破骨细胞分化的调控因素
单核细胞被一系列细胞因子和信号通路有序地激活、介导与调控，逐步地发育、分化、融合形成多核巨细胞，而这种多核巨细胞则为具有骨吸收活性的成熟破骨细胞。破骨细胞分化成熟过程中有3个关键因子：细胞核因子κB 受体活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK）、细胞核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of NF-κB Ligand，RANKL）、骨保护素（osteoprotegerin，OPG），它们均为肿瘤坏死因子（tumor necrosis factors，TNFs）配体和受体家族成员，这3个因子形成的OPG／RANK／RANKL系统介导破骨细胞分化过程中最重要的细胞间信号传递以及骨形成和骨吸收平衡的调控（图18-2）。
图18-2 破骨细胞分化过程
1.细胞核因子κB受体活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK） RANK表达于单核-巨噬细胞系表面，在破骨前体细胞表面高度表达，在树突状细胞表面也有表达。RANK为Ⅰ型跨膜蛋白，即一次跨膜，N端在细胞膜外侧，中间为跨膜区，C端在细胞膜内侧。RANK的C端胞内区没有内源性激酶活性去磷酸化并激活下游的信号分子，需要胞外的N 端与三聚体RANKL结合后引发自身的三聚化，并招募下游的肿瘤坏死因子受体相关因子（TNF receptor-associated factors，TRAFs），TRAFs作为转接蛋白可招募蛋白激酶来磷酸化并激活下游的NF-κB途径，调控破骨细胞的生成。
RANK的胞内结构域可以与TRAF1、TRAF2、TRAF3、TRAF5和TRAF6结合。其中，TRAF6转接蛋白在介导破骨细胞分化和功能中起着最为重要的作用，TRAF6基因被敲除的老鼠表现出完全没有破骨细胞或破骨细胞无活性。研究证实，RANK／TRAF信号除了通过NF-κB这个关键途径外，还可通过激活MAPK 通路、PI3K／Akt通路和CN／NFAT等通路介导，最终启动和调控基因的转录来调节破骨细胞的分化并实现其功能。各通路也并非单独起作用，而是错综复杂地交织在一起，彼此互相影响，形成一个完整的调节网络。(https://www.daowen.com)
2.细胞核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of NF-κB Ligand，RANKL）RANKL可由多种类型细胞所表达，包括成骨细胞、骨细胞、骨髓间充质干细胞、软骨细胞和T细胞、B细胞等。RANKL为RANK的配体，由上述细胞分泌，三聚化后与破骨前体细胞表面的RANK进行结合，通过RANK将信号传导至细胞内而发挥作用。RANKL同时也是OPG的配体。
3.骨保护素（osteoprotegerin，OPG） OPG 主要表达于成骨细胞与骨髓间充质干细胞，是一种分泌型的可溶性糖蛋白，是肿瘤坏死因子受体超家族成员。与其他成员不同的是，肿瘤坏死因子受体超家族成员通常位于质膜上，但OPG缺乏跨膜结构域，它以单体形式合成并以同型二聚体形式分泌，像细胞因子一样起作用。OPG 可作为诱饵受体与RANKL结合，而阻止RANKL与RANK的结合，进而抑制RANKL、促进破骨细胞分化并引起骨吸收的能力。OPG为RANK的竞争性抑制剂，阻止RANKL作用于RANK 活化破骨细胞，诱导破骨细胞凋亡，最终抑制骨吸收，参与骨密度的调节。
4.巨噬集落刺激因子类（macrophage colony-stimulating factors，M-CSF） M-CSF由成骨细胞、基质细胞和T淋巴细胞合成分泌，是一种同型二聚体糖蛋白，与破骨细胞表面的MCSF受体结合后将信号传导到细胞内。M-CSF与RANKL共同调节破骨细胞增殖、分化及成熟。M-CSF可促进RANKL与破骨细胞表面的RANK相结合，提高RANK对RANKL的敏感性，促进破骨细胞分化。M-CSF还参与RANK在破骨细胞的表达，促进RANK在破骨前体细胞膜上表达，进而使表达RANK的破骨细胞与RANKL结合并产生效应。
5.OPG／RANKL／RANK系统 在破骨细胞分化成熟的过程中，OPG／RANKL／RANK系统起着分化调控枢纽的作用，是调节破骨细胞分化成熟的关键信号途径，大部分细胞因子都直接或间接地通过OPG／RANKL／RANK系统来发挥作用，当然其中还涉及成骨细胞、破骨细胞、骨髓间充质干细胞等细胞之间更为复杂的细胞间通讯。RANKL被认为是破骨细胞增殖分化和活化所必需的关键调控因子，OPG是一种可以与RANK结合的假性受体，可以抑制破骨细胞的形成和成熟破骨细胞的活性，其作用机制是通过与RANKL竞争性地结合RANK，来抑制破骨细胞生成和活性。许多细胞因子在促进表达RANKL的同时也增加了OPG 的表达，以防止破骨细胞分化成熟失控而导致骨代谢疾病的发生。目前人／鼠源OPG／RANKL／RANK的晶体结构已经被解析，为靶向RANKL的骨代谢性疾病治疗药物提供了重要信息。
除上述几个关键因子外，还有肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF），转化生长因子家族（transforming grow factors，TGFs），白细胞介素类（interleukins，ILs），1，25-二羟维生素D3[1，25-（OH）2 D3]，雌激素（estrogen），前列腺素（prostaglandin，PGE），甲状旁腺激素（PTH），降钙素（calcitonin，CT）等也在破骨细胞分化的过程中起到着调节作用。