引用本文： 王詩堯, 許少策, 師政偉, 武建超, 雷栓虎, 汪玉良. 骨重建過程中降鈣素基因相關肽與 RANK/RANKL/OPG 作用機制的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2019, 33(4): 511-515. doi: 10.7507/1002-1892.201811137 復制
人體內骨組織是一類代謝十分活躍的組織器官，從生命孕育開始到發展變化直至死亡結束的過程中，不斷地進行著復雜的更新與重建，以適應機體的當前狀態。骨組織持續不斷地進行著成骨細胞（osteoblast，OB）介導的骨形成和破骨細胞（osteoclast，OC）介導的骨吸收的平衡，這一過程稱為骨重建[1]。骨組織接收到刺激信號如機械負荷后，OC 最先出現在骨組織表面，吸收礦物成分并形成骨吸收陷窩，OB 在陷窩部位進行骨樣物質沉積，從而進行后續骨重建過程[2]。骨重建過程是由多因素參與共同影響的，其中包括降鈣素基因相關肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）以及核因子 κB 受體活化因子（receptor activator of nuclear factor κB，RANK）/核因子 κB 受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor κB ligand，RANKL）/骨保護蛋白（osteoprotegerin，OPG）信號系統。CGRP 是一種含量豐富的神經肽類物質，已被證實在骨折愈合中起著一定程度的促進作用，骨折局部 CGRP 濃度明顯增高[3]。另一方面，RANK、RANKL 和 OPG 是 TNF 家族中的成員，許多研究表明 RANK/RANKL/OPG 信號系統在骨重建中發揮重要作用[4]。同時，Kauther 等[5]提出 CGRP 對 RANK/RANKL/OPG 信號系統具有一定的調控作用。本文將就骨重建過程中 CGRP 和 RANK/RANKL/OPG 信號系統對 OB 和 OC 的調節作用，以及 CGRP 對 RANK/RANKL/OPG 信號系統的作用和機制方面的研究進行綜述。
1 CGRP 概述
1.1 CGRP 對 OB 的作用機制
OB 起源于骨髓基質的間質細胞，OB 在骨形成過程中要經歷細胞增殖、細胞外基質成熟、細胞外基質礦化和細胞凋亡 4 個階段。眾多因素可以調節影響這 4 個階段，從而調控骨組織形成。Imai 等[6-7]認為 CGRP 通過作用于干骺端的 OB 和 OC、骨膜的內襯細胞來調節骨的生長和代謝，并證實 OB 可通過自分泌或旁分泌 CGRP 的方式增強其活性。Villa 等[8]認為 CGRP 可以通過環磷酸腺苷/蛋白激酶 A（cyclic adenosine monophosphate/protein kinase A，cAMP/PKA）信號途徑影響 OB 的代謝。然而 CGRP 如何參與 OB 的代謝及其具體機制還有待進一步研究。
1.2 CGRP 對 OC 的作用機制
Cornish 等[9]認為降鈣素對 OC 前體融合產生影響，會抑制 OC 形成，同時對成熟 OC 也有抑制作用，能抑制骨髓培養液中 OC 的生長。已有多項研究[9-10]證實 CGRP 對 OC 具有調節作用，但其發揮調節機制的作用通道目前仍未明確，還需進一步探索。
1.3 CGRP 在骨折重建中的作用
