5 调节成骨细胞作用的主要信号通路是什么？
在成骨细胞分化的过程中，受多条信号通路调控，在此我们简要介绍几种主要的调控通路。
（1）转录因子Runx2和Osterix：
Runx2又称为Cbfa1，是调控间充质干细胞向成骨方向分化的关键转录因子。Runx2能调控成骨细胞分化早期基因骨碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）的表达，促进成骨祖细胞分化为成骨前体细胞。Osterix是Runx2的下游基因，高度特异性地在成骨细胞内表达。Osterix决定了成骨细胞前体向成熟成骨细胞的分化。
（2）BMP信号：
骨形态生成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP），属于TGFβ家族，BMP与细胞表面的BMP受体（BMPRs）结合后，激活下游的Smad1/5/8信号通路，使Smad1/5/8磷酸化后与Smad4结合入核，调控BMP靶基因的转录，如Runx2和Osterix等，促进成骨细胞分化。BMP是成骨细胞分化和骨形成所必需的。BMPR1的一种亚型活化素受体样激酶2（activatin receptor like kinase 2，ALK2）基因突变引起骨纤维发育不良。动物实验也发现Bmp2/4缺失小鼠成骨细胞功能障碍，骨形成异常。成骨细胞中BMPR1缺失小鼠也表现为骨质减少，成骨细胞数量减少及其分化和矿化障碍。
（3）WNT信号：
WNTs属于分泌型糖蛋白，它们可同时结合到细胞表面受体卷曲蛋白frizzled（Frz）和低密度脂蛋白受体相关蛋白（low density lipoprotein receptor-related protein，LRP）5/6，激活下游糖原合成酶激酶3（glycogen synthase kinase-3，GSK3）及β-catenin信号通路。WNTs与其受体结合后，使GSK3失活和信号转导复合物的解体，不能磷酸化β-catenin，使β-catenin稳定性增加，进入细胞核，与转录因子TCF/LEF形成复合物，进而启动WNT靶基因表达，促进成骨。WNT信号与骨量维持密切相关。在人遗传病中，LRP5功能性缺失突变的患者患有严重的骨质疏松症。编码WNT信号抑制分子硬骨抑素的基因SOST突变后，导致骨硬化症（sclerosteosis），一种高骨量性疾病。动物实验中发现骨细胞中β-catenin缺失导致骨量减少。LRP5缺失的小鼠表现为骨量减少和成骨细胞增殖减弱，而LRP5过表达的转基因小鼠则表现为成骨细胞活性和数量持续增加。
（4）Notch信号：
Notch 受体有四种（1～4），其配体包括Delta 1、3、4 和Jagged 1、2。Notch受体及其配体都属于跨膜蛋白。配体与Notch受体结合后，通过一系列反应，将胞内结构域（notch intracellular domain，NICD）切割下来，切割下的胞内片段进入细胞核，与转录因子C启动子结合因子1（C promoter-binding factor1，CBF1）结合调控靶基因的表达。目前一般认为Notch负性调节成骨细胞功能。Notch缺失小鼠成骨细胞前体分化增加。NICD能与Runx2结合并抑制其转录能力，从而干扰Runx2的促成骨作用。Notch还可以通过上调其靶基因Hey1抑制Runx2的转录活性，抑制骨形成。此外，过量表达NICD还可通过抑制WNT/β-catenin 通路从而抑制成骨细胞的分化。
（5）甲状旁腺素（parathyroid hormone，PTH）信号：
甲状旁腺素（PTH）由甲状旁腺合成和分泌，主要作用于骨骼、肾脏和肠。PTH可以促进肠道钙吸收及肾脏对钙的重吸收，并促进破骨细胞骨吸收作用，调节血钙。PTH相关蛋白（PTHrP）由多种类型的细胞表达，在调节血钙方面与PTH有类似的作用。
PTH和PTHrP可结合到细胞表面G蛋白偶联受体（G-protein coupled receptor，GPCR）上，通过激活下游蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）、磷脂酶C（phospholipase C，PLC）、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）和促分裂原活化的蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）等途径抑制成骨细胞凋亡，促进其分化。PTH间歇性应用会促进骨合成代谢，增加骨量，但PTH的持续应用会通过促进成骨细胞RANKL表达促进破骨细胞分化，导致骨吸收增加。
（6）FGF信号：
成纤维细胞因子（fibroblast growth factor receptor）属于肝素结合生长因子家族，共有22种FGF。FGF与其受体FGFR结合后，可激活下游MAPK、PI3KAkt、PLCγ和STAT等途径传递信号发挥生理功能。不同的FGF对成骨细胞作用不同，不同FGFR对成骨细胞的作用也不同。例如FGFR1可促进间充质干细胞分化为前成骨细胞，但抑制间充质干细胞的增殖，以及成骨细胞的成熟和矿化；FGFR3则促进间充质干细胞向成骨细胞分化，但抑制矿化。
（陈 林）