近几年的研究报道认为，铁对成骨细胞具有一定的影响。2009年，Yamasaki等研究认为，铁蓄积通过抑制成骨细胞的增殖和分化影响骨质疏松。2011年，Yang等发现，铁剂包括铁蛋白、转铁蛋白，都能抑制成骨细胞中的碱性磷酸酶活性，并能下调成骨细胞标记基因Runx2、osterix、osteopontin和osteocalcin，同时，铁蓄积能抑制成骨细胞分化，但却能促进成骨细胞增殖，同时引起细胞生长因子和细胞周期调节基因CDK4、CDK6、cyclin D1、cyclin D3等表达增加。国内徐又佳教授团队也先后对这一机制进行了深入研究。
2.1 国外研究
骨形成和骨吸收的平衡取决于成骨细胞和破骨细胞的相互作用，二者失衡就会引起一系列骨代谢疾病。Vernejoul等发现，铁过载的猪模型中，骨的组织形态测定显示双四环素标记的成骨细胞形成速度、成骨水平都显著降低；从形态学测定发现，成骨细胞的募集和胶原合成明显降低；从骨壁厚度测量发现，骨合成的速度降低；与此同时，破骨细胞吸收骨质的能力并未减弱，经测定，虽然存在这种骨形成和骨吸收的不平衡，但单位容积内的松质骨质和磷酸钙并未改变。Perls染色显示，铁沉积存在于成骨细胞、破骨细胞和骨基质中，主要沿着松质骨表面、骨小梁、骨矿化界面呈线性分布。Vernejoul的研究表明，铁存在于骨细胞及基质中，并在骨的重建中发挥作用。
2003年，Matsushima等发现，在5%乳酸铁喂养13周后的铁过载大鼠模型中，胫骨近端组织病理学、组织形态学研究表明铁过载能诱导骨损伤，表现出类似于骨软骨病的骨小梁减少、骨基质增加的改变。除此之外，在慢性铁过载诱导的骨损伤区域，成骨细胞聚集多于矿化，铁沉积于成骨细胞中沿松质骨应力排列，参与骨的重建和厚度的增加。
随后的一些研究报道认为，铁对成骨细胞和破骨细胞具有一定的影响。2009年，Ya-masaki等研究了三价铁（枸橼酸铁铵，FAC）对成骨细胞系MC3T3-E1和ROB细胞增殖、分化和矿化的影响。实验分为对照组和处理组，处理组中FAC的浓度分别为0.1μg/mL、0.5μg/mL和1.0μg/mL，结果显示：FAC使MC3T3-E1细胞的细胞活性、早期成骨活性标志Ⅰ型胶原mRNA和蛋白质的表达、成骨细胞分化标志物碱性磷酸酶的活性均降低，使ROB细胞矿化受阻，且FAC的效应存在剂量依赖性。例如，浓度为1.0μg/mL的FAC对MC3T3-E1细胞活性抑制作用最强，在74h内使其下降了约40%。该研究提示：铁过载通过抑制成骨细胞的增殖和分化影响骨质疏松。
2009年，Zarjou等研究了铁抑制人成骨细胞活性的机制。研究发现：在培养基中加入铁和去铁铁蛋白（apoferritin）均可以抑制成骨细胞的矿化。于是Zarjou等又做了进一步研究，研究结果显示：有亚铁氧化酶活性和螯合铁能力的H铁蛋白抑制了碱性磷酸酶的活性，减少了骨钙素的生成，降低了成骨细胞特异性转录因子（CBF-α1）的表达，抑制了成骨细胞的矿化；既无亚铁氧化酶活性亦无螯合铁能力的变异型H-222铁蛋白对成骨细胞的矿化无显著影响；有亚铁氧化酶活性而无螯合铁能力的血浆铜蓝蛋白与H铁蛋白的作用相似。研究结果提示：铁促进铁蛋白的生成，然后通过铁蛋白的亚铁氧化酶活性抑制成骨细胞活性，从而导致骨质疏松。
2.2 国内研究
国内赵理平等人研究后发现：不同浓度枸橼酸铁铵作用于成骨细胞后，48h、72h时与对照组比较，实验组成骨细胞增殖活性剂量依赖性降低，具有显著性差异（P＜0.05）；10d、14d时各浓度组成骨细胞碱性磷酸酶活性随枸橼酸铁铵浓度增高而降低，且有统计学差异（P＜0.05）；48h时实验组成骨细胞凋亡率也呈浓度依赖性升高，有统计学意义（P＜0.05）；17d时钙结节染色结果显示，随铁离子干预浓度增加，矿化面积、钙结节形成减少；3d时枸橼酸铁铵也呈剂量依赖性下调Ⅰ型胶原基因和蛋白的表达。这与Jonathan等的观点基本一致，他们认为：细胞培养基中加入FeSO4后，第15d时成骨细胞表型的基因标志物如BSP和OCN等被抑制，第20d时矿化结节显著降低。
图11-1 铁对骨形成的影响
国内戴尅戎院士团队2008年发表文章指出，在多能间充质干细胞向成骨细胞分化的过程中，去铁胺DFO可以提高成骨细胞的碱性磷酸酶活性，增加钙结节形成。
2014年，徐又佳团队使用不同浓度的枸橼酸铁铵（FAC）和去铁胺（DFO）处理成骨细胞株hFOB1.19后发现，高浓度的FAC铁剂能够增加转铁蛋白1（FPN1）的表达，而DFO铁剂却降低转铁蛋白1（FPN1）的表达。FPN1这种表达变化可能与成骨细胞胞内铁平衡的维持有关。
（蒋羽清）
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