作者：中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院  陳曾

    了解骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生機(jī)制是治療骨質(zhì)疏松癥及其相關(guān)疾病的必要因素。研究表明，2007年新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子chemerin及其受體CMKLR1在BMSCs分化成成骨細(xì)胞或者脂肪細(xì)胞的過程中起著決定性作用。因此，控制chemerin在受體水平的信號通道，可能是一個(gè)治療系統(tǒng)性和局灶性骨吸收、骨量丟失的一個(gè)有效途徑，特別是抑制骨髓細(xì)胞脂肪化是開發(fā)抑制骨量丟失的新藥的一個(gè)根本性策略，為開辟骨研究和新藥物開發(fā)提供新途徑。為此，本文就chemerin與骨質(zhì)疏松癥的關(guān)系做簡要的綜述。

    chemerin的概述

    chemerin的發(fā)現(xiàn)

    chemerin的受體，CMKLR1的發(fā)現(xiàn)要早于chemerin.1996年Owman等人通過PCR技術(shù)從人類B淋巴細(xì)胞文庫中鑒定出與趨化物受體高度同源的新cDNA序列，命名為CMKRL1.通過Northernblot技術(shù)檢測，該基因主要表達(dá)于脾臟、胸腺、淋巴結(jié)以及骨髓細(xì)胞中。由于沒有找到它的配體，CMKRL1被長期認(rèn)為是孤兒受體。1997年Nagpal等人在用他扎羅汀治療牛皮癬時(shí)發(fā)現(xiàn)一段新的cDNA序列，命名為他扎羅汀誘導(dǎo)基因2.

    直到2003年Wittamer等在人卵巢癌繼發(fā)腹水中分離純化得到TIG2,并證明其是Owman等人發(fā)現(xiàn)的CMKRL1的天然配體。直到2004年才有報(bào)道TIG2是白細(xì)胞的趨化因子，并正式命名為Chemerin.2007年Bozaoglu等首次實(shí)驗(yàn)證明chemerin是一種細(xì)胞因子。隨后2008年，先后有研究報(bào)道chemerin與CCRL2和GPR1均表現(xiàn)高親和的結(jié)合能力，提示除了CMKLR1,CCRL2和GPR1都是chemerin的受體，但3個(gè)受體介導(dǎo)的功能不盡相同。迄今研究顯示，chemerin的表達(dá)水平與炎癥、肥胖和代謝綜合征發(fā)病有著重要的關(guān)系。

    chemerin的結(jié)構(gòu)

    人類chemerin含有163個(gè)氨基酸，相對分子質(zhì)量為18486Da.其基因定位于染色體7q361.由6個(gè)外顯子和5個(gè)內(nèi)含子組成。Chemerin基因在體內(nèi)可以表達(dá)出一種具有低活性的復(fù)合蛋白，即前體prochemerin,經(jīng)細(xì)胞外蛋白酶水解作用，prochemerin可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈呋钚缘腸hemerin蛋白。Chemerin主要表達(dá)在白色脂肪組織、肝、卵巢等組織中，但近來研究證實(shí)其在骨組織中也有較高表達(dá)。

    chemerin的主要生理作用

    脂肪因子Chemerin是一種多靶器官、多功能的蛋白，其具有多樣的生物特性。就目前研究來看chemerin具有以下主要特性。

    chemerin與炎癥反應(yīng)：chemerin是一種與G蛋白受體CMKRL1相互作用的一種趨化蛋白。研究發(fā)現(xiàn)在小鼠模型中chemerin通過蛋白酶解反應(yīng)擁有強(qiáng)力的抗炎作用。其受體CMKRL1可以募集和遷移相應(yīng)的抗原呈遞細(xì)胞（主要是巨噬細(xì)胞），通過細(xì)胞因子chemerin的趨化作用，攜有CMKRL1的巨噬細(xì)胞能夠遷移到炎癥部位，進(jìn)而發(fā)揮其抗炎作用，并且血漿chemerin水平與炎癥反應(yīng)程度呈正性相關(guān)。

