨中SOST表達(dá)減少40%和70%，并發(fā)現(xiàn)MEF2C突變雄性大鼠皮質(zhì)抗破骨細(xì)胞因子和Wnt/-catnein信號(hào)的靶基因OPG的表達(dá)也增加了70%，證實(shí)MEF2C也可以通過(guò)調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞骨吸收來(lái)調(diào)控骨量。

目前，盡管SOST基因與MEF2C之間關(guān)系并未明確，但通過(guò)MEF2C-SOST-Wnt信號(hào)軸來(lái)揭示骨形成的機(jī)制，探討MEF2C影響SOST基因表達(dá)來(lái)調(diào)控骨代謝，是MEF2C治療骨質(zhì)疏松的關(guān)鍵。

4 展望

近年來(lái)，對(duì)骨質(zhì)疏松的預(yù)防和治療由于長(zhǎng)期治療的風(fēng)險(xiǎn)/收益比低而受到質(zhì)疑，迫切需要安全有效的替代療法來(lái)治療OP。因此，通過(guò)模擬人類骨代謝相關(guān)的變化建立絕經(jīng)后內(nèi)分泌減少、激素誘導(dǎo)以及廢用性、基因敲除等誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型，對(duì)骨質(zhì)疏松的病因及發(fā)生機(jī)制深層次的研究探討。本課題下一步將從MEF2C調(diào)控骨代謝的作用機(jī)制著手，為將來(lái)研究骨質(zhì)疏松的病因、發(fā)生機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為防治措施提供理論基礎(chǔ)，為治療骨質(zhì)疏松提供新策略。