早期B细胞因子与骨质疏松的研究进展

张晓娟 郭常辉 (重庆医科大学附属第二医院内分泌科，重庆 400010)

遗传基因及其表达对于机体的生长、发育、成熟、衰老甚至死亡起着重要作用。新近发现〔1〕核转录因子-早期B细胞因子(early B-cell factor，EBF)家族除与骨重建关系密切外，EBF-1在调节成骨细胞(Obs)的发育、分化方面作用明显。本文旨在探讨EBF-1与骨质疏松发生、发展的关系。

1 EBF-1的结构、基因及功能

人EBF-1属于核转录因子EBF家族，为591个氨基酸残基构成的单链核蛋白。EBF家族均为核蛋白，又称作COE或者O/E〔2〕。Liberg等〔3〕研究发现在人和鼠体内均表达 EBF 家族的4个成员:EBF1、EBF2、EBF3及 EBF4，均表达于 B淋巴细胞、神经细胞、脂肪细胞及其他几种类型的细胞。在不同的动物中，某些EBF基因存在不同的剪接转录本，目前关于这些不同剪接转录本的功能结构域和表达模式尚待进一步研究。

人EBF-1 mRNA全长2 762 bp，基因定位在染色体5q34。EBF-1氨基端含有EBF家族特征性，与携带有5'-CCC NNG GG-3'的DNA序列相结合的非典型性的锌指结构，即H-X3-CX2-C-X5-C。EBF-1的羧基端含有EBF家族特征性的碱性螺旋一环-螺旋(bHLH)结构域，也称作rHLH结构域。该结构域是2个由15个氨基酸残基组成高度同源的两性螺旋和1个由7个氨基酸残基组成的环，共同构成HLH结构域。该结构域可以介导核蛋白家族的同源或异源二聚体〔4〕。Roessler等〔5〕研究发现EBF-1由2个启动子启动转录，分别是距离转录起始点较远的EBF1α和距离转录起始点较近的EBF1β。2个启动子介导产生不同的蛋白，EBF1α比EBF1β在氨基末端少14个氨基酸残基，但2种异形体的功能相同。在调节B细胞发育的过程中，启动子EBF1β比EBF1α所起的作用更大，EBF1α由白细胞介素(IL)-7、早期转录因子(E2A)、EBF1和转录激活因子5(STAT5)激活;EBF1β由成对眶5基因(Pax-5)、聚氨酯1(PU-1)和E26转录因子1(Etsl)激活，它们共同形成一个复杂的网络。

EBF-1广泛表达于人、鼠、果蝇及线虫等体内。从小鼠身上研究发现，骨髓基质细胞(MSCs)、Obs、破骨细胞、脂肪细胞和某些基质细胞均表达有EBF-1。EBF家族参与了神经系统的发育，以及嗅觉感受器的表达。人EBF-1对于嗅神经的发育、分化及表达起着重要作用，并积极参与了早期B淋巴细胞的发育，为B淋巴细胞发育所必需的蛋白。EBF1缺乏会导致B细胞发育停滞在B220+CD43+Ig-的祖B细胞阶段，不能发育为成熟的B细胞。Akerblad等〔6〕研究发现在人和小鼠的脂肪组织内均有EBF1、EBF2、EBF3，但EBF1的表达含量最高，并与过氧化物酶体增值物激活受体γ(PPARγ)在抑制脂肪细胞分化方面起着类似的作用。Jimenez等〔7〕研究发现PPARγ和CCAAT/增强子结合蛋白 α(CCAAT/enhancer binding proteins α，C/EBPα)是EBF的直接靶基因，EBF1和EBF2的沉默可以阻滞3T3-L1细胞向脂肪细胞分化，证实了EBF-1在脂肪细胞的分化中具有重要作用。Baba等〔8〕研究Wnt-β-catenin通路在造血细胞分化过程中的作用时发现，淋巴祖细胞在恒定表达活性β-catenin时，EBF-1减少70%;而髓性祖细胞表达β-catenin时，EBF-1可以被检测到，这提示EBF-1可能表达于淋巴与髓系分离前的最初阶段的祖细胞内。Martinez等〔9〕研究西班牙人患多发性硬化症(MS)患者的EBF1基因发现，其rsl368297位的AA频率明显高于正常人，提示EBF1单核苷酸多态性与MS的发生有关。有研究发现〔10〕Ebf1的mRNA和蛋白质可以在人骨髓基质细胞(hMSCs)、Obs分化的各个阶段均有表达。

