FGF21、PPAR及CREB在骨质疏松症中的研究进展 黄圣婷 吴斌 关雅心骨质疏松症（Oteoporosis，OP）是一种表现为骨量显著降低，骨微结构遭到破坏，导致骨脆性增加，易骨折等特征的全身性骨科疾病（世界卫生组织，WHO）根据美国国立卫生院（NIH）在2001年提出的观点，关于骨质疏松症的描述，主要特征包括骨强度降低、骨折发生几率增加两点，这类骨骼系统疾病中，骨强度反映了骨骼的两个主要方面，一方面是骨矿密度，另一方面则是骨质量该病可没有特定的发病人群和发病年龄，但是，绝经后妇女和老年男性更为显著骨质疏松症最需要注意的严重并发症就是骨折，轻度外力作用下，骨折即可发生，相关调查显示，≥60岁老年骨质疏松患者骨折发生率为12%，症状较轻者，活动受限，生活质量下降，病情严重患者须卧床，长期休养，并在卧床期间容易引发坠积性肺炎、褥疮，甚至心脑血管疾病，危害身心健康，也给家庭和社会带来巨大负担骨质疏松症的发病机制目前并未完全阐明，广为认可的是与钙磷代谢失调、激素紊乱、活性维生素D摄入的减少有关 [1]近年来，多项研究发现骨质代谢受到细胞因子及激素的共同调控本文就FGF21、PPAR及CREB与骨质疏松症的研究进展作一简述。
1 FGF211.1. FGF21的表达及作用人成纤维细胞生长因子21（FGF21）是新发现的成纤维细胞因子家族中的一员，展现出强大的内分泌功能，它直接或间接参与对多种代谢的调节，特别是在糖、脂代谢方面，至关重要[2]在过氧化物酶体增殖物受体（PPARs）的作用下，FGF21得以在肝脏、胰腺和肌肉组织、脂肪细胞中表达，并通过βklotho 与FGF受体（FGFR）相结合的方式，产生FGF21受体复合物，驱动信号内转导途径，诱导脂肪组织、胰腺、肝脏细胞等的信号通路激活和功能活动的顺利急性[3]Smith等研究发现，选择糖尿病模型小鼠，并给予其FGF21治疗，结果发现，与对照组相比，经过FGF21治疗的小鼠血糖水平改善，检测胰岛素水平得到改善，胰腺组织病理切片与对照组相比胰腺β细胞增加【4】给猴子注射FGF21进行治疗，结果发现，与对照组相比，FGF21猴子检测结果显示低密度脂蛋白下降，高密度脂蛋白升高，体质量降低【4】Xu J等还研究表明，FGF21已成为葡萄糖和脂代谢的重要调节剂，能降低血糖，改善胰岛素水平和脂质水平，对于肝脏脂肪变性的逆转也具有重要作用肝脏甘油三酯水平的显著降低与FGF21对核固醇调节元件结合蛋白-1的抑制和涉及脂肪酸和甘油三酯合成的多种基因的表达相关，FGF21还显著改善小鼠的肝和外周胰岛素敏感性。
因此，FGF21可纠正多种代谢紊乱，并可能成为治疗肝脏脂肪变性，肥胖和2型糖尿病的有效药物5】1.2 FGF21抑制成骨细胞活性Xunde Wang，Wei Wei等研究发现胰岛素样生长因子结合蛋白1（IGFBP1）是促进破骨细胞生成和骨吸收的一种重要的肝骨激素传递机制，也是FGF21所致骨丢失的重要介质；FGF21促进胰岛素敏感性，但引起骨丢失，它通过一种未明确的非破骨细胞自主机制提高了骨吸收他们在肝分泌细胞中检测到一种促进破骨活性，这种活性有FGF21增加，很大程度上归因于IGFBP1体外破骨细胞分化和体内骨吸收均被重组IGFBP1所增强，但被IGFBP1阻断抗体抑制；抗IGFBP1治疗可减轻卵巢切除所致骨质疏松症，并在维持胰岛素敏感性代谢优势的同时，消除FGF21所致的骨丟失，同样的，IGFBP1通过其RGD结构与破骨细胞前体上的受体整合素β1结合，从而增强RANK刺激的Erk磷酸化和NFATc1的激活；因此，破骨细胞整合素的缺失对IGFBP1和FGF21的吸收增强作用具有抵抗作用【6】基于以上研究，此后WeiWei通过对FGF21转基因小鼠和野生型小鼠的胫骨组织对比研究发现，FGF21转基因小鼠机体FGF21水平是野生型小鼠的5倍作为前提研究条件，前者的骨小梁显著低于后者，在骨容量/组织容