Hippo信號通路在骨質疏松癥中作用機制的研究進展

胡濤 錢海兵

[摘要]?骨質疏松癥（osteoporosis，OP）多發于中老年人群，屬世界性公共健康問題。研究發現OP受多條信號通路調控，而Hippo信號通路對骨代謝具有重要調節作用，且可與多條信號通路發生相互作用，從而平衡成骨細胞和破骨細胞。本文對Hippo信號通路在OP中作用機制的研究進展進行綜述，為該疾病的臨床診療提供理論依據。

[關鍵詞]?骨質疏松癥；信號通路；成骨細胞；破骨細胞

[中圖分類號]?R285.5；R681??????[文獻標識碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2023.21.025

骨質疏松癥（osteoporosis，OP）屬退行性疾病，其骨量減少，骨微結構受到破壞，骨密度和骨質量降低，導致骨脆性增加，患者易發生骨折。在中醫理論中，OP屬“骨萎”“骨枯”范疇，腎精充足，骨骼得以滋養而強健有力[1]。OP多發于中老年人群，患者會出現腰背和四肢酸痛，并伴有骨折風險，增加殘疾率及死亡率，給家庭和社會帶來沉重負擔[2]。OP受多條信號通路的調控。研究表明Hippo信號通路對OP具有調控作用，其通過調節細胞的增殖、凋亡、分化，平衡成骨細胞和破骨細胞，促進骨組織的生長發育[3]。

1??Hippo信號通路概述

Hippo信號通路最初發現于果蠅中，主要由蛋白激酶Hippo、Warts、SAV1、含PDZ結合基序的轉錄共激活因子（transcriptional?coactivator?with?PDZ-binding?motif，TAZ）及轉錄因子Scalloped組成[4-5]。研究發現，哺乳動物Hippo信號通路中的大腫瘤抑制基因（large?tumor?suppressor?gene，LATS）1/2、哺乳動物不育系20樣激酶（mammalian?sterile?20-like?kinase，MST）1/2、Yes相關蛋白（Yes-associated?protein，YAP）及TAZ等核心分子共同作用，調控細胞的增殖、分化及凋亡等。Hippo信號通路被激活后，MST1/2磷酸化Salvador1，二者結合進一步磷酸化重組人MOB1，而MOB1可磷酸化LATS1/2；被激活的LATS1/2可在保守的絲氨酸殘基上使YAP/TAZ轉錄失活，并使其與14-3-3磷酸肽結合在細胞質中被逐漸泛素化降解[6]。當Hippo信號通路未被激活時，未被磷酸化的YAP/TAZ進入細胞核刺激TEA轉錄因子（TEA?domain?transcription?factor，TEAD）1～4；特別是與TEAD4結合形成YAP-TEAD復合物，調節基因轉錄，調控細胞的增殖和凋亡等功能[7]。

2??Hippo信號通路對OP的作用機制

Hippo信號通路對成骨細胞、破骨細胞及骨髓間充質干細胞（bone?marrow?stem?cell，BMSC）均具有顯著的調節作用。Lee等[8]在MST2敲除小鼠中研究發現，其表現為骨質疏松、破骨細胞增加、活化T細胞核因子1等表達水平升高；當成骨細胞前體缺乏MST2時，其成骨分化能力減弱，成骨細胞標志物Runt相關轉錄因子2（Runt-related?transcription?factor?2，RUNX2）等表達水平降低；隨著成骨細胞、破骨細胞及其標志蛋白的異常增減，二者的動態平衡被打破，導致OP的發生。Yang等[9]研究發現，YAP1在成骨前體細胞MC3T3-E1中過表達，RUNX2等表達增加，表明過表達的YAP1可促進MC3T3-E1的成骨分化。YAP也會影響BMSC的成骨分化。Hippo信號通路被抑制，未被磷酸化的YAP活性及核移位增加，BMSC的成骨分化能力增強；推測其機制可能是降鈣素受體通過阻止YAP的磷酸化增強其功能，而降鈣素基因相關肽與BMSC的成骨分化有關，二者相互促進。YAP對破骨細胞有促進作用。研究發現，YAP的抑制可降低破骨細胞標志物的表達，限制破骨細胞的增殖[10-11]。

