骨细胞的nos信号转导通路及其研究进展.doc

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1、骨细胞的NOS信号转导通路及其研究进展摘要：机械应力刺激可对骨组织的骨形成及骨重塑过程产生重要影响，机械应力刺激作用丁骨骼后，可在骨组织内部产生一系列局部信号，其屮能被骨细胞识别并接收的几种主要信号形式为细胞变形、流体剪切应力及流动电势，这些局部信号作用于骨细胞后，骨细胞通过数个信号转导通道将其接收并转化为细胞能够识别的一系列生化信号，NOS信号转导通道就是其中一个较为重要的信号转导通道，本文综合了国内外近年來的一系列实验研究成果，对骨细胞的NOS信号转导通道及其研究进展作一综述。关键词：流体剪切应力；机械应力

2、；NOS信号转导通道；骨细胞；一氧化氮合成酚1892年JuliusWolff提出了著名的Wolff定律，揭示了机械应力刺激可对骨组织的形态及结构产生重要影响，然而Wolff定律只是一个结论,并没有说明该定律的具体作用机制。骨组织是如何识别并接受机械应力刺激信号？并将该信号转化为骨骼细胞内的信使分子从而影响骨组织的结构及功能？这些问题冃前尚未明确。为明确Wolff定律的作用机制，无数学者进行了大量的实验，发现了数个骨骼细胞接受并转化机械应力刺激的信号转导通道，N0S信号转导通道就是英中一个重要的通道。1机械应力刺

3、激作用于骨组织后转化的几种局部信号方式机械应力作用于骨骼后，引起骨组织的微观结构的改变，产生一系列局部信号，这些局部信号被骨细胞及成骨细胞接收后，通过一系列信号转导途径转化为生化信号，通过改变细胞基因表达等途径，引起细胞的一系列变化。冃前公认的能够被骨组织中应力敏感细胞感受的几种局部信号形式为：①细胞变形：机械应力刺激作用于骨组织后，引起骨基质形变，进而引起骨组织中应力敏感细胞的形变，细胞的形变可引起细胞的一系列生化反应。②流体剪切应力：骨细胞存在于骨陷窝内，骨细胞有大量树突，这些树突存在于骨小管内，骨陷窝及骨

4、小管构成了陷窝-骨小管系统，这个系统内存在着组织间液，当骨组织受到机械应力刺激后，会产生基质形变，继而导致陷窝-骨小管系统内的组织间液产生压力梯度，进而在压力梯度的作用下骨细胞周围的组织间液产生流动，形成对骨细胞的流体剪切应力［1］。③陷窝-骨小管系统内的组织间液流动时产生的流动电势：骨基质陷窝及骨小管表面带有负电荷，陷窝-骨小管系统内的组织间液在流动时其中的阳离子会被吸附到骨基质，从而形成了沿着组织间液流动方向的电位⑵。2NOS信号转导通路骨细胞在受流体剪切应力刺激后在G蛋白及52+的参与下会释放NO,NO可

5、激活cGMP依赖的蛋白激酶（PKG）信号转导通路，对内平衡的调节及骨发育起重要作用［2］。NOS有三种异构形式，分别为：NOSI、NOSII、NOSIII,其中NOSI、NOSIII为结构型，NOSII为诱导型，NOS可将L-精氨酸转化为NO,NO对成骨细胞有两种截然相反的作用，快速高浓度释放的NO抑制成骨细胞增殖并且诱导成骨细胞凋亡，缓慢低浓度释放的NO则可刺激成骨细胞增殖［3］oMancini等［4］通过实验证实NO的该两种不同作用均由第二信使cGM卩介导。此外，NO尚有其他作用，现已证实NO可抑制骨细胞的

6、凋亡，还可促进破骨细胞的退化及凋亡[5]0McAllisterTN等[6]通过实验观察到，流体剪切应力诱导的成骨细胞NO释放呈现出明显的两种形式，短暂的流体剪切应力导致短暂高浓度的NO释放，而持续稳定的流体剪切应力导致持续低浓度的NO释放，G蛋白抑制剂及钙螯合剂都可阻断流体剪切应力导致的短暂高浓度释放，但不影响持续低浓度释放，G蛋口激动剂可促进NO的释放，钙离子载体促进短暂高浓索NO释放，但不影响持续低浓度释放，McAllister推论，成骨细胞含有两种对流体剪切应力敏感的NOS通路，一种为G蛋白及钙依赖性通路

7、，其控制流体剪切应力导致的短暂高浓素释放，另一种为G蛋白及钙非依赖性通路，其控制流体剪切应力导致的持续低浓度释放。Klein等[7]实验发现，使用NOS竞争性抑制剂L-NAME不仅可以抑制流体剪切应力导致的NO释放增加，也阻断了PGE2释放的增加，这提示这两条通路存在交叉。3总结与展望综上所述，机械丿应力刺激信号作用于骨组织后，骨组织中产生三种局部信号，骨细胞接收这些局部信号后，可激活NOS信号转导通路，通过增加NO的释放，从而对骨组织的代谢及结构产生一系列影响，然而，由于该信号转导通道涉及众多信号分子，导致了

8、相关研究的复杂性和艰巨性。目前该方面的相关研究取得了大量的新成果，但仍有许多机制尚未明确，尚需进一步的理论探索及实验研究。参考文献：[1]ReichKM,GayCV,FrangosJA.Fluidshearstressasamediatorofosteoblastcyclicadenosinemonophosphateproduction[J].JCellPhysiol,1990,14