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PCR测定的成骨分化相关基因（ALP、BSP、OPN等）汇总
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1. 成骨细胞调控的骨形成： 成骨细胞在骨骼形成中起重要作用，该过程由三个步骤组成：①增殖：成骨前细胞数量的增加；②分化：成骨前细胞成熟的过程成骨细胞；③基质矿化作用：成熟的成骨细胞形成新的骨基质 2. 成骨特异性基质蛋白 成骨特异性基质蛋白主要包括碱性磷酸酶（ALP）、骨唾液蛋白（BSP）、骨钙素（OCN）、骨桥蛋白（OPN）、I型胶原（COL I）。成骨细胞表型是分两个阶段特异性获得的。在第一阶段，细胞增殖并且基质成熟。与骨细胞表型有关的特定蛋白质，例如在第10到15天的细胞增殖和基质成熟过程中检测到碱性磷酸酶（ALP）。在第二阶段基质矿化并表达成骨后期标志物，比如10–15天至25–30天表达骨钙蛋白（OCN）最后，多种合成代谢信号通路积极参与控制骨形成，例如BMP，Wnt和Runx2通路。 碱性磷酸酶（ALP）活性是最广泛认可的成骨细胞活性标记。它是成骨细胞表型和成骨细胞分化的典型蛋白质产物。ALP 由在活性位点含锌的同型二聚金属酶组成，ALP水解多种磷酸盐化合物（例如ATP），将产物（特别是无机磷酸盐）释放到细胞外基质中，影响Pi稳态。细胞外基质中还含有其他钙依赖性蛋白，基质囊泡利用Pi引发细胞外基质钙沉积物的晶体成核，从而导致羟基磷灰石的形成。通常，ALP活性的出现代表成骨细胞生成的早期表型标记。 各种蛋白质的复杂网络参与成骨的调节。骨唾液蛋白（BSP）在ALP表达后出现，位于矿化基质中，可以在体外促进羟磷灰石矿化的成核作用，并增加钙的结合及钙结节的形成。骨钙素（OCN）出现在成骨细胞分化的末期，可以与Ca2+结合以调节钙离子稳态和骨骼矿化。OCN缺陷小鼠的骨形成甚至增加，暗示OCN是晚期成骨细胞标志物，但并不代表骨矿化程度。BSP和OCN的表达分别代表成骨细胞分化的中晚期。骨桥蛋白（OPN）是成骨细胞和破骨细胞产生的骨基质中较丰富的非胶原蛋白之一，可以有效刺激成熟破骨细胞的破骨细胞生成和吸收活性。此外，I型胶原（COL I）是一种细胞外基质蛋白，可刺激成骨细胞粘附和分化。 3. 成骨相关转录因子 间充质干细胞的成骨分化受多种转录因子的调节，例如Runt相关转录因子2 /核心结合因子α1（Runx2 / Cbfa1）和osterix（Osx）。Runx2 / Cbfa1和Osx对于调节负责成骨特异性基质蛋白（包括ALP，COL I，BSP，OCN，OPN）基因的表达至关重要，并最终刺激骨骼结节矿化。 转录因子核心结合因子α1（Cbfa1）对胚胎形成过程中的骨形成至关重要，并且是骨分化的关键介体。最近的研究表明，Cbfa1的表达与成骨细胞从增生表型向分化表型的转变有关。然而，成骨细胞谱系细胞中Cbfa1的过度表达并不一定会导致成年骨骼中骨形成的实质性增加，但在体外可以促进破骨细胞的分化，并且在体内可以通过增加RANKL表达促进骨吸收。 与Runt相关的转录因子2（Runx2）是成骨细胞表型的中央控制基因。Runx2是一种重要的成骨转录因子，可以与成骨基因启动子区域的成骨细胞特异性顺式作用元件（OSE）2结合。有证据表明Runx2在成骨细胞分化中的重要性已得到证明， Runx2基因的一个拷贝被破坏会导致颅骨发育不良，而小鼠内Runx2基因的敲除会阻止成骨细胞的发育。 Osterix（Osx，也称为Sp7）是一种新型的含锌指的成骨细胞特异性转录因子，对成骨细胞增殖，分化和骨形成至关重要。Osx蛋白调节许多特定的成骨细胞分化标记物的表达，包括Runx2和Osteonectin（ON）。遗传研究表明，Osx是成骨细胞分化信号通路中Runx2的下游基因。 间充质干细胞可分化为成骨细胞，脂肪细胞，软骨细胞，成肌细胞和成纤维细胞。核受体PPAR-γ是成脂分化的主要调节因子，CCAAT-增强子结合蛋白-β（C/EBP-β）是在诱导成脂分化后激活的主要转录因子。PPAR-γ和C/EBP-β的激活有利于间充质干细胞成脂向分化。而PPAR-γ缺失可导致成骨细胞分化增加和骨小梁体积增加。因此，抑制间充质干细胞成脂向分化可能诱导其成骨向分化。 参考文献：https://doi.org/10.1016/j.lfs.2016.01.024 |
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