張靈莉，劉曉倩，黃曉芹

1 成骨細(xì)胞的起源及其特征

成骨細(xì)胞（Osteoblast,OB）起源于多能的骨髓基質(zhì)中的間充質(zhì)干細(xì)胞。在骨形成中發(fā)揮重要作用，負(fù)責(zé)骨基質(zhì)的合成、分泌和礦化，其功能狀態(tài)與其細(xì)胞形態(tài)密切相關(guān)：新骨形成過程中，OB活躍，胞體較大，立方形或矮柱狀，核呈圓形，胞漿豐富，多偽足，電鏡下可見大量粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，細(xì)胞質(zhì)嗜堿性；成骨功能相對靜止時(shí)，OB轉(zhuǎn)為靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)胞突起逐漸減少甚至消失，形態(tài)變扁平，胞質(zhì)和細(xì)胞器較少，又被稱為骨被覆細(xì)胞[1]。

2 成骨細(xì)胞在造血功能活動(dòng)中的作用

2.1 成骨細(xì)胞是體內(nèi)造血誘導(dǎo)微環(huán)境的重要成分

造血誘導(dǎo)微環(huán)境（hematopoietic inductiv microenvironment,HIM)又稱做“生態(tài)位區(qū)、龕”是指造血器官中造血干、祖細(xì)胞宿居、增殖、分化，造血細(xì)胞賴以生存發(fā)育的“土壤”。一系列的相關(guān)研究證實(shí)：除脂肪細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、網(wǎng)狀細(xì)胞、血竇內(nèi)皮細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)及血管、神經(jīng)以外，OBs也參與了小鼠、大鼠及正常人骨髓內(nèi)HIM的構(gòu)成。Zhang 等[2]發(fā)現(xiàn)，排列在骨表面的N-鈣黏素陽性CD45陰性的梭形成骨細(xì)胞(spindle-shaped N-cadherin-expressing osteoblasts, SNOs)數(shù)目的增加與造血干細(xì)胞（hematopoietic stem cell, HSC）數(shù)目的增加直接相關(guān)，認(rèn)為該細(xì)胞是造血微環(huán)境的組成細(xì)胞。Calvi 等[3]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用甲狀旁腺激素相關(guān)肽增加OBs的數(shù)目，可導(dǎo)致造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞數(shù)目增加。Visnjic[4]等選擇性誘導(dǎo)損傷轉(zhuǎn)基因小鼠的OBs，其骨髓中淋巴系、紅系、髓系的前體細(xì)胞數(shù)量和HSCs的絕對數(shù)量都出現(xiàn)了減少,在去除損傷因素后，OBs重新出現(xiàn)且骨髓造血功能也一并恢復(fù)，這提示成骨細(xì)胞可維護(hù)和調(diào)節(jié)HSCs的數(shù)量以及骨髓造血功能。根據(jù)這些研究成果，研究者們提出在哺乳動(dòng)物骨內(nèi)膜表面有部分HSCs緊靠著OBs，兩者有著密切聯(lián)系，OBs在促進(jìn)骨生長的同時(shí)，也調(diào)節(jié)著HSCs的功能，從而形成造血的“成骨龕”（Osteoblastic niche），這一學(xué)說現(xiàn)今已經(jīng)得到普遍認(rèn)同[2～6]。

有研究顯示[2]，N-鈣粘蛋白表達(dá)于成骨細(xì)胞和靜止期HSCs，由于其能夠促進(jìn)細(xì)胞間相互連接，故推測OBs或能通過N-鈣粘蛋白發(fā)揮對HSCs的錨定作用，并促進(jìn)HSCs轉(zhuǎn)為靜止期。后續(xù)研究顯示，OBs還表達(dá)多種黏附分子將HSCs錨定于“成骨龕”中，如：ICAM-1 、ICAM-3、LFA-1、LFA-3、VCAM-1、PECAM-1等[7]。此外，β-連環(huán)蛋白也被認(rèn)為具有潛在的促HSCs錨定和調(diào)節(jié)其增殖的作用[8]。多條信號通路，如Notch/Jagged,Ang-1/Tie2,Wnt/β-catenin,Ca2+/鈣離子敏感受體(CaR),骨形成蛋白(BMPs),骨橋蛋白(OPN)/β1整合素等，都被認(rèn)為參與了對“龕”的功能調(diào)節(jié)。