Tang 等[3]實驗證明骨折愈合期間 CGRP 顯著增加，CGRP 水平在骨折后第 8 周達到峰值，此后顯著下降，CGRP 抑制劑可以抑制骨折愈合，由此得出 CGRP 參與骨折愈合的結論。孫東良等[11]實驗證明腦外傷合并骨折中，骨折端 CGRP 含量在骨折修復重建早中期表達明顯增強，這有利于多種細胞的趨化、增殖和分化，促進成骨。單核細胞趨化蛋白 1（monocyte chemoattractant protein 1，MCP-1）是一種炎癥趨化因子，可以由多種細胞產生，OB 也能產生此種因子[12]。CGRP 還能夠激活細胞外調節蛋白激酶信號通路，引起 MCP-1 mRNA 含量升高以及產生 MCP-1 蛋白[13]，進而促進骨折愈合。Hukkanen 等[14]研究證實，在骨折早期，骨外膜中 CGRP 陽性神經纖維首先發生退化，繼而迅速增殖，其分布和密度隨骨痂形成和骨改建而變化。姚建華等[15]推測，脊髓損傷后早期骨折部位 CGRP 呈強陽性表達，刺激形成大量纖維骨痂和軟骨骨痂；但骨折 2 周后骨折部位 CGRP 顯著減少，導致纖維骨痂以及軟骨骨痂向骨性骨痂轉化速度明顯減慢，骨痂停滯在纖維骨痂和軟骨骨痂期，形成病理性骨痂。所以，骨折部位 CGRP 濃度的高低影響骨折處新生骨痂形成的數量及質量，二者成正相關，CGRP 的高表達可以促進骨折愈合。
2 RANK/RANKL/OPG 信號系統概述
2.1 RANK
RANK 屬于 TNF 超家族成員之一，是一種Ⅰ型跨膜蛋白，由 616 個氨基酸殘基組成。RANK 在骨小梁、骨骼肌、肝臟及胸腺等多部位表達，主要分布在單核和巨噬細胞系，包括 OC 前體細胞、OB、樹突狀細胞和淋巴細胞表面。RANK 是 RANKL 唯一的 OC 受體，通過在 OC 和 OC 祖細胞表面與 RANKL 進行細胞依賴式接觸識別并結合，直接促進 OC 的分化、活化及成熟，阻止 OC 凋亡，同時調節相關基因的轉錄和表達[16]。RANK 和 RANKL 的結合對于 OC 的存活和活化有著重要意義，正向促進骨吸收[17-18]。Yasuda[19]研究表明，過度表達可溶性基因敲除 RANK-Fc 融合蛋白可使 OC 數量下降，發生嚴重石骨癥，RANK 基因敲除鼠缺乏 OC 也有類似結果。相反，RANK 過度表達作用于 OC，會出現 OC 數量明顯增加，其結果是骨組織過度吸收，臨床上表現為 Paget 病。
2.2 RANKL
RANKL 是 TNF 超家族成員之一，是一種Ⅱ型跨膜蛋白，由 371 個氨基酸殘基構成，在 OB、BMSCs 及淋巴細胞中有高表達[20]。在 RANKL 的表達過程中，有眾多激素和細胞因子共同參與調節，其中 IL-1、1，25（OH）2D3、甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）、糖皮質激素可促進 RANKL 表達，TGF-β 可抑制 RANKL 表達[21]。Teitelbaum[22]認為 RANKL 和巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）是對 OC 分化起關鍵調控作用的兩種信號分子。體外研究表明[23]，RANKL 和 M-CSF 可以有效誘導 OC 的生成和分化，并不需要其他因子的參與。RANKL 和 OPG 可以調節 OC 的吸收功能[24]，用 RANKL 處理成熟 OC，可以發現 OC 活性增強。RANKL 能直接啟動 OC 前體細胞或 OC 細胞內信號通路，使 OC 分化，并增加其活性。Enomoto 等[25]發現，過度表達可溶性 RANKL 的大鼠出現骨吸收、骨密度降低和骨脆性增加。Weitzmanm[26]認為，RANKL 是導致 OC 發生和調節骨吸收的最終下游效應細胞因子。
2.3 OPG
OPG 又稱為 OC 生成抑制因子，是 TNF 受體超家族成員之一，屬于分泌型糖蛋白，無跨膜部分和直接的信號性能，由 380 個氨基酸殘基構成。OPG 主要由 OB 和 BMSCs 分泌，在心臟、肺部、胃腸等多種組織中也有表達。OPG 的表達受到多種調控因子的調節，IL-1、TNF-α、TNF-β 能增強其表達，PTH、前列腺素 E2、1，25（OH）2D3 能抑制其表達[27]。OPG 對抑制骨吸收、增加松質骨及皮質骨的密度、面積和強度有著重要作用[28]。其主要作用是作為一種誘騙受體，競爭性地與 RANKL 結合，從而阻止 RANKL 與 RANK 的結合，抑制 OC 分化和成熟，形成 RANK/RANKL/OPG 信號系統，調控 OC 的生成、分化、成熟和凋亡，影響 OC 的功能[29]。武文杰等[30]也發現隨著 OPG 表達水平的升高，RANKL 表達水平隨之增加，OPG 的表達水平可調節 RANKL 的表達水平，最終影響 OC 的生成。研究發現[31]卵巢切除術后對小鼠給予 OPG 后發現骨小梁明顯增多，未給予 OPG 組發現骨小梁減少，由此可以證明 OPG 可以抑制骨吸收。
