骨质疏松机制和治疗药靶课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-3-13,#,骨质疏松的机制,和治疗药靶,骨质疏松的机制 和治疗药,1,一、破骨细胞与骨头吸收,破骨细胞来源于,造血干细胞,，与,单核细胞和巨噬细胞相,系密切。,M-CSF:,巨噬细胞,集落刺激因子,RANKL:,破骨细胞分化因子,CTR:,降钙素,(,calcitonin,),受体,TRAP:,抗酒石酸酸性磷酸酶,RANKL,是破骨细胞生成的关键因子,一、破骨细胞与骨头吸收破骨细胞来源于造血干细胞，与单核细胞和,2,破骨细胞的生成,从破骨细胞前体分化成多核的破骨细胞主要依赖于,RANKL,结合到破骨细胞中的受体,RANK,上，激活破骨细胞,RANKL,（,receptor activator of NF-B ligand,）：,TNF,家族成员，起巨噬细胞集落刺激因子作用，,RANKL,在成骨细胞,、骨髓基质细胞，以及,T,和,B,淋巴细胞中表达,RANK,:RANKL,受体,OPG:RANKL,的可溶性受体，起抑制信号作用,破骨细胞的生成从破骨细胞前体分化成多核的破骨细胞主要依赖于R,3,RANK 信号通路,RANK 有三个TRAF结合基序，可,募集,6种TRAF蛋白,基序1募集TRAF6,激活6条主要的信号通路（Akt,NFATc1,NF-B,JNK,ERK and p38)，,涉及,破骨细胞的分化,、功能和存活,，,其功能类似于TNF,和,IL-1,，与免疫应答有关,基序,2,和,3,与那个,TRAF,结合还不是很清楚，都能激活,NF-KB,，基序,2,还激活,P38,，这两个基序,涉及破骨细胞生成,，是治疗骨质疏松的靶点。,RANK,还含有一个,IVVY,基序，结合与,TRAF,无关的信号蛋白（？），介导,Rac,的激活，,涉及破骨细胞骨架构架和破骨细胞谱系的定型，,是治疗骨质疏松的靶点。,c-Src,TAB2,TAK1,TAB1,NFATc1,在破骨细胞前体中表达，是破骨细胞生成的重要调节者,TRAF:,肿瘤坏死困子受体相关,因子,NFATc1:,T,细胞,激活核因子,c1,RANK 信号通路RANK 有三个TRAF结合基序，可募集6,4,NFATc1,破骨细胞,分化的,主要转录因子,成骨细胞分泌的,RANKL,和巨噬细胞集落刺激因子,(M-CSF),，在巨噬细胞前体中，激活,Fos,的表达，后者又介导,破骨细胞分化,的主要调节者,-T,细胞激活核因子,C1(NFATc1),的表达,，诱导破骨细胞分化,。,NFATc1,可诱导破骨细胞表达的基因有：,抗,酒石酸酸性磷酸酶（,TRAP,）,组织蛋白酶,K,（,cathepsin K,）,氯,离通道,7,（,Clcn7,）,MMP-9,ephrinB2,NFATc1破骨细胞分化的主要转录因子成骨细胞分泌的RANK,5,RANKL/RANK/OPG,系统,RANKL/RANK/OPG系统,6,Wnt,信号与骨吸收,Wnt5aRor2,信号是破骨生成的重要信号，,Wnt5a,从成骨谱系细胞中分泌，结合成破骨细胞前体细胞上的,Ror2t,和其受体复受体上，激活,Jnk,，以致,cJun,募集到,RANK,启动的,SP1,上，促进,RANK,的表达，增强,RANK,诱导的破骨细胞的生成。而,GST-sRor2,是抑制骨形成。,非经典的,Wnt,信号能提高,RANKL,的水平，能促进骨吸收,Wnt信号与骨吸收Wnt5aRor2 信号是破骨生成的重要,7,破骨细胞的激活,RANKL,结合到,RANK,后，激活一些关键的转录因子和酶,，,促进破骨细胞的分化、增值、多核化、激活和存活，深入诱导骨吸收。,破骨细胞在激活后，在,整合素,v3,的帮助下，破骨细胞粘附在骨表面，形成一个封闭区，质子泵,和氯离子通道,打开，产生高酸性的微环境，催化破骨细胞,酶,cathepsin K,的,活性,，降解胶原，分解骨头。