綜合上述研究成果，在HSC龕中，OBs一方面通過一些黏附因子將HSCs錨定在龕內(nèi)，維持造血干細(xì)胞的靜息狀態(tài),保持其自我更新,多向分化的干細(xì)胞特性；另一方面又通過分泌一些細(xì)胞因子和基質(zhì)成分來調(diào)控HSCs的增殖和分化。

2.2 成骨細(xì)胞在體外共培養(yǎng)中促進(jìn)造血細(xì)胞增殖、生長

黃曉兵[9]等研究發(fā)現(xiàn)在無外源性細(xì)胞因子參與條件下，造血干/祖細(xì)胞與OBs共培養(yǎng)體系培養(yǎng)后，培養(yǎng)集落形成單位（CFU-C）、高增殖潛能集落形成細(xì)胞（HPP-CFC）及長期培養(yǎng)啟動(dòng)細(xì)胞（LTC-IC）的數(shù)目均高于無OBs共培養(yǎng)體系，其中LTC-IC在經(jīng)骨髓MSC誘導(dǎo)的OBs共培養(yǎng)體系中最高。趙國峰[10]等在低氧條件下微囊化OBs調(diào)控造血干/祖細(xì)胞擴(kuò)增的研究中發(fā)現(xiàn)，低氧下與載成骨細(xì)胞明膠-海藻酸鈉-殼聚糖（GAC）微珠共培養(yǎng)的人臍帶血單個(gè)核細(xì)胞（CB-MNCs）較培養(yǎng)前擴(kuò)增了18.7±1.6倍；CD34+細(xì)胞含量由培養(yǎng)前的2.0%上升到2.5%，細(xì)胞數(shù)擴(kuò)增了23.4±2.0倍；培養(yǎng)集落形成單位（CFU-Cs）產(chǎn)率為培養(yǎng)前的11.6±0.9倍。擴(kuò)增效果顯著優(yōu)于常氧共培養(yǎng)和非共培養(yǎng)體系。同時(shí)析因方差分析結(jié)果表明低氧條件只有在OBs存在時(shí)才對造血干/祖細(xì)胞擴(kuò)增有非常顯著的作用。

2.3 成骨細(xì)胞可分泌造血調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)造血

研究顯示，OBs可以分泌多種造血調(diào)節(jié)因子，如：白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor,LIF)[11]、粒系集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor ,G-CSF)、粒-巨噬系集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,GM-CSF)、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6 ，IL6)、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factorα,TNFα)、c-kit配體（c-kit ligand）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factorβ,TGFβ)[12]；血小板生成素（thrombopoietin,TPO)[13]等。最近研究還發(fā)現(xiàn)[14]，激活OBs的缺氧誘導(dǎo)因子通路，導(dǎo)致紅系細(xì)胞的擴(kuò)增，這一擴(kuò)增伴隨著骨中EPO表達(dá)的增加和腎臟EPO表達(dá)的下降；在OBs缺氧誘導(dǎo)因子通路阻滯因子被破壞的小鼠，骨中EPO表達(dá)為腎臟表達(dá)的6倍之多，并且這些EPO來源于骨中OBs而非軟骨細(xì)胞，這些OBs是血清中EPO水平上升并促進(jìn)紅系造血的原因，提示OBs在EPO產(chǎn)生和紅系造血中具有以往未知的特殊作用。

2.4 成骨細(xì)胞可影響干細(xì)胞的動(dòng)員和移植后歸巢

骨髓中鄰近骨內(nèi)膜的OBs能分泌和釋放基質(zhì)細(xì)胞衍生因子（SDF-1），其唯一受體趨化因子受體-4(CXCR4)被發(fā)現(xiàn)表達(dá)于正常造血干/祖細(xì)胞和多種腫瘤細(xì)胞。常用的干細(xì)胞動(dòng)員因子G-CSF可減少成骨細(xì)胞而增加外周循環(huán)的SDF-1表達(dá)[15]；并能誘導(dǎo)彈性蛋白酶，組織蛋白酶G等蛋白裂解酶，裂解SDF-1N末端信號序列使其失活[16]，從而促進(jìn)HSCs由骨髓動(dòng)員進(jìn)入血液循環(huán)。而升高SDF-1在成骨細(xì)胞表面的表達(dá)，則能促進(jìn)HSCs回歸OBs微環(huán)境，在造血干細(xì)胞移植后歸巢中具有重要作用[17]。