2.4 RANK/RANKL/OPG 信號系統對 OB 及 OC 的調節
在調節 OB 和 OC 的平衡中，RANK/RANKL/OPG 信號系統起著重要作用，防止骨量異常增多或減少，從而維持正常骨組織的代謝。骨吸收刺激因子首先作用于 OB，使 OB 分泌 RANKL，RANKL 與 M-CSF 結合到受體 RANK 與 M-CSF 受體上，然后 OC 內部的 TNF 相關蛋白（TNF-receptor associated factors，TRAFs）與 RANK 細胞質區域的特定位點迅速結合，實現信號的呈遞，進一步發揮作用，目前發現有 TRAF2、5、6 可以與 RANK 結合[32]。Naito 等[33]發現，TRAF6 基因敲除（TRAF6–/–）小鼠表現出嚴重的骨硬化癥，在 OC 形成中存在缺陷。體外培養實驗表明，從 TRAF6–/–小鼠中提取的 OC 前體細胞無法對 OC 分化因子進行分化，表明在 OC 分化因子信號通路中 TRAF6 具有重要意義，TRAF6 與 RANK 的結合對 OC 具有調控作用。促進 OC 生成的調節因子有活化 T-細胞核因子 1（NFATc1）、c-Fos 基因（一種即刻早期基因，對細胞分裂、生長和信息識別起重要作用）、NF-κB 等[34]。Boyce 等[35]認為，某些適配子與 TRAFs 共同結合到 RANK 的細胞質內，誘導 NF-κB 通路活化。NF-κB 可以增加 c-Fos 基因的表達，c-Fos 與 NFATc1 結合并開始轉錄 OC 基因，最終使 OC 前體細胞分化為成熟 OC，參與骨重建過程。同時，OPG 可以由 OB 進行旁分泌從而發揮作用，競爭性地與 RANKL 3 種亞型結合，抑制 RANKL 與 RANK 的結合，阻斷了信號傳遞，從而抑制 OC 分化和成熟，并誘導 OC 凋亡。
2.5 RANK/RANKL/OPG 信號系統在骨折重建中的作用
骨折愈合的過程主要由 OB 介導的骨組織形成和 OC 介導的骨組織吸收共同參與完成，這一過程與 RANK/RANKL/OPG 信號系統緊密聯系。Kon 等[36]研究發現，OPG 在未骨折的骨骼中有所表達，并且在骨折愈合重建過程中表達增強，但是 RANKL 在未骨折的骨組織中幾乎無法檢測到，在骨折愈合的整個過程中都有較高的表達，RANKL 的表達高峰與 OPG 的表達高峰無明顯關聯，由此表明 OPG 和 RANKL 在骨折愈合重建過程中發揮重要作用。Wang 等[37]研究顯示，36 例高齡股骨粗隆間骨折患者的血清 RANKL 和 OPG 水平高于對照組，在損傷后 4 周顯著升高。值得注意的是，雖然在愈合過程中 RANKL/OPG 比值逐漸升高，但骨折組術后 4 周內 RANKL/OPG 比值顯著低于對照組，表明 RANKL 和 OPG 參與骨折愈合。嚴斌等[38]研究發現，RANKL 濃度在骨折后 1 周內一直保持低水平，直到 12 周后才開始增長，達到峰值后又開始下降，推測可能是由于骨折骨痂開始重吸收所致。RANKL/OPG 的平衡反映了 OC 的活性，骨折愈合過程中 RANKL/OPG 的比值減小，OC 活性降低，有利于骨痂形成，所以其比值在骨折愈合過程中有重要參考價值。
3 骨重建過程中 CGRP 對 RANK/RANKL/OPG 信號系統的影響
