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破骨細胞(Osteoclast,其中Osteo-來自古希臘語ὀστέον(osteon) ,意爲骨,-clast來自古希臘語κλαστός (clastos),意爲破壞)是一種存在於組織中的細胞,由多個單核細胞融合而成,直徑最大可達到100微米,細胞核的數目一般是6-50個[1][2]。破骨細胞由核因子B配體激活受體(RANKL),以及巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)刺激分化產生。它的主要功能是通過釋放乳酸檸檬酸碳酸、碳酸酐酶及溶酶體酶等,對骨組織進行分解破壞[1],是體內唯一具有骨吸收活性的細胞[3][4][5]。該細胞於1873年由德國的阿尔伯特·冯·科立克最早發現[6]

破骨細胞
Osteoclast
Osteoclast.jpg
圖中央爲破骨細胞,可見破骨細胞有多個核。圖下方的組織即骨組織,圖左上方的結構爲血管
细节
拉丁语 osteoclastus
TH H2.00.03.7.00005
解剖学术语英语Anatomical terminology

在牙發育過程中,能吸收脫落乳牙牙根的破牙本質細胞與破骨細胞相似,兩者存在一定的聯繫[7][8][9]

結構编辑

 
抗酒石酸酸性磷酸酶英语Tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) 陽性的破骨細胞
 
已活化的破骨細胞的圖示橫截面

破骨細胞是起源於骨髓單核細胞的多核巨細胞英语Multinucleate。破骨前體細胞在趨化因子的作用下進入血循環[10],到達處於吸收狀態的骨組織部位,在M-CSF和RANKL的作用下分化成破骨細胞[11]。人類破骨細胞通常具有五個緊密堆積的細胞核,直徑為150-200µm。當使用趨化因子將巨噬細胞轉化為破骨細胞時,可能會出現直徑達到100µm的極大細胞,具有數十個細胞核,並且通常會表達主要的破骨細胞蛋白。由於不是天然的底物,因此與活骨中的細胞有顯著差異[12][13]。多細胞核破骨細胞的大小使其能夠將許多巨噬細胞離子轉運,同時蛋白質分泌和囊泡轉運能力集中在骨頭的局部區域。

骨吸收原理编辑

有研究發現,骨吸收能力是由破骨細胞數量及單個細胞降解骨基質的能力所決定[14]。在骨吸收過程中,破骨細胞會與骨基質接觸,通過整合素αVβ3英语Alpha-v beta-3等分子的作用,使破骨細胞自身與骨表面之間形成一個獨立的微環境。在破骨細胞內的溶酶體酶的作用下,經皺摺緣排泌酸性物質,從而在破骨細胞和骨基質之間形成一個局部性微環境。酸性環境使骨中的礦物質溶解,暴露出其有機質部分,隨後被組織蛋白酶K、抗酒石酸酸性磷酸酶 (TRACP) 及基質金屬蛋白酶-9 (MMP-9) 等酶降解。抗酒石酸酸性磷酸酶主要存在於與破骨細胞膜相聯繫的微粒體内,參與骨基質中鈣磷礦化底物的降解,可間接反映破骨細胞的活性及骨吸收的速率[15]。這些溶解的產物,如鈣離子彈性蛋白及蛋白多糖等均從細胞膜的皺摺緣被吸收,然後進入到破骨細胞的轉移小泡進行下一步處理,最終通過胞吐作用被轉移出破骨細胞[16]

抑制编辑

目前發現無細胞毒性的IgG2單克隆抗體狄諾塞麥 (Denosumab) [17]能夠與RANK競爭性結合人類RANKL蛋白上的DE環結構。一方面活化了核因子活化B細胞κ輕鏈增強子 (NF-κB),後者進入細胞核影響相關基因的表達,對破骨細胞的活化、分化、增殖及多核化和生存起關鍵作用。另一方面,則抑制RANKL與破骨細胞及其前體表面的RANK結合,有效阻斷配體與受體間的作用關係,從而抑制活化破骨細胞的形成、功能和存活,降低破骨細胞活性、抑制破骨細胞分化,進而阻礙腫瘤生長[18]