量、骨表面、骨小梁、骨小梁厚度方面，前者显著降低，在骨表面/骨容量、骨小梁间距方面，前者显著高于后者，在组织矿物质密度、骨矿物密度方面，前者显著低于后者，而骨髓脂肪细胞量增加，而FGF21敲除小鼠成骨细胞数和表面数明显高于野生型小鼠，FGF21敲除小鼠骨髓脂肪细胞的数量和面积也明显减少，这些研究均表明，FGF21是骨稳态的有效调节剂，正是由于FGF21的激活，骨量显著减少，相反，FGF21功能缺失，则引发高骨量表；同时还发现FGF21借助PPAR-γ对成骨细胞的生成进行抑制，并对骨髓间质干细胞脂肪的形成起到刺激作用，FGF21缺失防止了PPAR-γ激动剂罗格列酮的引起的骨丢失这一副作用；因此，FGF21是骨转换的关键变阻器，是骨和能量代谢的关键整合者；这些结果表明，骨脆性可能是慢性FGF21给药的不良后果【7】。
2 PPAR2.1 PPARγPPARγ是PPARs的亚型之一，其在被激活后，能够对细胞分化、增殖和凋亡的过程发挥调节作用目前，最新的研究指出，PPARγ可以作为代谢综合征治疗的新靶点，实现对代谢综合征的全面干预[8]也有研究指出，PPARγ具有抑制肿瘤、预防心肌缺血所造成的再灌注损伤、保护神经功能、皮肤病治疗、非酒精性脂肪肝以及干眼症等的治疗等目前，也有研究指出，骨髓干细胞分化受到PPARγ的作用相关研究[9]指出，PPAR对于促进成骨细胞凋亡意义重大，同时对破骨细胞的活性也具有重要影响对于老年性骨质疏松、绝经后骨质疏松的发生具有重要意义因此探讨PPARγ对于骨组织的作用和骨质疏松发生的关系具有重要的实践价值2.2 PPAR影响成骨细胞PPAR与骨质疏松的关系，必然要关注其对成骨细胞的影响首先，PAPR影响成骨细胞的分化成骨细胞来源于MSCs，表现为存在多向分化的能力，在受到不同诱导体系的作用下，诱导成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等的形成根据动物实验的结果，以罗格列酮（PPAR的人工合成配体）20mg/kg/d喂养C57BL/6小鼠7周的时间，发现Cbfal、Dlx5明显下降，而ap2明显增加。
另外，其可以最快的速度激活PPARγ抑制被β3磷酸甘油活化的Cbfal与NF-kB结合的过程，对前成骨细胞的分化过程和增殖过程进行抑制而PPARγ剔除后的ES细胞可分化为成骨细胞，但是却无法向脂肪细胞分化当PPARγ再次植入后，则分化功能得到恢复该项研究指出，PPARγ的高表达，能够促进MSCs转化为脂肪细胞，成骨细胞分化过程被抑制而这也佐证了骨质疏松患者骨髓中脂肪细胞与成骨细胞比例失衡的现象[10]另有研究[11]指出，由于年龄的增加，成骨细胞数量下降，脂肪细胞增多，受到骨髓微环境改变的影响，mMSCs分化潜能也改变，可能的原因在于PPARγ参与了老年性骨质疏松的发生另有研究[12]指出，PPARγ的各种配体（天然配体9，10-二羟十八碳烯酸、9，10-环氧十八碳烯酸等）会通过不同的调节通路影响成骨分化相关学者认为，临床上TZDs治疗方案的应用，可能是引发或加重糖尿病患者的骨质疏松问题的原因，同时，这也代表了，根据患者实际情况给予PPARγ调节剂治疗，可能会成为骨质疏松患者疾病干预的新方法第二，PPAR对成骨细胞的成熟具有调节作用根据相关研究，前列腺素代谢产物在适当浓度下可将PPARγ激活，使得成骨细胞得以矿化，从而促使骨的形成，充分证明了PPARγ对于成骨细胞的成熟具有积极的促进作用。