骨重建過程中，CGRP 和 RANK/RANKL/OPG 信號系統都發揮著重要作用，關于二者之間存在的聯系以及調節機制的研究還不全面。OB 和 OC 都有助于骨重塑，但重塑的類型和程度取決于 OB 和 OC 的相互作用，RANK/RANKL/OPG 信號系統是其中一種調節機制。通過激活 cAMP（OB 中 OPG 生產的調節因子之一）通路，一些激素、生長因子、細胞因子和藥物會影響這個系統[39-40]。由于 CGRP 刺激人 OB 的 cAMP 生產[41]，因此 CGRP 對骨的影響可以推斷部分是由 RANK/RANKL/OPG 信號系統介導的。Ishizuka 等[42]研究發現 CGRP 對 OC 形成的抑制作用，He 等[43]也有類似結論，CGRP 不僅刺激 OB 分化，同時通過 RANK/RANKL/OPG 系統抑制 OC 發生。肖嘯等[44]研究發現，CGRP 在一定濃度范圍內可以增強 OPG mRNA 的表達，同時抑制 RANKL mRNA 的表達，并且能夠明顯上調 OPG/RANKL 的比值，由此推測 CGRP 通過 RANK/RANKL/OPG 系統對 OC 進行調節，從而抑制骨吸收。Wang 等[10]也證明了 CGRP 通過 RANK/RANKL/OPG 系統抑制 OC 的活性。而 Villa 等[45]研究發現，CGRP 通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統促進 OC 形成。兩種研究結果有所對立，這可能是由于骨折重建過程中，除 RANK/RANKL/OPG 信號系統外，還受到其他因素的影響，CGRP 可能有助于這一過程的精細調整。骨重建過程十分復雜，由眾多因子及信號通路共同調節，在原始骨痂形成期，CGRP 和其他因子可能通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統發揮對 OC 的抑制作用，有助于 OB 增生和骨痂形成；在骨痂改造塑形期，CGRP 及其他因子可能通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統發揮對 OC 的促進作用，對原始骨痂進行精細改造，使得骨小梁逐漸增加，排列逐漸規則致密，恢復骨組織正常結構。在失神經支配下骨折愈合過程中，形成大量生物力學強度差的病理性骨痂，這一現象可能與失神經支配下骨折斷端 CGRP 濃度降低，通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統對 OC 的精細調節作用減弱有關，導致骨痂形成量異常增多；但是骨痂形態紊亂，力學強度差，這方面也值得進一步研究。徐琳等[46]研究發現，CGRP 在 mRNA 水平能促進兔 OPG 的生成和表達，CGRP 對 OPG 表達的促進需要激活 cAMP/PKA 信號通路，同時該研究結果表明除了 cAMP/PKA 信號通路外，CGRP 對骨重建的調節可能還存在其他信號通路。
4 小結與展望
骨重建過程中，OB 和 OC 都發揮著重要作用，深入研究兩者之間的調節機制，將會為臨床上各類骨科疾病的治療帶來新的思路和方法。然而 OB 和 OC 之間的調節相對復雜，有眾多因子和信號通路參與其中。CGRP 對 OB 和 OC 具有調控作用，能促進骨痂生長，有利于骨折愈合，深入研究其調控機制，將會為臨床中治療骨折及防治骨不連開辟新的道路，但 CGRP 參與調控 OB 和 OC 的具體機制仍需進一步深入。RANK/RANKL/OPG 信號系統的發現是研究骨重建中 OB 和 OC 調節機制的重大進展，對其研究也日益豐富，多項研究表明 RANK/RANKL/OPG 信號系統在骨重建中 OB 和 OC 的調節方面扮演重要角色。深入研究 RANK/RANKL/OPG 信號系統有助于發現治療骨相關疾病的新切入點，然而其具體的調節機制仍需完善。目前還發現 CGRP 對 RANK/RANKL/OPG 系統具有調控作用，但是有研究發現 CGRP 抑制 OPG/RANKL 調控的 OC 發生，另有研究發現 CGRP 通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統促進 OC 形成。CGRP 如何通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統發揮對 OC 雙向調控作用的機制還需進一步實驗研究，這種調控作用是否參與原始骨痂形成期及骨痂改造塑形期中，對于骨折及骨不連治療和骨重建過程的深入研究可能具有一定臨床價值。