    chemerin與肥胖：一個(gè)肥胖患者，它的脂肪細(xì)胞增多，形成大量的脂肪組織，而且這些脂肪組織在細(xì)胞水平及分子水平都發(fā)生系統(tǒng)性代謝及炎癥方面的改變。有關(guān)研究認(rèn)為chemerin對脂肪的區(qū)域性的分配，尤其是內(nèi)臟脂肪有著重要的調(diào)控作用，從而對代謝紊亂性肥胖有著潛在的關(guān)系。

    chemerin與糖尿?。貉芯堪l(fā)現(xiàn)重組人chemerin及重組鼠chemerin可明顯促進(jìn)3T3-L1細(xì)胞胰島素**的糖攝取。此外，chemerin可激活p38絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、NF-kB、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）-1/2,抑制ERK可阻止chemerin誘導(dǎo)的胰島素抵抗。胰腺β細(xì)胞中chemerin、cmklrl信號通路可能成為糖尿病治療的新治療靶點(diǎn)。

    脂肪細(xì)胞與骨質(zhì)疏松癥

    有人認(rèn)為骨質(zhì)疏松癥就是骨的“肥胖”造成的，各種原因引起骨量減少，往往會(huì)伴隨骨髓脂肪細(xì)胞的增加。骨髓脂肪細(xì)胞作為一個(gè)潛在的調(diào)控系統(tǒng)可以影響成骨細(xì)胞-破骨細(xì)胞在骨重建過程中的作用。骨髓脂肪細(xì)胞的作用主要體現(xiàn)在可以分泌相關(guān)脂肪因子促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化，并且抑制胞內(nèi)成骨信號的表達(dá)，從而影響骨重建。

    在1998年Klein、2002年Yokota、2010年Shanmugam等人分別首次報(bào)道leptin、adiponectin、chemerin等脂肪因子與骨礦密度存在相關(guān)性并且直接或間接的參與骨代謝活動(dòng)。研究表明瘦素可以影響骨髓基質(zhì)細(xì)胞分化促進(jìn)成骨細(xì)胞生成，同時(shí)抑制破骨細(xì)胞，使骨量增加。已知性激素的缺乏可以促發(fā)并且加重骨質(zhì)疏松，而leptin可能還是性腺與骨量之間的調(diào)節(jié)因子。其通過與下丘腦受體結(jié)合，調(diào)節(jié)下丘腦—垂體—性腺軸，間接調(diào)節(jié)骨生成。

    許多研究顯示adiponectin尤其是高分子的多聚體（HMW）在骨代謝過程中有著一定調(diào)控作用，研究發(fā)現(xiàn)在全身脂聯(lián)素灌服處理牙周炎小鼠模型后，牙槽骨骨量丟失明顯減少，破骨細(xì)胞的活性及炎癥細(xì)胞的趨化能力明顯減弱。這充分說明了脂聯(lián)素具有抑制破骨細(xì)胞生成的作用。由此看來脂肪因子與骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生發(fā)展有著重要的關(guān)系。

    chemerin與骨質(zhì)疏松癥

    chemerin與BMSCs

    目前骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病確切機(jī)制仍不十分明了，但是大量的研究表明，從細(xì)胞水平來看，保持正常骨量主要取決于骨髓間充質(zhì)細(xì)胞（BMSCs）的分化。從骨的形成過程可以看出，骨同體內(nèi)其他器官一樣具有發(fā)育、增齡、衰老的過程和受損后的再生能力，在這些過程中間充質(zhì)干細(xì)胞BMSCs發(fā)揮起始和主導(dǎo)作用。衰老的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞同老齡骨質(zhì)疏松患者骨形成減少間的關(guān)系便成了研究的重點(diǎn)。

    這些BMSCs是具有分化多樣性的，在相關(guān)信號通路的調(diào)節(jié)下可以分化成成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等。正常狀態(tài)下，BMSCs脂肪化和成骨化之間的平衡態(tài)是傾向于向成骨細(xì)胞分化從而促進(jìn)骨組織的形成。但是在某些疾病狀態(tài)下，比如骨質(zhì)疏松癥，這種平衡態(tài)就會(huì)轉(zhuǎn)向脂肪分化，從而進(jìn)一步加重骨骼骨量的丟失，最終形成骨質(zhì)疏松。BMSCs最終分化形態(tài)需要靠細(xì)胞外的一些信號分子來調(diào)控，比如維生素D、雌激素就能夠很好的抑制BMSCs脂肪分化，促進(jìn)成骨分化。