3??Hippo信號通路聯合其他信號通路對OP的作用機制

3.1??磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號通路

陳亞輝等[12]研究證實，骨組織信號分子可通過激活磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide?3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein?kinase?B，AKT）信號通路，促進成骨細胞的增殖或抑制破骨細胞的分化。Hippo信號通路是AKT在組織生長調控中的關鍵效應分子之一。Hippo信號通路的生長因子通過PI3K/丙酮酸脫氫酶激酶1/AKT信號通路傳導，抑制Hippo信號通路，從而促進組織生長。兩個信號通路之間也存在一定的必要機械刺激，通過AKT激活Hippo信號通路下游效應因子YKI；如沒有較強的機械刺激，AKT主要通過雷帕霉素受體復合物1和叉頭蛋白發揮作用[13]。

黃威[14]研究發現，PI3K信號通路參與TAZ蛋白N端磷酸降解決定子對其蛋白的調控，確保TAZ蛋白處于穩定水平。王玉名[15]研究表明，Hippo信號通路失活，PI3K、AKT和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合物的磷酸化水平升高；PI3K抑制劑則使其表達水平降低，RUNX2等表達水平降低，表明只有在Hippo信號通路失活時，才能通過PI3K/AKT信號通路上調成骨標志物的表達水平。

3.2??RUNX2

RUNX2是成骨分化的關鍵轉錄因子，且在成骨分化早期起重要作用，是成骨的生物標志物之一[16]。Hippo信號通路與RUNX2在功能上具有相似性，二者在細胞的增殖、分化和凋亡中發揮關鍵作用[17]。

RUNX2與成骨細胞中的YAP1相互作用可抑制其轉錄活性。當Hippo信號通路被激活時，YAP磷酸化，促進YAP-RUNX2復合物的形成，RUNX2將YAP招募到骨特異性骨鈣素啟動子中，抑制啟動子活性[18]。YAP1的過表達可抑制RUNX2。RUNX2作為成骨細胞的重要轉錄因子，其表達被抑制會限制成骨細胞的增殖。

RUNX2與TAZ相互作用時，Hippo信號通路通過TAZ的WW結構域與RUNX2的PY基序結合上調RUNX2、堿性磷酸酶（alkaline?phosphatase，ALP）、轉錄因子Osterix水平，誘導間充質干細胞向成骨細胞分化。TAZ與RUNX2相互作用，共同激活RUNX2依賴性基因轉錄，促進成骨分化，同時抑制脂肪細胞分化。苗麗等[19]研究發現，TAZ作為過氧化物酶體增殖物激活受體誘導基因表達的阻遏物，還能在YAP過表達時促進間充質干細胞的成骨分化。

3.3??轉化生長因子-β/母體抗生物皮膚生長因子同源物信號通路

轉化生長因子-β（transforming?growth?factor-β，TGF-β）/母體抗生物皮膚生長因子同源物（small?mothers?against?decapentaplegic，Smad）信號通路對成骨細胞分化和骨形成具有重要作用，其下游的Smad2和Smad3可分別直接誘導骨形成及成骨細胞分化[20]。Hippo信號通路中的YAP/TAZ和TGF-β下游的Smad2/3相互作用，形成YAP/TZA·TEAD·Smad2/3復合物，對TGF-β的轉錄過程發揮調節作用。與Hippo信號通路一致的是，TGF-β/Smad信號通路的活性輸出有賴于其效應蛋白的核轉位。Hippo信號通路失活，YAP遷移至細胞核中與TEAD1～4相互作用，促進TGF-β轉錄；而Hippo信號通路一旦活化，滯留在細胞質中的YAP/TAZ阻止Smad的核積累，限制其轉錄活性。研究發現，抑制型Smad可抑制受體調節型Smad的磷酸化，調控特定蛋白的轉錄和表達，促進Ⅰ型膠原蛋白的合成及成骨細胞的增殖和分化[21-23]。

3.4??Wnt/β-連環素信號通路

Wnt/β-連環素（β-catenin）信號通路對成骨分化和骨量增長起調控作用，β-catenin可定向調控細胞的增殖和分化[24]。Hippo信號通路和Wnt/β-catenin信號通路在細胞的生長分化、組織器官形成及成體干細胞的維持等方面均起重要作用[25]。

