骨质疏松与骨内血管的关系是近些年的研究热点,骨内存在一种特殊血管亚型,与骨形成相偶联,二者间偶联的机制可由Notch信号来解释。老年后骨形成与血管形成均下降,但可为专用药物所逆转。既然骨质疏松与血管形成存在密切偶联,而铁蓄积能影响骨代谢,那么,铁蓄积能否通过干扰骨内血管从而影响骨代谢呢?通过增加骨内血管的数量能否改善骨量下降?
6.1 骨内血管与骨形成的偶联关系
2014年,德国学者Ralf等通过对小鼠骨组织进行免疫荧光染色,发现在鼠类骨骼系统中存在一种新的毛细血管亚型,这种特殊的亚型血管表现为两种内皮细胞表面抗体共定位(CD31和Endomucin)。这种特殊的亚型血管之所以重要,是因为其周围伴随大量Osterix阳性染色的骨祖细胞,进一步分化为成骨细胞,参与骨形成。二者的偶联关系主要存在于骨骺端及骨内膜区,而在骨干部位几乎不存在,这种现象可能与干骺端、骨膜下骨代谢活跃有关(图11-4)。所以,研究骨内特殊的血管与骨形成之间的偶联具有潜在的临床意义。Ralf团队进一步证明Notch信号通路参与了二者的偶联机制,在内皮细胞上特异性敲除Notch信号通路的相关基因,不仅骨量下降,形态变短,骨小梁稀疏,而且骨内特殊亚型血管也减少,应用外源性Noggin(骨形态蛋白拮抗剂)可部分恢复骨量。同年,Xie等报道,破骨细胞前体细胞分泌的血小板源性生长因子(PDGF-BB)能诱导血管新生及骨形成,利用外源性PDGF-BB增加了骨内这种特殊的亚型血管并刺激了骨形成。为了强调上述发现,Ralf等在Nature Medicine上发表评述:破骨细胞前体细胞可促进骨血管新生与骨形成(图11-4)。
图11-4 骨祖细胞与H型血管的偶联小鼠胫骨干骺端、骨膜下(箭头)及骨干部位H型血管的分布
(摘自:Ralf H.Adams,et al.Nature,2014,507:376-380.)
6.2 铁蓄积与血管形成
铁蓄积对骨的影响除了对破骨细胞、成骨细胞方面的作用以外,是否还存在其他方面的作用从而影响骨代谢呢?笔者查阅文献,做一总结。
Huang等通过体外细胞培养证实铁缺乏能稳定Hif-1信号通路,显著促进VEGF的分泌,增强血管形成;而铁蓄积则增加了氧化应激的水平并激活MAPK信号通路,抑制血管新生。Mohammad等发表综述评价多种元素(N、Fe、Se、P、Au和Ca)对血管形成的影响,体外实验表明,铁蓄积干扰了Hif-1的稳定性,下调Hif相关信号通路基因的表达,导致VEGF水平下降,抑制血管形成。Aaron等通过对动物下颌骨延长实验,证实应用去铁胺(DFO)能显著促进血管形成,加速骨再生。既然骨形成与骨内血管形成存在密切偶联。那么,铁蓄积能否通过影响骨内血管状态从而干扰骨形成呢?如果命题成立,这或许是铁蓄积干扰骨形成领域新的热点。
骨形成与血管形成的偶联是近年比较热门的话题,本文从二者的偶联现象、机制及相关干预等方面进行了系统总结,为临床相关问题的解决提出了新的思路。另外,笔者对铁蓄积影响血管的可能机制也进行了初步阐述,希望能引入铁蓄积对骨内血管方面的研究。那么,铁蓄积能否影响骨内特殊亚型血管从而调控骨代谢呢?通过降铁干预能否改善血管、缓解骨量下降呢?这都需要进一步实验验证。
(王亮、余道江)
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