人體內骨組織是一類代謝十分活躍的組織器官，從生命孕育開始到發展變化直至死亡結束的過程中，不斷地進行著復雜的更新與重建，以適應機體的當前狀態。骨組織持續不斷地進行著成骨細胞（osteoblast，OB）介導的骨形成和破骨細胞（osteoclast，OC）介導的骨吸收的平衡，這一過程稱為骨重建[1]。骨組織接收到刺激信號如機械負荷后，OC 最先出現在骨組織表面，吸收礦物成分并形成骨吸收陷窩，OB 在陷窩部位進行骨樣物質沉積，從而進行后續骨重建過程[2]。骨重建過程是由多因素參與共同影響的，其中包括降鈣素基因相關肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）以及核因子 κB 受體活化因子（receptor activator of nuclear factor κB，RANK）/核因子 κB 受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor κB ligand，RANKL）/骨保護蛋白（osteoprotegerin，OPG）信號系統。CGRP 是一種含量豐富的神經肽類物質，已被證實在骨折愈合中起著一定程度的促進作用，骨折局部 CGRP 濃度明顯增高[3]。另一方面，RANK、RANKL 和 OPG 是 TNF 家族中的成員，許多研究表明 RANK/RANKL/OPG 信號系統在骨重建中發揮重要作用[4]。同時，Kauther 等[5]提出 CGRP 對 RANK/RANKL/OPG 信號系統具有一定的調控作用。本文將就骨重建過程中 CGRP 和 RANK/RANKL/OPG 信號系統對 OB 和 OC 的調節作用，以及 CGRP 對 RANK/RANKL/OPG 信號系統的作用和機制方面的研究進行綜述。
1 CGRP 概述
1.1 CGRP 對 OB 的作用機制
OB 起源于骨髓基質的間質細胞，OB 在骨形成過程中要經歷細胞增殖、細胞外基質成熟、細胞外基質礦化和細胞凋亡 4 個階段。眾多因素可以調節影響這 4 個階段，從而調控骨組織形成。Imai 等[6-7]認為 CGRP 通過作用于干骺端的 OB 和 OC、骨膜的內襯細胞來調節骨的生長和代謝，并證實 OB 可通過自分泌或旁分泌 CGRP 的方式增強其活性。Villa 等[8]認為 CGRP 可以通過環磷酸腺苷/蛋白激酶 A（cyclic adenosine monophosphate/protein kinase A，cAMP/PKA）信號途徑影響 OB 的代謝。然而 CGRP 如何參與 OB 的代謝及其具體機制還有待進一步研究。
1.2 CGRP 對 OC 的作用機制
Cornish 等[9]認為降鈣素對 OC 前體融合產生影響，會抑制 OC 形成，同時對成熟 OC 也有抑制作用，能抑制骨髓培養液中 OC 的生長。已有多項研究[9-10]證實 CGRP 對 OC 具有調節作用，但其發揮調節機制的作用通道目前仍未明確，還需進一步探索。
1.3 CGRP 在骨折重建中的作用
Tang 等[3]實驗證明骨折愈合期間 CGRP 顯著增加，CGRP 水平在骨折后第 8 周達到峰值，此后顯著下降，CGRP 抑制劑可以抑制骨折愈合，由此得出 CGRP 參與骨折愈合的結論。孫東良等[11]實驗證明腦外傷合并骨折中，骨折端 CGRP 含量在骨折修復重建早中期表達明顯增強，這有利于多種細胞的趨化、增殖和分化，促進成骨。單核細胞趨化蛋白 1（monocyte chemoattractant protein 1，MCP-1）是一種炎癥趨化因子，可以由多種細胞產生，OB 也能產生此種因子[12]。CGRP 還能夠激活細胞外調節蛋白激酶信號通路，引起 MCP-1 mRNA 含量升高以及產生 MCP-1 蛋白[13]，進而促進骨折愈合。