重吸收之外：破骨细胞是骨骼形成的驱动者！

重吸收之外：破骨细胞是骨骼形成的驱动者！

引用

澎湃

1.

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_29128069

破骨细胞（Osteoclasts，OCs）是骨骼系统中一种特殊的大型多核细胞，传统上被认为只具有骨吸收功能。然而，近年来的研究发现，破骨细胞在骨发育、生长、修复和重建中发挥着重要作用。来自荷兰拉德堡德大学医学中心的Jeroen J.J.P. van den Beucken团队在《Cell Regeneration》期刊上发表综述文章，系统阐述了破骨细胞的形成机制、功能特点及其在骨形成中的关键作用。

破骨细胞的形成与来源

破骨细胞起源于血系单核-巨噬细胞系统，是一种特殊的终末分化细胞。其形成过程涉及单核前体细胞通过多种方式融合，形成巨大的多核细胞。在不同发育阶段，破骨细胞的来源有所不同：

• 胚胎期：主要来源于红髓系祖细胞（EMPs）。
• 出生后：逐渐被造血干细胞（HSCs）衍生的破骨细胞前体（OCPs）取代。

破骨细胞的融合特征

破骨细胞的形成是一个复杂的融合过程，主要包括以下几个步骤：

1. 细胞吸引/迁移
2. 识别融合伙伴
3. 细胞-细胞粘附
4. 质膜融合

在这个过程中，融合伙伴的异质性非常重要，包括细胞核数量、细胞流动性和特定表面蛋白的表达差异。树突状细胞特异性跨膜蛋白（DC-STAMP）是OCs生成过程中的主要调节因子，在单核OCPs形成多核OCs的融合中起着关键作用。

破骨细胞的识别标记

从OCPs到OCs的转变是一个动态过程，其特征是细胞表型或形态发生变化。没有单一的标记能够识别OCs，也没有任何单一的标记能被OCs特异性表达。因此，在体内鉴定OCs时，建议使用至少两种OCs标记物或考虑细胞环境（如骨表面）进行准确测定。

破骨细胞在骨形成中的作用

破骨细胞在骨形成中的作用主要体现在以下几个方面：

1. 骨髓腔形成：在某些OCs遗传缺陷小鼠模型中观察到骨髓腔形成延迟，骨质疏松的症状。
2. 血管生成：OCs可以促进血管生成，在骨发育和骨折修复过程中与血管内皮细胞相互作用。
3. 骨重塑：在缺乏OCs的骨硬化患者中，骨吸收和形成活动都减少。OCs对成骨细胞及其前体细胞具有促进成骨的作用且OCs在骨重塑过程中先于成骨细胞出现。

最近的研究发现，成熟的OCs分泌细胞外囊泡（EVs）作为蛋白质载体，能促进体外间质干细胞的成骨分化，并通过胫骨缺损的小鼠模型验证了OCs及其分泌的EVs的成骨效果。

破骨细胞与骨病治疗

骨病中针对OCs的治疗干预是一个新兴研究领域。几十年来，OCs一直是治疗骨疾病的重点，如骨硬化症、骨质疏松症、骨关节炎和骨折/缺损愈合等。治疗的关键策略包括：

1. 使用小分子和单克隆抗体
2. CRISPR/Cas9等基因编辑技术
3. 基于细胞外囊泡，特别是外泌体的方法

结论

这篇综述汇集了当前关于OCs起源、OCs融合过程、OCs标记物识别的特征，并探讨了OCs在骨形成和再生中发挥的关键角色，为它们在骨骼组织动态中的多方面贡献提供见解。此外，文章讨论了利用OCs在骨疾病中促进骨形成和再生的治疗策略，为未来的研究提供了方向与指导。

原文链接：
Xiang, Q., Li, L., Ji, W. et al. Beyond resorption: osteoclasts as drivers of bone formation. Cell Regen 13, 22 (2024). https://doi.org/10.1186/s13619-024-00205-x

通讯作者：

Jeroen J.J.P. van den Beucken，荷兰拉德堡德大学医学中心博士，主要研究方向为：骨形成和骨生理学相关的细胞与细胞之间和细胞与材料之间的相互作用。利用来自不同来源的细胞确定它们在骨形成或再生中的作用以及材料特性对其的影响。研究方向既可以是基础性的（即专注于细胞信号传导和骨生理学），也可以是转化性的（例如专注于骨再生和骨折愈合）。