早期B細胞因子與骨質疏松的研究進展

張曉娟 郭常輝 (重慶醫科大學附屬第二醫院內分泌科，重慶 400010)

遺傳基因及其表達對于機體的生長、發育、成熟、衰老甚至死亡起著重要作用。新近發現〔1〕核轉錄因子-早期B細胞因子(early B-cell factor，EBF)家族除與骨重建關系密切外，EBF-1在調節成骨細胞(Obs)的發育、分化方面作用明顯。本文旨在探討EBF-1與骨質疏松發生、發展的關系。

1 EBF-1的結構、基因及功能

人EBF-1屬于核轉錄因子EBF家族，為591個氨基酸殘基構成的單鏈核蛋白。EBF家族均為核蛋白，又稱作COE或者O/E〔2〕。Liberg等〔3〕研究發現在人和鼠體內均表達 EBF 家族的4個成員:EBF1、EBF2、EBF3及 EBF4，均表達于 B淋巴細胞、神經細胞、脂肪細胞及其他幾種類型的細胞。在不同的動物中，某些EBF基因存在不同的剪接轉錄本，目前關于這些不同剪接轉錄本的功能結構域和表達模式尚待進一步研究。

人EBF-1 mRNA全長2 762 bp，基因定位在染色體5q34。EBF-1氨基端含有EBF家族特征性，與攜帶有5'-CCC NNG GG-3'的DNA序列相結合的非典型性的鋅指結構，即H-X3-CX2-C-X5-C。EBF-1的羧基端含有EBF家族特征性的堿性螺旋一環-螺旋(bHLH)結構域，也稱作rHLH結構域。該結構域是2個由15個氨基酸殘基組成高度同源的兩性螺旋和1個由7個氨基酸殘基組成的環，共同構成HLH結構域。該結構域可以介導核蛋白家族的同源或異源二聚體〔4〕。Roessler等〔5〕研究發現EBF-1由2個啟動子啟動轉錄，分別是距離轉錄起始點較遠的EBF1α和距離轉錄起始點較近的EBF1β。2個啟動子介導產生不同的蛋白，EBF1α比EBF1β在氨基末端少14個氨基酸殘基，但2種異形體的功能相同。在調節B細胞發育的過程中，啟動子EBF1β比EBF1α所起的作用更大，EBF1α由白細胞介素(IL)-7、早期轉錄因子(E2A)、EBF1和轉錄激活因子5(STAT5)激活;EBF1β由成對眶5基因(Pax-5)、聚氨酯1(PU-1)和E26轉錄因子1(Etsl)激活，它們共同形成一個復雜的網絡。

EBF-1廣泛表達于人、鼠、果蠅及線蟲等體內。從小鼠身上研究發現，骨髓基質細胞(MSCs)、Obs、破骨細胞、脂肪細胞和某些基質細胞均表達有EBF-1。EBF家族參與了神經系統的發育，以及嗅覺感受器的表達。人EBF-1對于嗅神經的發育、分化及表達起著重要作用，并積極參與了早期B淋巴細胞的發育，為B淋巴細胞發育所必需的蛋白。EBF1缺乏會導致B細胞發育停滯在B220+CD43+Ig-的祖B細胞階段，不能發育為成熟的B細胞。Akerblad等〔6〕研究發現在人和小鼠的脂肪組織內均有EBF1、EBF2、EBF3，但EBF1的表達含量最高，并與過氧化物酶體增值物激活受體γ(PPARγ)在抑制脂肪細胞分化方面起著類似的作用。Jimenez等〔7〕研究發現PPARγ和CCAAT/增強子結合蛋白 α(CCAAT/enhancer binding proteins α，C/EBPα)是EBF的直接靶基因，EBF1和EBF2的沉默可以阻滯3T3-L1細胞向脂肪細胞分化，證實了EBF-1在脂肪細胞的分化中具有重要作用。Baba等〔8〕研究Wnt-β-catenin通路在造血細胞分化過程中的作用時發現，淋巴祖細胞在恒定表達活性β-catenin時，EBF-1減少70%;而髓性祖細胞表達β-catenin時，EBF-1可以被檢測到，這提示EBF-1可能表達于淋巴與髓系分離前的最初階段的祖細胞內。Martinez等〔9〕研究西班牙人患多發性硬化癥(MS)患者的EBF1基因發現，其rsl368297位的AA頻率明顯高于正常人，提示EBF1單核苷酸多態性與MS的發生有關。有研究發現〔10〕Ebf1的mRNA和蛋白質可以在人骨髓基質細胞(hMSCs)、Obs分化的各個階段均有表達。