Hukkanen 等[14]研究證實，在骨折早期，骨外膜中 CGRP 陽性神經纖維首先發生退化，繼而迅速增殖，其分布和密度隨骨痂形成和骨改建而變化。姚建華等[15]推測，脊髓損傷后早期骨折部位 CGRP 呈強陽性表達，刺激形成大量纖維骨痂和軟骨骨痂；但骨折 2 周后骨折部位 CGRP 顯著減少，導致纖維骨痂以及軟骨骨痂向骨性骨痂轉化速度明顯減慢，骨痂停滯在纖維骨痂和軟骨骨痂期，形成病理性骨痂。所以，骨折部位 CGRP 濃度的高低影響骨折處新生骨痂形成的數量及質量，二者成正相關，CGRP 的高表達可以促進骨折愈合。
2 RANK/RANKL/OPG 信號系統概述
2.1 RANK
RANK 屬于 TNF 超家族成員之一，是一種Ⅰ型跨膜蛋白，由 616 個氨基酸殘基組成。RANK 在骨小梁、骨骼肌、肝臟及胸腺等多部位表達，主要分布在單核和巨噬細胞系，包括 OC 前體細胞、OB、樹突狀細胞和淋巴細胞表面。RANK 是 RANKL 唯一的 OC 受體，通過在 OC 和 OC 祖細胞表面與 RANKL 進行細胞依賴式接觸識別并結合，直接促進 OC 的分化、活化及成熟，阻止 OC 凋亡，同時調節相關基因的轉錄和表達[16]。RANK 和 RANKL 的結合對于 OC 的存活和活化有著重要意義，正向促進骨吸收[17-18]。Yasuda[19]研究表明，過度表達可溶性基因敲除 RANK-Fc 融合蛋白可使 OC 數量下降，發生嚴重石骨癥，RANK 基因敲除鼠缺乏 OC 也有類似結果。相反，RANK 過度表達作用于 OC，會出現 OC 數量明顯增加，其結果是骨組織過度吸收，臨床上表現為 Paget 病。
2.2 RANKL
RANKL 是 TNF 超家族成員之一，是一種Ⅱ型跨膜蛋白，由 371 個氨基酸殘基構成，在 OB、BMSCs 及淋巴細胞中有高表達[20]。在 RANKL 的表達過程中，有眾多激素和細胞因子共同參與調節，其中 IL-1、1，25（OH）2D3、甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）、糖皮質激素可促進 RANKL 表達，TGF-β 可抑制 RANKL 表達[21]。Teitelbaum[22]認為 RANKL 和巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）是對 OC 分化起關鍵調控作用的兩種信號分子。體外研究表明[23]，RANKL 和 M-CSF 可以有效誘導 OC 的生成和分化，并不需要其他因子的參與。RANKL 和 OPG 可以調節 OC 的吸收功能[24]，用 RANKL 處理成熟 OC，可以發現 OC 活性增強。RANKL 能直接啟動 OC 前體細胞或 OC 細胞內信號通路，使 OC 分化，并增加其活性。Enomoto 等[25]發現，過度表達可溶性 RANKL 的大鼠出現骨吸收、骨密度降低和骨脆性增加。Weitzmanm[26]認為，RANKL 是導致 OC 發生和調節骨吸收的最終下游效應細胞因子。
2.3 OPG
OPG 又稱為 OC 生成抑制因子，是 TNF 受體超家族成員之一，屬于分泌型糖蛋白，無跨膜部分和直接的信號性能，由 380 個氨基酸殘基構成。OPG 主要由 OB 和 BMSCs 分泌，在心臟、肺部、胃腸等多種組織中也有表達。OPG 的表達受到多種調控因子的調節，IL-1、TNF-α、TNF-β 能增強其表達，PTH、前列腺素 E2、1，25（OH）2D3 能抑制其表達[27]。OPG 對抑制骨吸收、增加松質骨及皮質骨的密度、面積和強度有著重要作用[28]。其主要作用是作為一種誘騙受體，競爭性地與 RANKL 結合，從而阻止 RANKL 與 RANK 的結合，抑制 OC 分化和成熟，形成 RANK/RANKL/OPG 信號系統，調控 OC 的生成、分化、成熟和凋亡，影響 OC 的功能[29]。武文杰等[30]也發現隨著 OPG 表達水平的升高，RANKL 表達水平隨之增加，OPG 的表達水平可調節 RANKL 的表達水平，最終影響 OC 的生成。研究發現[31]卵巢切除術后對小鼠給予 OPG 后發現骨小梁明顯增多，未給予 OPG 組發現骨小梁減少，由此可以證明 OPG 可以抑制骨吸收。