2.5 成骨細(xì)胞與造血系統(tǒng)疾病

近年來研究顯示，OBs數(shù)量及功能的異常與一些造血疾病的發(fā)生發(fā)展也有密切的聯(lián)系。如急性髓系白血?。ˋML）中，骨形成標(biāo)志物骨鈣素(osteocalcin,OCN)的血清水平降低、CD45－基質(zhì)細(xì)胞的OCN mRNA水平降低，骨前體細(xì)胞及沿骨內(nèi)膜分布的OPN陽性細(xì)胞均減少，導(dǎo)致礦化骨嚴(yán)重丟失；而惡性基質(zhì)細(xì)胞中抑制OBs功能的趨化因子3(CCL-3)mRNA水平顯著升高[18]。AML患者血清中由OBs分泌的OPN高表達(dá)，而較高表達(dá)OPN 的患者總生存率下降[19]。靶向敲除動(dòng)物骨前體細(xì)胞的Dicer1核酸內(nèi)切酶，則會(huì)出現(xiàn)成骨分化的異常，并引起骨髓增生異常綜合癥（MDS）樣改變和繼發(fā)AML[20]?；蛭㈥嚵醒芯匡@示MDS患者的骨髓基質(zhì)細(xì)胞中一些與OBs密切相關(guān)的基因出現(xiàn)表達(dá)異常[21]，MDS患者骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化功能也有不同程度的損傷[22]。

γ射線輻射損傷后，小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨潛能明顯降低,同時(shí)體內(nèi)OBs數(shù)量明顯減少,“成骨龕”位顯著縮小[23]。

3 傳統(tǒng)藥物在成骨細(xì)胞造血調(diào)控中的干預(yù)作用

有研究顯示[24]，人參總皂苷（TSPG）能夠提升OBs分化轉(zhuǎn)錄因子-核心結(jié)合蛋白因子2（RUNX2）蛋白的表達(dá)水平，且在12.5-50 mg﹒L-1濃度范圍內(nèi)呈劑量依賴關(guān)系；在加入25、50和100 mg﹒L-1TSPG誘導(dǎo)的OBs條件培養(yǎng)液的造血祖細(xì)胞集落培養(yǎng)體系中發(fā)現(xiàn)集落數(shù)均明顯增加，其中50mg﹒L-1TSPG誘導(dǎo)的條件培養(yǎng)液提高造血祖細(xì)胞集落生長的作用最明顯，CFU-E，BFU-E 和CFU-GM集落提高率分別為(28.1±3.1)% ，(32.3±2.7)%和(26.0±1.9)%明顯高于未經(jīng)誘導(dǎo)的對照( P＜0.05，0.01)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)經(jīng)不同濃度TSPG誘導(dǎo)后的成骨分化的hMSCs其造血生長因子GM-CSF、IL-3和SCF在條件培養(yǎng)液的含量均有不同程度的提高。可見TSPG能夠通過上調(diào)RUNX2蛋白表達(dá)誘導(dǎo)hMSCs向成骨細(xì)胞分化，同時(shí)增強(qiáng)成骨分化的MSCs支持造血的能力。

綜上所述OBs是骨髓內(nèi)HIM和HSCs生態(tài)位區(qū)至關(guān)重要的組成部分，可分泌多種細(xì)胞因子，粘附分子，經(jīng)多個(gè)信號通路調(diào)節(jié)造血干/祖細(xì)胞的自我更新、分化、分裂，在正常和造血系統(tǒng)相關(guān)疾病中具有重要作用。許多傳統(tǒng)藥物（當(dāng)歸、人參、黃芪、四物湯等）可經(jīng)多渠道干預(yù)正常和病理情況下的造血已是不爭的事實(shí)，OBs是否是該作用靶點(diǎn)的研究幾近空白，值得關(guān)注。