RANK信号通路的组成
RANK信号通路有三个关键组成,分别是:核因子κB受体激活因子配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)、核因子κB受体激活因子(receptor activator of nuclear factor-κB,RANK)和骨保护素(osteoprotegerin,OPG)。文献中三者常被表示为“RAN KL/RANK/OPG”或“RANKL-RANK-OPG”。三者之间相互作用,调整骨形成和骨吸收之间的平衡,维持骨量。
(一)核因子κB受体激活因子配体
RANKL又被称为肿瘤坏死因子相关的活化诱导细胞因子(tumor necrosis factor-related activation-induced cytokine,TRANCE)、破骨细胞分化因子(osteoclast differentiation factor,ODF)、骨保护素配体(osteoprotegerin ligand)等。RANKL是肿瘤坏死因子超家族的成员,由包括成骨细胞、基质细胞和淋巴细胞在内的多种类型的细胞表达。RANKL蛋白属Ⅱ型跨膜蛋白,它既可与破骨细胞前体表面的RANK结合,产生转录活化信号,促进前体细胞向多核破骨细胞的分化,也可以与其诱饵受体——OPG结合,从而减少与RANK的结合,避免过度的骨溶解,维持骨的完整性。研究发现,缺乏RANKL的小鼠可以出现骨硬化、牙萌出失败,显示出RANKL对破骨细胞成熟和发挥功能具有促进作用。
(二)核因子κB受体激活因子(https://www.daowen.com)
RANK属于与RANKL同源的肿瘤坏死因子受体超家族,由造血细胞中的破骨细胞前体表达于细胞表面,是RANKL的信号受体。RANK属于Ⅰ型跨膜蛋白,自身没有催化活性。RANK与RANKL结合后,可刺激细胞内的肿瘤坏死因子受体相关因子(tumor necrosis factor receptor-associated factors,TRAFs,包括TRAF 1 、TRAF2、TRAF3、TRAF5和TRAF6)集聚到RANK胞质区,以转换信号,继而通过一系列相关信号转导因子,向细胞内传递信号,促进破骨细胞的形成、活化和存活,并引起骨吸收。
(三)骨保护素
OPG属于肿瘤坏死因子受体超家族,属分泌型糖蛋白,由破骨细胞和有成骨作用的干细胞分泌。OPG有7个结构域(D1~D7)。其中,D1~D4区为半胱氨酸含量丰富区域,位于N端,主要功能是抑制破骨细胞分化和骨吸收;D5、D6区是位于C端的高度同源的两个区域,为死亡域;D7区含有肝素结合位点,可通过N端糖基化,形成巯基化二聚体。OPG实质上是RANKL的诱饵受体,它可与RANKL家族竞争性结合,从而阻止RANKL与RANK结合,达到抑制破骨细胞形成、成熟的目的,从而避免过度的骨溶解,使骨形成和骨吸收处于平衡状态。研究显示,缺乏OPG的小鼠会有骨质缺乏的表现。