2.4 RANK/RANKL/OPG 信號系統對 OB 及 OC 的調節
在調節 OB 和 OC 的平衡中，RANK/RANKL/OPG 信號系統起著重要作用，防止骨量異常增多或減少，從而維持正常骨組織的代謝。骨吸收刺激因子首先作用于 OB，使 OB 分泌 RANKL，RANKL 與 M-CSF 結合到受體 RANK 與 M-CSF 受體上，然后 OC 內部的 TNF 相關蛋白（TNF-receptor associated factors，TRAFs）與 RANK 細胞質區域的特定位點迅速結合，實現信號的呈遞，進一步發揮作用，目前發現有 TRAF2、5、6 可以與 RANK 結合[32]。Naito 等[33]發現，TRAF6 基因敲除（TRAF6–/–）小鼠表現出嚴重的骨硬化癥，在 OC 形成中存在缺陷。體外培養實驗表明，從 TRAF6–/–小鼠中提取的 OC 前體細胞無法對 OC 分化因子進行分化，表明在 OC 分化因子信號通路中 TRAF6 具有重要意義，TRAF6 與 RANK 的結合對 OC 具有調控作用。促進 OC 生成的調節因子有活化 T-細胞核因子 1（NFATc1）、c-Fos 基因（一種即刻早期基因，對細胞分裂、生長和信息識別起重要作用）、NF-κB 等[34]。Boyce 等[35]認為，某些適配子與 TRAFs 共同結合到 RANK 的細胞質內，誘導 NF-κB 通路活化。NF-κB 可以增加 c-Fos 基因的表達，c-Fos 與 NFATc1 結合并開始轉錄 OC 基因，最終使 OC 前體細胞分化為成熟 OC，參與骨重建過程。同時，OPG 可以由 OB 進行旁分泌從而發揮作用，競爭性地與 RANKL 3 種亞型結合，抑制 RANKL 與 RANK 的結合，阻斷了信號傳遞，從而抑制 OC 分化和成熟，并誘導 OC 凋亡。
2.5 RANK/RANKL/OPG 信號系統在骨折重建中的作用
骨折愈合的過程主要由 OB 介導的骨組織形成和 OC 介導的骨組織吸收共同參與完成，這一過程與 RANK/RANKL/OPG 信號系統緊密聯系。Kon 等[36]研究發現，OPG 在未骨折的骨骼中有所表達，并且在骨折愈合重建過程中表達增強，但是 RANKL 在未骨折的骨組織中幾乎無法檢測到，在骨折愈合的整個過程中都有較高的表達，RANKL 的表達高峰與 OPG 的表達高峰無明顯關聯，由此表明 OPG 和 RANKL 在骨折愈合重建過程中發揮重要作用。Wang 等[37]研究顯示，36 例高齡股骨粗隆間骨折患者的血清 RANKL 和 OPG 水平高于對照組，在損傷后 4 周顯著升高。值得注意的是，雖然在愈合過程中 RANKL/OPG 比值逐漸升高，但骨折組術后 4 周內 RANKL/OPG 比值顯著低于對照組，表明 RANKL 和 OPG 參與骨折愈合。嚴斌等[38]研究發現，RANKL 濃度在骨折后 1 周內一直保持低水平，直到 12 周后才開始增長，達到峰值后又開始下降，推測可能是由于骨折骨痂開始重吸收所致。RANKL/OPG 的平衡反映了 OC 的活性，骨折愈合過程中 RANKL/OPG 的比值減小，OC 活性降低，有利于骨痂形成，所以其比值在骨折愈合過程中有重要參考價值。
3 骨重建過程中 CGRP 對 RANK/RANKL/OPG 信號系統的影響