參考資料编辑

  1. ^ 1.0 1.1 章爲等. 第四章 軟骨和骨. 組織學與胚胎學. 四川大學出版社. 2005: 35–36. ISBN 7-5614-2971-1. 
  2. ^ Jain N, Weinstein RS. Giant osteoclasts after long-term bisphosphonate therapy: diagnostic challenges. Nat Rev Rheumatol. 2009, 5 (6): 341–6. PMID 19491914. doi:10.1038/nrrheum.2009.87. 
  3. ^ Väänänen, HK; Laitala-Leinonen, T. Osteoclast lineage and function.. Archives of biochemistry and biophysics. 2008-05-15, 473 (2): 132–8 [2019-11-18]. PMID 18424258. doi:10.1016/j.abb.2008.03.037. 
  4. ^ Indo, Y; Takeshita, S; Ishii, KA; Hoshii, T; Aburatani, H; Hirao, A; Ikeda, K. Metabolic regulation of osteoclast differentiation and function.. Journal of bone and mineral research : the official journal of the American Society for Bone and Mineral Research. 2013-11, 28 (11): 2392–9 [2019-11-18]. PMID 23661628. doi:10.1002/jbmr.1976. 
  5. ^ Ono, T; Nakashima, T. Recent advances in osteoclast biology.. Histochemistry and cell biology. 2018-04, 149 (4): 325–341 [2019-11-18]. PMID 29392395. doi:10.1007/s00418-018-1636-2. 
  6. ^ Nijweidi Peter J.; Feyen, Jean H. M., Cells of Bone: Proliferation, Differentiation, and Hormonal Regulation, Physiological Reviews, 1986, 66 (4): 855–886, PMID 3532144 
  7. ^ Odontoclast. Farlex, The Free Dictionary. 2007 [2013-11-06]. 
  8. ^ Wang Z, McCauley LK. Osteoclasts and odontoclasts: signaling pathways to development and disease. Oral Diseases. March 2011, 17 (2): 129–42. PMID 20659257. doi:10.1111/j.1601-0825.2010.01718.x. 
  9. ^ K. Chatterjee. Essentials of Oral Histology. Jaypee Brothers Publishers. 1 December 2006: 155. ISBN 978-81-8061-865-9. 
  10. ^ Adachi, JD; Lyles, KW; Colón-Emeric, CS; Boonen, S; Pieper, CF; Mautalen, C; Hyldstrup, L; Recknor, C; Nordsletten, L; Moore, KA; Bucci-Rechtweg, C; Su, G; Eriksen, EF; Magaziner, JS. Zoledronic acid results in better health-related quality of life following hip fracture: the HORIZON-Recurrent Fracture Trial.. Osteoporosis international : a journal established as result of cooperation between the European Foundation for Osteoporosis and the National Osteoporosis Foundation of the USA. 2011-09, 22 (9): 2539–49. PMID 21249332. doi:10.1007/s00198-010-1514-9. 
  11. ^ Kalbasi Anaraki, P; Patecki, M; Tkachuk, S; Kiyan, Y; Haller, H; Dumler, I. Urokinase receptor mediates osteoclastogenesis via M-CSF release from osteoblasts and the c-Fms/PI3K/Akt/NF-κB pathway in osteoclasts.. Journal of bone and mineral research : the official journal of the American Society for Bone and Mineral Research. 2015-02, 30 (2): 379–88 [2019-11-09]. PMID 25196912. doi:10.1002/jbmr.2350. 
  12. ^ Basle MF, Mazaud P, Malkani K, Chretien MF, Moreau MF, Rebel A. Isolation of osteoclasts from Pagetic bone tissue: morphometry and cytochemistry on isolated cells. Bone. 1988, 9 (1): 1–6. PMID 2837260. doi:10.1016/8756-3282(88)90020-8. 
  13. ^ Jain N, Weinstein RS. Giant osteoclasts after long-term bisphosphonate therapy: diagnostic challenges. Nat Rev Rheumatol. 2009, 5 (6): 341–6. PMC 2860596. PMID 19491914. doi:10.1038/nrrheum.2009.87. 
  14. ^ Feng, X; Teitelbaum, SL. Osteoclasts: New Insights.. Bone research. 2013-03, 1 (1): 11–26 [2019-11-18]. PMID 26273491. doi:10.4248/BR201301003. 
  15. ^ Zhu, Y; Wu, Y; Liang, Y; Tan, W; Liu, Z; Xiao, J. Regulation of expression level of fms-like tyrosine kinase-4 is related to osteoclast differentiation.. Archives of medical science : AMS. 2016-06-01, 12 (3): 502–6 [2019-11-18]. PMID 27279840. doi:10.5114/aoms.2015.55821. 
  16. ^ Teitelbaum, SL. Bone resorption by osteoclasts.. Science (New York, N.Y.). 2000-09-01, 289 (5484): 1504–8 [2019-11-09]. PMID 10968780. doi:10.1126/science.289.5484.1504. 
  17. ^ Eastell, R; Christiansen, C; Grauer, A; Kutilek, S; Libanati, C; McClung, MR; Reid, IR; Resch, H; Siris, E; Uebelhart, D; Wang, A; Weryha, G; Cummings, SR. Effects of denosumab on bone turnover markers in postmenopausal osteoporosis.. Journal of bone and mineral research : the official journal of the American Society for Bone and Mineral Research. 2011-03, 26 (3): 530–7. PMID 20839290. doi:10.1002/jbmr.251. 
  18. ^ 張萌萌. Denosumab與破骨細胞RANKL/RANK通路. 中國骨質疏松雜志. 2019, 25 (3): 386–388 [2019-11-08]. doi:10.3969/j.issn.1006-7108.2019.03.017.