,整合,素结合到骨表面上，,激活整合素依赖性蛋白激酶,Src,激酶,信号。,破骨细胞的激活RANKL结合到 RANK后，激活一些关键的转,8,二、成骨细胞与骨形成,成骨细胞来源于,间质干细胞,(MSCs),成骨细胞生成涉及,核心,转录因子,Runx2,Osteopontin:,骨桥蛋白,Osteocalcin:,骨钙素,Sclerostin:,硬骨,素,DMP-1,：牙本质基质蛋白,I,COll I:,胶原蛋白,I,TNAP,：组织非特异性碱性磷酸酶,二、成骨细胞与骨形成成骨细胞来源于间质干细胞(MSCs)成,9,Runx2,是成骨形成必需的转录因子,在,I,型胶原蛋白弱表达的前成骨细胞中，可以检测到,Runx2,的表达，然而在表达,骨钙,素,(OC),的成熟成骨细胞中，,Runx2,的表达下降,。随着成骨细胞转化成能表达,CD44,DMP1,和,MEPE,的,骨细胞，,硷性,磷酸酶降低，而,OC,升高。,Runx2,的表达和转录活性受成骨细胞分化过程中的多种蛋白质严格调节。,Runx2,是骨形成过程中成骨细胞分化、基质产生和矿化必需的转录因子,Col1A1:,胶原,1,型蛋白,1,ALP:,碱性磷酸酶,OPN:,骨桥,蛋白,BSP:,骨唾液酸蛋白,OC:,骨钙素,MEPE:,细胞,外磷糖蛋白,基质,DMP1:,牙本质基质酸性磷蛋白,Runx2 是成骨形成必需的转录因子在I型胶原蛋白弱表达的,10,剌激成骨细胞分化的,生长因子,两个生长因子家族刺激成骨细胞从,MSCs,分化，它们都,能,调节,Runx2,的表达,Wnt,TGF,家族,剌激成骨细胞分化的生长因子两个生长因子家族刺激成骨细胞从MS,11,Wnt,信号通路,-,catenin,依赖性经典通路,-,catenin,非依赖性非经典,通路,PCP:,平面,细胞极性,Wnt信号通路-catenin 依赖性经典通路-cate,12,DDK1,抑制,Wnt,信号,-catenin,稳定化后，转移到核，与,TCF,结合，促进基因表达，这些基因包括：,cyclin,D1,c-myc,c-jun,VEGF,、,Runx2,、,Osx,，以及一些与细胞生长相关的生长因子，如：,TGF-,等,DKK1,能竞争性结合到,LRP5/6,，使后者与,Kremen,结合而失活，导致形成,-catenin,降解复合物，,CKI,和,GSK3,磷酸化,-catenin,，使,-catenin,通过,泛,素途经被解降。,DDK1抑制Wnt信号-catenin 稳定化后，转移到核,13,Wnt 3a,、,5a,、,7b,和,10b,等,Wnt,分子与,Ihh,共同捉进成骨细胞的分化,DKK1,抑制成骨细胞生成，使发育过程向脂肪生成方向发展。,-catenin/TCF1,通过诱导骨头主要发育蛋白,Runx2,表达，承担,促进早期成骨细胞谱系的义务，而,DKK1,通过,Wnt,信号通路抑制,Runx2,表达,Runx2,促进,次级,骨头发育主要转录因子,Osterix(Osx,),的转录活性（旁边标注的是普系特异性的表型标记物）,激活,Wnt,信号通路,，能上调,OPG,表达，抑制,RANKL,表达,Wnt,信号调节成骨细胞生成,Wnt 3a、5a、7b 和10b 等Wnt分子与 Ihh,14,非经典,Wnt,通路 通过,Ca2+-CaMkII-,TAK1-TAB2-NLK,信号抑抑制,PPAR-,的转录活性，促进成骨细胞生成，,Wnt5a,激活,NLK,，生成一个共抑制复合物，使,PPAR-,失活，,非经典,Wnt,通路与成骨细胞,生成,非经典 Wnt 通路 通过Ca2+-CaMkII-TAK1-,15,TGF-,家族信号通路,经典,Smad,依赖的,TGF-,信号，,TGF-,首先结合到,II,型受体,(R-II,),和,I,型受体,(R-I),然后转导到,Smads,，,激活的,Smads,2/3,与,Smad4,形成复合物，然后转入核，激活转录，启动,Runx2,基因表。