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cGMP在调节NO对破骨细胞功能中的作用机制目前仍不十分清楚。有学者发现NO能通过激活可溶性的鸟甘酸环化酶,从而使破骨细胞内的cGMP水平升高。Howard研究发现合成NO的物质能提高分离培养的小鸡破骨细胞中cGMP水平[11]。Stern和Diamond[12]也证实了硝普钠提高了小鼠破骨细胞的cGMP水平,而不是cAHP水平。然而,MacIntyre等[10]发现cAMP的类似物对破骨细胞介导的骨吸收作用并无明显的作用,因此认为cAMP并不参与NO对破骨细胞功能的抑制作用。Moncada等[13]提出对破骨细胞的抑制作用不是通过cGAP、cGMP和细胞内钙水平的提高来实现,而可能是NO直接抑制基质粘附分子,特别是整合素(intergrin)αⅤβ3的表达,从而抑制破骨细胞与骨面附着,抑制骨的吸收;或是NO直接或间接经过激酶或其他蛋白如Kinesin作用于细胞骨架,来抑制破骨细胞的骨吸收作用。
3 NO与成骨细胞
Ralston等[14]通过测定成骨样细胞中NO的分解产物亚硝酸盐的含量,发现骨组织中除了破骨细胞外,正常未受刺激的成骨细胞也能生成少量的NO。目前研究发现成骨细胞中也存在有cNOS,cNOS能合成相对低浓度的NO刺激成骨细胞的增殖[15]。Hukkanen等[16]利用RT-PCR技术,还发现未受刺激的ROS17/2.8和MC3T3-E1等成骨细胞样细胞中都表达有低水平的iNOS的活性。 研究证实NO是细胞因子调节成骨细胞的一种重要的效应因子,细胞因子调节通道在维持正常生理性骨质,调节成骨细胞的增殖过程中的作用与NO的生成有关。炎性细胞因子如IL-1、THF-α和IFN-γ的刺激能促进成骨细胞生成NO,NO将通过自分泌的方式抑制成骨细胞的增殖。Riancho等[15]报道向钙性激素PTH和1,25(OH)2D3或人重组IL-1β(10μg/ml)、TNF-α(25ng/ml)和IFN-γ(100μg/ml)单独作用时并不能明显改变NO的生成。然而,联合三种以上剂量的细胞因子则能明显地增加NO的生成和cGMP的合成。细胞因子的刺激作用要受到亚胺环已酮、白放线菌素-D、地塞米松和NOS抑制剂L-NG-单精氨酸(L-NMMA)的抑制。实验发现细胞因子的刺激作用和上述几种抑制剂的抑制作用经过了一定时间的延迟,这意味着细胞因子刺激合成的NO依赖于新生成的NOS,而不是激活原有的NOS。因此,成骨细胞生成NO很可能是通过诱生型NOS途径来实现的。 NO对成骨细胞功能的调节同它对破骨细胞的作用一样,也具有双重性。由诱生型NOS生成的高浓度的NO将抑制成骨细胞的骨形成功能,高浓度的NO一方面抑制成骨细胞的增殖和分化[14,15],另一方面还显著抑制成骨细胞碱性磷酸酶的活性和抑制成骨细胞合成骨钙素等骨基质蛋白[15]。相反,由原生型NOS生成的低浓度的NO在调节正常成骨细胞的增殖和调节雌激素对骨形成中具有一定的促进作用[14],正常生理条件下,成骨细胞的增殖及其骨基质蛋白分泌的功能依赖于少量的NO的存在。Ralston等[15]发现成骨细胞的培养基中加入细胞因子后,cGMP的水平明显升高,而对照组和加入向钙性激素的细胞培养基中无类似改变。因此,他们认为成骨细胞中NO的作用与其它细胞相似,也是通过刺激可溶性鸟苷酸环化酶,促进cGMP的合成来实现的。 NO除了在成骨细胞和破骨细胞中作为一种细胞内的信号分子,来调节钙和细胞因子的作用效应外,还介导成骨细胞与破骨细胞之间的细胞间信号传递。成骨性细胞生成的NO很可能是破骨细胞骨吸收作用的重要调节因子,特别是在释放炎性骨吸收细胞因子的病理条件下[17]。但也有学者认为破骨细胞的功能调节与成骨细胞合成的细胞因子无关,而可能是通过骨髓中邻近破骨细胞的内皮细胞合成NO来调节破骨细胞的活性[10]。
4 NO与机械应力作用下的骨改建
机械应力在骨改建的过程中起着重要的作用。骨作为一种生物硬组织,始终受到机械应力的影响。在缺乏机械应力刺激,如长期制动或失重情况下,骨的形成受到抑制,骨的吸收加快。然而,骨组织细胞如何将受到的机械应力刺激转导为细胞内生化信号的分子机制,目前仍是一个未解决的问题。
责任编辑:姚红祥 |