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骨调节信号通路研究为骨质疏松症药物提供新靶点

日期:2010-09-08   来源:   阅读数:1431

  骨质疏松症是一种以骨量减少和骨组织的微结构异常为特征,表现为骨骼的脆性增加和易发生骨折的一种全身性代谢性骨病。骨质疏松症的治疗分为基础治疗和药物治疗两个方面。近日,在呼和浩特举行的第13次全军内分泌代谢病学术大会上,北京协和医院内分泌科夏维波教授发表了主题演讲,介绍了近来国际上对骨调节信号通路的最新研究结果,这些信号通路在调节成骨及破骨细胞谱系功能、调节骨量和骨重塑等方面发挥了重要作用,其中的一些蛋白分子已成为骨质疏松药物的新靶点。


  OPG/RANKL/RANK系统  


  夏维波说,护骨素(OPG)是被美国和日本的两个研究小组分别独立发现的。OPG蛋白含有380个氨基酸,是一种分泌型糖蛋白,为缺乏跨膜结构域的肿瘤坏死因子-α受体家族成员。RANKL为OPG的配基,人类RANKL的mRNA主要存在于骨骼、骨髓以及淋巴组织中。其在骨骼中的主要作用为刺激破骨细胞分化,维持其活性并抑制其凋亡。而RANK作为RANKL的受体,主要表达于巨噬/单核细胞系。


  据夏维波介绍,动物实验表明,OPG可以通过抑制破骨细胞而逆转骨质疏松,还可通过抑制破骨细胞的生成进而预防骨骼浸润、关节炎和血管钙化。由于体内OPG-RANKL-RANK系统作用广泛,其调控作用还可存在于骨重建、免疫系统及其他未知领域,因而以其为基础的药物作用缺乏骨组织特异性,并且此类药物的效果及毒副作用还需进一步研究及观察。


  Wnt/β2连环蛋白通路


  夏维波谈到,Wnt信号通路在细胞生长、分化、行使功能、凋亡等方面发挥重要作用,该通路通过一系列机制促进骨形成。Wnt可抑制间充质干细胞向脂细胞、软骨细胞等方向分化,而促进其向成骨细胞分化,并促进成骨细胞增殖,抑制成骨细胞凋亡,促进其矿化活性。通过增加OPG/RANKL比例,β-catenin可抑制破骨细胞的发生。


  夏维波介绍,目前国际研究中已经确定了几个潜在的靶点可刺激Wnt/β2连环蛋白通路,促进骨形成,从而可用于骨质疏松的治疗。


  第一个靶点是sFRPs及WIF-1,抑制其可解除对Wnt的抑制。第二个靶点是DKK及硬化蛋白家族,抑制其可使更多的LRP5用于活化Wnt通路。第三,卷曲受体是G蛋白耦联受体家族成员,将其作为靶点可筛选出一些小分子药物与其结合,促进其活化,但目前对于卷曲受体的了解还很少。第四个靶点是GSK3,抑制其可解除β2连环蛋白的磷酸化及降解。如氯化锂为GSK3β的抑制剂,使用4周可使C57BL/6鼠显著增加骨形成率及成骨数量。第五,β2连环蛋白的降解通过泛素/蛋白酶通路介导,抑制这些酶可能增加骨形成,但针对此靶点的治疗可能缺乏骨骼特异性。第六,已知DDK蛋白家族的Dkk1、Dkk2及Dkk4可在生理或者功能上与LRP5/6相互作用,影响Wnt信号。国外研究发现,单克隆中和抗体抗DDK1治疗可减少多发性骨髓瘤鼠模型中的溶骨性骨吸收,增加骨形成。而抗DKK1治疗也可使非骨髓瘤鼠显著地增加股骨骨密度,故DKKs也是骨质疏松症有力的治疗靶点。此外,硬化蛋白是SOST基因的产物,属于糖蛋白DAN家族,由骨细胞特异性表达,可抑制BMP诱导的成骨细胞增殖及异位骨形成。此外,它还可通过与LRP5/6结合而抑制Wnt/β2连环蛋白通路。因此,针对硬化蛋白的阻滞治疗也具有良好的应用前景。


  夏维波指出,近年来,随着基础研究的进展,一些促进骨合成/抑制骨吸收的新药物靶点陆续被发现,而如何进一步提高这些药物的骨组织选择性,从而增强疗效及减少毒副作用则成为值得探索的主要问题。相信随着相关领域研究的深入开展,骨质疏松的药物治疗一定会有更大的突破。


  延伸阅读:


  除上述新通路中的新靶点药物外,其他一些药物也成为骨质疏松治疗的新热点。


  雷奈酸锶(SR) 雷奈酸锶由有机酸及两个稳定的Sr原子组成。体外及体内试验发现,其有明显的抗骨质疏松、减少骨折的作用。目前认为,SR具有促进骨形成和抑制破骨细胞骨吸收的双重作用。SR可能通过CaR依赖的方式增加成骨细胞前体细胞的复制、成骨细胞的分化成熟、Ⅰ型胶原的合成和骨基质的矿化。


  Src抑制剂  c-Src是一种原癌基因,涉及到许多肿瘤的发生及转移过程。它所表达的非受体Src酪氨酸激酶在骨稳态中发挥关键作用,为破骨细胞活化所必需,并且可对成骨细胞的活化进行负调控。而抑制或者敲除c-Src基因可损害破骨细胞功能,抑制骨吸收。


  组织蛋白酶K抑制剂  人类半胱氨酸蛋白酶属于木瓜蛋白酶家族,是肌肉骨骼疾病潜在的药物治疗靶点。目前的研究主要集中于组织蛋白酶S和组织蛋白酶K。前者主要表达于免疫细胞;而后者主要表达于能有效降解细胞外基质蛋白的细胞,特别是破骨细胞,为破骨细胞降解骨基质、行使骨吸收功能所必需。


  他汀类药物  多项研究发现,此类药物对于骨代谢也有一定作用。现有的体外和一些动物实验表明,他汀类药物可通过增加BMP-2介导的成骨细胞的表达而增加骨量。国外研究发现,辛伐他汀可通过调节NF-kappaB通路,减少RANKL而抑制破骨细胞发生。大量证据表明,他汀类药物在体内、体外均有显著的促进骨合成的效应。