2 EBF-1與骨組織

人體內骨組織時刻都在進行骨形成與骨吸收，二者處于動態平衡才能維持人體的健康與內環境的穩定，在這個過程中EBF-1發揮了重要作用。

2.1 EBF-1與骨形成 Obs是骨形成的主要功能細胞，負責骨基質的合成、分泌和礦化。從未成熟到可以分泌類骨質的Obs，均可以見到EBF-1的表達。并不是所有的Obs均可以表達EBF-1，只有在骨表面的Obs才可能表達，這可能是由細胞內部功能不同所致〔11〕。在EBF-1-/-小鼠模型身上，Obs數目明顯增加，可解釋其伴隨現象:如骨形成速率增加、骨小梁數目增加、類骨質容積和厚度的增加以及血清中骨鈣素的明顯上升。但細胞本身在增殖和分化功能方面，并未見到明顯改變。Hesslein等〔10〕研究顯示4周齡 EBF-1-/-小鼠同12周齡 EBF-1-/-小鼠在成骨細胞數目方面并沒有明顯區別。雖然類骨質增加明顯，類骨質厚度在4周和12周齡EBF-1-/-小鼠分別增加了22%、25%，但礦化速度并未受到明顯影響，反應骨形成的堿性磷酸酶(ALP)存在明顯的時間依賴性。4周齡EBF-1-/-小鼠的骨體積(BV，其不包含未礦化的類骨質)無明顯改變，但12周齡EBF-1-/-小鼠的BV較同齡正常小鼠增加了75%。

2.2 EBF-1與骨吸收 破骨細胞貼附在舊骨區域，分泌酸性物質溶解礦物質，分泌蛋白酶消化骨基質，形成骨吸收陷窩，是骨吸收的主要功能細胞。EBF-1-/-小鼠牙齒和視力發育正常，這說明小鼠體內破骨細胞功能并未受到影響。Hesslein等〔10〕研究顯示盡管類骨質厚度增加，骨小梁間距變窄，但12周齡EBF-1-/-小鼠的骨髓腔并未堵塞。同正常小鼠比較，4周和12周齡EBF-1-/-小鼠的骨髓腔無明顯改變。4周齡EBF-1-/-小鼠破骨細胞較正常4周齡小鼠有所減少，但12周齡EBF-1-/-小鼠與正常12周齡小鼠相比，破骨細胞增加了1.5倍，其原因可能是第4周時新生成的Obs功能尚未成熟，不足以介導破骨細胞的分化〔12〕。Obs影響破骨細胞分化的過程可能由于核因子κB受體活化因子配基(RANKL)或巨唑細胞集落刺激因子(MCSF)表達的減少，亦可能是成骨細胞產生的骨保護素(OPG)增多所致。Hesslein等在加入了RANKL或M-CSF的培養基中進行骨髓體外培養實驗，結果顯示4 w時EBF-1-/-組破骨細胞數目較EBF+/+組明顯減少，隨著時間增加，這種差距逐步減少，12 w時EBF-1-/-組與EBF+/+組相比，破骨細胞差異不明顯。EBF-1-/-小鼠體內B細胞基本停留在B220+階段，破骨細胞來源的祖細胞被更多的濃縮在骨髓里。提示EBF-1-/-小鼠可能存在生成破骨細胞的祖細胞受體表達減少從而使破骨細胞數目減少〔13，14〕。

2.3 EBF-1與骨重建 骨重建是骨吸收和骨形成的動態平衡過程。骨密度反應骨代謝，是評價骨質疏松嚴重程度的一個重要指標。骨密度與成骨細胞、破骨細胞關系密切。在EBF-1-/-小鼠體內，骨密度和Obs數目顯著增加。Obs表達EBF-1，決定了其與骨重建的關系非常密切〔15〕。有研究發現〔16〕EBF-1-/-小鼠發育明顯落后于正常小鼠，在長達8個月的觀察期內，EBF-1-/-小鼠發育遲緩一直存在，3～5 w時部分小鼠出現不明原因死亡。EBF-1-/-小鼠的骨生長板明顯老于同期的正常小鼠，但二者的軟骨細胞在功能上卻未見任何差別。由此可見EBF-1-/-小鼠的發育遲緩與軟骨細胞關系并不密切。

3 EBF-1與骨質疏松的關系

機體骨形成與骨吸收是一個動態平衡的過程，女性自40歲起，男性自50歲起，Obs的功能就逐步下降，破骨細胞骨吸收功能逐步加強，因而骨吸收大于骨形成，骨礦物質含量及有機質成等比例減少，骨量趨于下降，這一過程加上內分泌、營養、遺傳、藥物或疾病的影響，使得機體易發生骨質疏松。

hBMSCs 2-12具有向脂肪細胞或者骨化細胞分化的潛能，在骨質疏松患者中不僅骨祖細胞減少，hBMSCs本身的骨化能力也下降。有研究發現EBF-1是調節hBMSCs向脂肪細胞或骨化細胞分化的一個重要調節因子〔17〕。由此可見，EBF-1可能會成為從根本上治療骨質疏松的一個新靶點，但它們之間究竟存在怎樣的聯系，仍待進一步深入研究。

4 展望

EBF-1-/-小鼠模型的建立證實了EBF-1在調節骨髓基質細胞向脂肪細胞或骨化細胞分化過程中扮演了重要角色，其表達異常會直接或間接影響骨量，從而影響全身的骨骼系統。在Obs的發育和分化過程中EBF-1起負向調節作用。從分子學角度為骨質疏松的病因增添了新的理論，進一步證明了EBF-1在骨代謝平衡方面起著舉足輕重的作用，也為治療骨質疏松提供了新的方向。但目前有許多問題仍待解決，如EBF-1的作用通路，EBF-1的劑量對hBMSCs分化的影響，以及與其他細胞因子相互作用調控骨代謝。目前臨床研究尚不多，均有待進一步研究。相信在不久的將來，在治療骨質疏松的領域，EBF-1會有更廣闊的前景。

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