2 EBF-1与骨组织

人体内骨组织时刻都在进行骨形成与骨吸收，二者处于动态平衡才能维持人体的健康与内环境的稳定，在这个过程中EBF-1发挥了重要作用。

2.1 EBF-1与骨形成 Obs是骨形成的主要功能细胞，负责骨基质的合成、分泌和矿化。从未成熟到可以分泌类骨质的Obs，均可以见到EBF-1的表达。并不是所有的Obs均可以表达EBF-1，只有在骨表面的Obs才可能表达，这可能是由细胞内部功能不同所致〔11〕。在EBF-1-/-小鼠模型身上，Obs数目明显增加，可解释其伴随现象:如骨形成速率增加、骨小梁数目增加、类骨质容积和厚度的增加以及血清中骨钙素的明显上升。但细胞本身在增殖和分化功能方面，并未见到明显改变。Hesslein等〔10〕研究显示4周龄 EBF-1-/-小鼠同12周龄 EBF-1-/-小鼠在成骨细胞数目方面并没有明显区别。虽然类骨质增加明显，类骨质厚度在4周和12周龄EBF-1-/-小鼠分别增加了22%、25%，但矿化速度并未受到明显影响，反应骨形成的碱性磷酸酶(ALP)存在明显的时间依赖性。4周龄EBF-1-/-小鼠的骨体积(BV，其不包含未矿化的类骨质)无明显改变，但12周龄EBF-1-/-小鼠的BV较同龄正常小鼠增加了75%。

2.2 EBF-1与骨吸收 破骨细胞贴附在旧骨区域，分泌酸性物质溶解矿物质，分泌蛋白酶消化骨基质，形成骨吸收陷窝，是骨吸收的主要功能细胞。EBF-1-/-小鼠牙齿和视力发育正常，这说明小鼠体内破骨细胞功能并未受到影响。Hesslein等〔10〕研究显示尽管类骨质厚度增加，骨小梁间距变窄，但12周龄EBF-1-/-小鼠的骨髓腔并未堵塞。同正常小鼠比较，4周和12周龄EBF-1-/-小鼠的骨髓腔无明显改变。4周龄EBF-1-/-小鼠破骨细胞较正常4周龄小鼠有所减少，但12周龄EBF-1-/-小鼠与正常12周龄小鼠相比，破骨细胞增加了1.5倍，其原因可能是第4周时新生成的Obs功能尚未成熟，不足以介导破骨细胞的分化〔12〕。Obs影响破骨细胞分化的过程可能由于核因子κB受体活化因子配基(RANKL)或巨唑细胞集落刺激因子(MCSF)表达的减少，亦可能是成骨细胞产生的骨保护素(OPG)增多所致。Hesslein等在加入了RANKL或M-CSF的培养基中进行骨髓体外培养实验，结果显示4 w时EBF-1-/-组破骨细胞数目较EBF+/+组明显减少，随着时间增加，这种差距逐步减少，12 w时EBF-1-/-组与EBF+/+组相比，破骨细胞差异不明显。EBF-1-/-小鼠体内B细胞基本停留在B220+阶段，破骨细胞来源的祖细胞被更多的浓缩在骨髓里。提示EBF-1-/-小鼠可能存在生成破骨细胞的祖细胞受体表达减少从而使破骨细胞数目减少〔13，14〕。

2.3 EBF-1与骨重建 骨重建是骨吸收和骨形成的动态平衡过程。骨密度反应骨代谢，是评价骨质疏松严重程度的一个重要指标。骨密度与成骨细胞、破骨细胞关系密切。在EBF-1-/-小鼠体内，骨密度和Obs数目显著增加。Obs表达EBF-1，决定了其与骨重建的关系非常密切〔15〕。有研究发现〔16〕EBF-1-/-小鼠发育明显落后于正常小鼠，在长达8个月的观察期内，EBF-1-/-小鼠发育迟缓一直存在，3～5 w时部分小鼠出现不明原因死亡。EBF-1-/-小鼠的骨生长板明显老于同期的正常小鼠，但二者的软骨细胞在功能上却未见任何差别。由此可见EBF-1-/-小鼠的发育迟缓与软骨细胞关系并不密切。

3 EBF-1与骨质疏松的关系

机体骨形成与骨吸收是一个动态平衡的过程，女性自40岁起，男性自50岁起，Obs的功能就逐步下降，破骨细胞骨吸收功能逐步加强，因而骨吸收大于骨形成，骨矿物质含量及有机质成等比例减少，骨量趋于下降，这一过程加上内分泌、营养、遗传、药物或疾病的影响，使得机体易发生骨质疏松。

hBMSCs 2-12具有向脂肪细胞或者骨化细胞分化的潜能，在骨质疏松患者中不仅骨祖细胞减少，hBMSCs本身的骨化能力也下降。有研究发现EBF-1是调节hBMSCs向脂肪细胞或骨化细胞分化的一个重要调节因子〔17〕。由此可见，EBF-1可能会成为从根本上治疗骨质疏松的一个新靶点，但它们之间究竟存在怎样的联系，仍待进一步深入研究。

4 展望

EBF-1-/-小鼠模型的建立证实了EBF-1在调节骨髓基质细胞向脂肪细胞或骨化细胞分化过程中扮演了重要角色，其表达异常会直接或间接影响骨量，从而影响全身的骨骼系统。在Obs的发育和分化过程中EBF-1起负向调节作用。从分子学角度为骨质疏松的病因增添了新的理论，进一步证明了EBF-1在骨代谢平衡方面起着举足轻重的作用，也为治疗骨质疏松提供了新的方向。但目前有许多问题仍待解决，如EBF-1的作用通路，EBF-1的剂量对hBMSCs分化的影响，以及与其他细胞因子相互作用调控骨代谢。目前临床研究尚不多，均有待进一步研究。相信在不久的将来，在治疗骨质疏松的领域，EBF-1会有更广阔的前景。

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