當Wnt/β-catenin信號通路處于激活狀態、Hippo信號通路處于未被激活狀態時，β-catenin和YAP1可通過糖原合成酶激酶3β和LATS1/2位點靶向磷酸化、β-轉錄重復包含蛋白泛素化修飾后降解。Hippo信號通路被激活，YAP磷酸化與β-catenin結合，抑制β-catenin的核轉移；TAZ則與蓬亂蛋白結合，無法穩定游離的β-catenin，二者都抑制Wnt/β-catenin的靶基因表達。而當Wnt/β-catenin信號通路被激活時，軸向抑制蛋白和YAP1發生相互作用，YAP成為β-catenin降解復合物中的重要組成部分。研究表明，Wnt也可調控Hippo/YAP1信號通路[26-27]。傅旭城[28]研究發現，Wnt/β-catenin信號通路可調控人牙周膜干細胞的成骨分化，LAST1與β-catenin復合體能加強β-catenin與TAZ對人牙周膜干細胞成骨分化的協同作用。

4??中藥復方對OP的治療

桃紅四物湯由生地、白芍、川芎、桃仁、紅花組成，具有補血、抗炎、抗氧化功效[29-30]。莫嘉浩等[31]研究發現血管內皮生長因子、白細胞介素6等是桃紅四物湯治療OP的核心靶點；桃紅四物湯含藥血清能促進BMSC的增殖和成骨分化。周文佳[32]研究發現桃紅四物湯含藥血清組BMSC的增殖能力高于空白血清組，提示桃紅四物湯能促進BMSC的增殖與成骨分化，Hippo信號通路的激活具有關鍵作用。

龍鱉膠囊由巴戟天、仙茅、土鱉蟲、全蝎、蜈蚣、蘄蛇、丹參、制川烏、黃芪、牛膝等中藥成分組成，具有補肝腎、強筋骨、活血的功效[33]。研究發現龍鱉膠囊溶液可促進BMSC的增殖[34]。梁桂洪等[35]研究發現，含龍鱉膠囊的動物血清可促進細胞水平，含藥血清組LAST2蛋白表達顯著降低，提示龍鱉膠囊可促進基于Hippo信號通路的BMSC遷移。研究表明，YAP是Hippo信號通路的下游效應分子，當LAST低表達時，YAP磷酸化會被抑制；而低表達LATS則會抑制Hippo信號通路以促進BMSC的遷移分化及成骨分化能力[36]。

5??總結與展望

目前，關于Hippo信號通路作用機制的研究逐步加深，研究對象大多集中于YAP、TAZ。研究證實LATS1的甲基化及肝癌肝細胞衍生的高速泳動族蛋白B1等的下游激活靶點是YAP、TAZ，YAP、TAZ活性對BMSC的增殖與成骨分化起重要作用。此外，成骨細胞的促進、破骨細胞的抑制及OP的炎癥同樣關鍵。推測YAP1、TEAD1可調控EPHA3蛋白酪氨酸激酶的轉錄，影響細胞的增殖與凋亡。已有研究表明，YAP/TAZ可能與Smad，RUNX1/2發生相互作用。

無論是Hippo信號通路本身還是與其他信號通路的相互作用，其作用機制較復雜，需進一步研究以更好地發揮信號通路之間的協同作用。

[參考文獻][1] 王明遠，?張帥，?高云，?等.?中醫食療防治骨質疏松癥的研究進展[J].?中國全科醫學，?2021，?24（S2）：?169–172.

[13] BORREGUERO-MU?OZ?N，?FLETCHER?G?C，?AGUILAR-ARAGON?M，?et?al.?The?Hippo?pathway?integrates?PI3K-Akt?signals?with?mechanical?and?polarity?cues?to?control?tissue?growth[J].?PLoS?Biol，?2019，?17（10）：?e3000509.

[25] 許飛，?張進，?馬端.?Hippo/YAP和Wnt/β-catenin通路的對話[J].?遺傳，?2014，?36（2）：?95–102.