,Smad7,能破坏激活的,Smad2/3,与,Smad4,形成复合物。,非,Smad,依赖性,TAK1,信号通路也调节骨形成。,TGF-,能调节,Runx2,和,osterix,表达,PTH,结合激活,PTH1R,，刺激几个下游效应子，驱动,t PTH1R-TGF,RII,复合物的内化，降低,TGF-,和,PTH,信号，,CREB,介导成骨细胞中的,PTH,信号。,TGF-家族信号通路经典Smad依赖的TGF-信号，,16,BMPs,属于,TGF-,超级家族,Smad,依赖的,BMP,信号，,BMP,结合到,R-II,和,R-I,，然后信号转导至,Smads,，激活的,Smads1/5/8,与,Smad4,形成复合物，转移到核，启动靶基因表达。,Neogenin,调节,BMP,受体的联系和,Smad,1/5/8,信号。激活的,Smads,调节成骨细胞中转录因子和转录共活化因子,(Dlx5,Runx2 and Osx,),的表达。,Smad6,结合,I,型,BMP,受体，抑制,Smad1/5/8,的,激活。,非,Smad,依赖的,TAK1,信号通路也调节骨形成。,BMPs,和,Wnt,信号相互作用影响骨的形成，,BMPRIA,信号上调,Sost,表达，主要通过,Smad,依赖的信号，而它又通过,Smad,依赖和非,Smad,依赖,的,信号,上调,DKK1,，,Sost,和,DKK1,都能抑制经典 的,Wnt,信号，导致骨质降低。,BMPs 属于TGF-超级家族Smad依赖的BMP信号，,17,三、骨细胞,形态类似于神经细胞，有长的树枝状突出的管道，在骨细胞之间连接成网络，形成感应网络,骨细胞能表达许多可以调节磷盐的因子，在基质的矿化过程中起着重要的作用,骨细胞能分泌,硬骨,素（,sclerostin,），是,Wnt,信号通路的抑制剂，可抑制成骨细胞分化和骨形成,骨细胞能通过,TGF-B,降低,RANKL,的表达抑制骨,吸收,骨细胞在所有的骨头细胞中占,90%,，分散在矿化的基质中。是最终分化的成骨细胞,骨细胞能沿着树枝极化到骨表面，并与成骨细胞和骨衬细胞接触，感应微裂缝、裂纹和机械负荷丧失，触发破骨细胞分化。凋亡的骨细胞可能分泌一些因子达到骨表面诱导破骨细胞分化,。,三、骨细胞形态类似于神经细胞，有长的树枝状突出的管道，在骨细,18,四、骨头重构的三个阶段,在启始阶段，开始于造血前体,细胞的募集，,成骨细胞谱系表达,RANKL,，诱导破骨细胞分化,，形成多核,破的骨细胞，吸收骨头,转换阶段，以骨头吸收到骨头形成为标志，通过偶合因子开启,，,这些因子可以是可扩散的因子、膜,结合,分子，或,骨基质,内含有的因子,终止阶段，由于成骨细胞的骨形成活性，确保成骨细胞在吸收陷窝内填充，而且，成骨细胞扁平化形成新骨头表面的骨衬细胞层,3,周,3,月,四、骨头重构的三个阶段在启始阶段，开始于造血前体细胞的募集,19,启始阶段,早期 的始发阶段，破骨细胞前体的募集,在骨表面上骨衬细胞下，破骨细胞分化,转换阶段,(c),多核的破骨细胞进行骨吸收，诱导成骨细胞分化。,(,d,),破骨细胞在骨,吸收陷窝内凋亡,终止阶段,(e),成骨细胞生成和骨细胞的产生,(,f),进入静态,启始阶段,20,骨重构发生于对不同剌激的响应：骨微裂、失去机械负荷、低血钙、激素和细胞因子变化等,骨细胞定位并响应,刺激,，刺激表面的,骨髓,基质细胞,、,骨血管,内皮细胞,、,成骨细胞,分泌,RANKL,和一些,趋化因子，,募集破骨细胞前体，,触发破骨细胞,分化。,RANKL,等介导破骨细胞分化，然后，破骨细胞通过整合素,avb3,与骨基质上的玻连蛋白、粘连蛋白和骨桥蛋白相互作用,。,启始阶段,骨重构发生于对不同剌激的响应：骨微裂、失去机械负荷、低血钙、,21,过渡阶段,在过渡阶段，骨吸收的破骨细胞刺激成骨细胞前体分化，在骨吸收陷窝处激活骨的形成。随着骨形成的激活，破骨细胞的骨吸收停止，破骨细胞通过,Bim/caspase-3,依赖