    研究發(fā)現(xiàn)leptin、adiponectin等脂肪因子能夠誘導(dǎo)BMSCs成骨分化，還能抑制脂肪分化。2010年Shanmugam等人首次報(bào)道chemerin能夠影響骨髓間充質(zhì)細(xì)胞成骨分化，我們考慮chemerin跟leptin、adiponectin等脂肪因子一樣，直接或間接的參與了骨代謝過程，從而與骨質(zhì)疏松癥有著一定潛在的關(guān)系。

    為了探索chemerin/CMKRL1信號通路對BMSCs成脂分化的影響，Shanmugam等人研究發(fā)現(xiàn)Chemerin與其同源受體CMKLR1、CCRL2在前成骨細(xì)胞7F2和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞或者脂肪細(xì)胞分化過程中起決定因素。Chemerin的表達(dá)和分泌促進(jìn)這些細(xì)胞向脂肪細(xì)胞發(fā)生分化。利用RNAi技術(shù)基因沉默Chemerin或CMKLR1阻礙脂肪細(xì)胞分化、克隆擴(kuò)增以及BMSCs的增殖。與之相反，Chemerin或CMKLR1的基因沉默將增加成骨細(xì)胞骨相關(guān)活性基因的表達(dá)以及促進(jìn)礦化作用。脂肪轉(zhuǎn)錄因子PPARγ的過表達(dá)能夠誘導(dǎo)Chemerin的分泌來補(bǔ)救基因沉默的負(fù)面影響。值得注意的是，PPAR-γ與Chemerin之間相互作用關(guān)系的建立有利于揭示Chemerin在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成脂或者成骨分化中作用機(jī)制。因此以chemerin/CMKRL1信號通路作為研究目標(biāo)，可能會(huì)為骨質(zhì)疏松癥的治療提供一個(gè)新途徑。

    chemerin與HSC

    骨質(zhì)疏松癥及其他骨量丟失疾病是由于骨轉(zhuǎn)換代謝失常，骨吸收高于骨重建，從而導(dǎo)致骨微觀結(jié)構(gòu)改變，骨量減少。正常骨量的維持需要成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的協(xié)調(diào)作用，保證骨形成與骨吸收達(dá)到代謝平衡。成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞分別由骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和骨髓造血干細(xì)胞***分化而來，引起骨量丟失的骨代謝疾病比如骨質(zhì)疏松癥一般都與骨吸收相對性提高有關(guān)，因此抑制破骨細(xì)胞生成可能會(huì)對骨質(zhì)疏松癥導(dǎo)致的骨量丟失產(chǎn)生潛在的治療效果。

    脂肪因子Chemerin是一種分泌蛋白，具有調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、免疫功能以及腫瘤的演化等多種生物特性。研究發(fā)現(xiàn)chemerin及其受體CMKRL1可以調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）成脂分化和成骨分化。

    研究發(fā)現(xiàn)造血干細(xì)胞表達(dá)chemerin和CMKLR1mRNA,并將chemerin蛋白分泌到細(xì)胞外的培養(yǎng)基中。在誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的培養(yǎng)基中加入chemerin抗體，顯著抑制造血干細(xì)胞向破骨細(xì)胞發(fā)生分化，且減少相關(guān)骨marker基因的表達(dá)。這種效應(yīng)在RAW264.7細(xì)胞模型中得到印證，中和Chemerin將抑制與破骨細(xì)胞形成相關(guān)的NFAT2,fos,Itgb3,Src基因的表達(dá)。Chemerin抗體的中和作用能夠降低破骨細(xì)胞分化表明Chemerin的中和抗體也將具備用于治療骨質(zhì)疏松等疾病的應(yīng)用價(jià)值，認(rèn)為它可能對HSC分化成破骨細(xì)胞以及骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)的平衡也有很重要的作用。

    結(jié)語

    Chmerin作為新發(fā)現(xiàn)的脂肪因子，它在骨代謝的多個(gè)方面都有一定的間接或直接的關(guān)系。因此它可能對骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生、發(fā)展有著負(fù)性調(diào)節(jié)的作用。而這為治療骨質(zhì)疏松癥開辟了新的途徑，筆者相信今后有關(guān)chemerin與骨質(zhì)疏松癥的關(guān)系的研究會(huì)不斷增多。