骨重建過程中，CGRP 和 RANK/RANKL/OPG 信號系統都發揮著重要作用，關于二者之間存在的聯系以及調節機制的研究還不全面。OB 和 OC 都有助于骨重塑，但重塑的類型和程度取決于 OB 和 OC 的相互作用，RANK/RANKL/OPG 信號系統是其中一種調節機制。通過激活 cAMP（OB 中 OPG 生產的調節因子之一）通路，一些激素、生長因子、細胞因子和藥物會影響這個系統[39-40]。由于 CGRP 刺激人 OB 的 cAMP 生產[41]，因此 CGRP 對骨的影響可以推斷部分是由 RANK/RANKL/OPG 信號系統介導的。Ishizuka 等[42]研究發現 CGRP 對 OC 形成的抑制作用，He 等[43]也有類似結論，CGRP 不僅刺激 OB 分化，同時通過 RANK/RANKL/OPG 系統抑制 OC 發生。肖嘯等[44]研究發現，CGRP 在一定濃度范圍內可以增強 OPG mRNA 的表達，同時抑制 RANKL mRNA 的表達，并且能夠明顯上調 OPG/RANKL 的比值，由此推測 CGRP 通過 RANK/RANKL/OPG 系統對 OC 進行調節，從而抑制骨吸收。Wang 等[10]也證明了 CGRP 通過 RANK/RANKL/OPG 系統抑制 OC 的活性。而 Villa 等[45]研究發現，CGRP 通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統促進 OC 形成。兩種研究結果有所對立，這可能是由于骨折重建過程中，除 RANK/RANKL/OPG 信號系統外，還受到其他因素的影響，CGRP 可能有助于這一過程的精細調整。骨重建過程十分復雜，由眾多因子及信號通路共同調節，在原始骨痂形成期，CGRP 和其他因子可能通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統發揮對 OC 的抑制作用，有助于 OB 增生和骨痂形成；在骨痂改造塑形期，CGRP 及其他因子可能通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統發揮對 OC 的促進作用，對原始骨痂進行精細改造，使得骨小梁逐漸增加，排列逐漸規則致密，恢復骨組織正常結構。在失神經支配下骨折愈合過程中，形成大量生物力學強度差的病理性骨痂，這一現象可能與失神經支配下骨折斷端 CGRP 濃度降低，通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統對 OC 的精細調節作用減弱有關，導致骨痂形成量異常增多；但是骨痂形態紊亂，力學強度差，這方面也值得進一步研究。徐琳等[46]研究發現，CGRP 在 mRNA 水平能促進兔 OPG 的生成和表達，CGRP 對 OPG 表達的促進需要激活 cAMP/PKA 信號通路，同時該研究結果表明除了 cAMP/PKA 信號通路外，CGRP 對骨重建的調節可能還存在其他信號通路。
4 小結與展望
骨重建過程中，OB 和 OC 都發揮著重要作用，深入研究兩者之間的調節機制，將會為臨床上各類骨科疾病的治療帶來新的思路和方法。然而 OB 和 OC 之間的調節相對復雜，有眾多因子和信號通路參與其中。CGRP 對 OB 和 OC 具有調控作用，能促進骨痂生長，有利于骨折愈合，深入研究其調控機制，將會為臨床中治療骨折及防治骨不連開辟新的道路，但 CGRP 參與調控 OB 和 OC 的具體機制仍需進一步深入。RANK/RANKL/OPG 信號系統的發現是研究骨重建中 OB 和 OC 調節機制的重大進展，對其研究也日益豐富，多項研究表明 RANK/RANKL/OPG 信號系統在骨重建中 OB 和 OC 的調節方面扮演重要角色。深入研究 RANK/RANKL/OPG 信號系統有助于發現治療骨相關疾病的新切入點，然而其具體的調節機制仍需完善。目前還發現 CGRP 對 RANK/RANKL/OPG 系統具有調控作用，但是有研究發現 CGRP 抑制 OPG/RANKL 調控的 OC 發生，另有研究發現 CGRP 通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統促進 OC 形成。CGRP 如何通過 RANK/RANKL/OPG 信號系統發揮對 OC 雙向調控作用的機制還需進一步實驗研究，這種調控作用是否參與原始骨痂形成期及骨痂改造塑形期中，對于骨折及骨不連治療和骨重建過程的深入研究可能具有一定臨床價值。