根据相关学者的研究[13]，在成骨细胞处于成熟阶段的早期，诱导PPARγ的表达，可以进一步诱导MC3T3-E1前成骨细胞ALP的活性增加，促进基质钙化，促进成骨细胞基因表达，从而促进成骨细胞走向成熟另外的研究中发现，罗格列酮能够在成骨细胞分化晚期，成骨细胞中的特异性转录因子表达不会再受影响，同时，基质蛋白、骨钙素的表达也不会受到影响，探究其原因，可能在于其配体不会影响已经高度分化的成骨细胞PPARγ2或Wnt-10b的激活第三，PPAR对成骨细胞凋亡会产生一定的影响成骨细胞最终会分化生成骨衬细胞或者骨细胞，只有很少的一部分才会走向凋亡通过动物实验发现，以罗格列酮3mg/kg/d喂养C57BL/6小鼠90d后，成骨细胞/骨细胞数量和活性均呈现下降的表现，而且，Bcl-2表达水平也表现为下降环格列酮、吡格列酮的应用，使得成骨细胞中FGF-2诱导的SAPK/JNK的磷酸化过程显著增强，而GW9662能够削弱这种磷酸化过程同时，环格列酮呈现出剂量、时间依赖性特点，该特点能够导致成骨细胞走向凋亡，Bax的过表达，从而在抗氧化剂和GW9662的作用下被拮抗同时，也有研究[14]指出，活性氧族MAPK信号通路也是这一过程中的重要角色。
在曲格列酮的作用下，ERK信号通路被迫下调，而p38信号通路得以上调，MC3T3-E1细胞凋亡另外，曲格列酮的存在，就是增加了活性氧族的作用，但是，抗氧化剂的作用不包括成骨细胞凋亡的拮抗，也就是说，活性氧族与曲格列酮表现的细胞毒性无关通过上述研究，PPARγ配体通过丝裂原活化蛋白激酶信号通路发挥作用，完成成骨细胞的促凋亡MAPK信号通路在细胞内广泛存在，该信号通路的激活，能够直接参与细胞分化、增殖、转化以及凋亡的调节，并与炎症、肿瘤等多种疾病的发生、发展关系密切[15]目前，4种已知的MAPK信号通路已经被明确，其中，ERKI/2信号通路介导细胞增殖，JNK在多种系统中发挥促凋亡作用，在应激状态下，p38参与炎症反应和细胞的凋亡ERK5作用于生长因子诱导下的细胞增殖过程[16]而PPARγ的上调，MAPK中的促凋亡通路将被激活，能够促进bax/bcl-2比值增高，促进成骨细胞走向凋亡2.3PPAR对破骨细胞的影响破骨细胞由HSCs分化而来，其分化过程需要RANK、OPG以及骨保护素配体/RANK配体系统等的参与特定的骨髓微环境中，成骨细胞/MSCs膜表面的RANKL和破骨細胞前体细胞膜表面的RANK能够结合，活化破骨细胞功能，再加上，OPG与RANK竞争性结合，使得破骨细胞形成和骨吸收被抑制。
近年来，随着研究的不断深入，关于PPARγ活化与破骨细胞二者关系的研究也不断增加，但是，研究的结果存在分歧有学者[17]在研究中发现，HSCs表达PPARγ，而MSCs中加入PPARγ配体并不能引发破骨细胞前体过度表达PPARγ，而在HSCs和MSCs共培养体系中，可以启动PPARγ，通过切断骨保护素配体所激活的NF-kB通路，能够降低多核破骨细胞的数量，降低骨吸收标志因子的表达而TMS-14作为前脂肪细胞株，能够对破骨细胞分化起到诱导作用，TZD的应用，一方面，促进TMS-14细胞向脂肪细胞分化，另一方面，抑制破骨细胞分化因子的表达动物实验发现，观察经吡格列酮处理的大鼠破骨细胞样细胞，在培养早期吡格列酮10umol/L以及5umol/L干预组破骨细胞样细胞整合素β3表达下降，说明吡格列酮的应用，使早期分化的破骨细胞样细胞骨吸收受限另有研究指出，通过给予颅盖骨培养中的大鼠环格列酮处理，钙释放增加，且存在明显的剂量依赖性特点，RANKL mRNA表达增加，OPG mRNA表达减少，充分说明TZD与破骨细胞分化密切相关研究指出，通过给予正常小鼠罗格列酮处理，12周后，骨丢失不明显，脂骨表现不明显。
而在去卵巢小鼠中给予罗格列酮处理，发现小鼠骨丢失明显，脂骨增加，破骨细胞数量与骨侵蚀面增加，提示雌激素不足状态下应用TZDs能够，诱导骨质疏松加重另外的研究指出，PPARγ及其配对成骨细胞的作用在于改变骨髓微环境中相关细胞因子水平，从而直接或间接地影响破骨细胞分化和功能[18]3 CREB3.1 CERB概述CREB是环磷腺苷效应元件结（cAMP-response element binding protein）的英文缩写cAMP依赖蛋白激酶A、环磷腺苷效应元件结合蛋白信号转导通路作。