巨噬細胞集落刺激因子基本信息

巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)也稱為集落刺激因子-1(CSF-1),是一種具有譜系特異性的細胞因子。M-CSF為鏈間二硫鍵連接而成的二聚體糖蛋白，主要存在于骨髓腔內(nèi)，對單核細胞的增殖、分化及維持其活性有重要作用。其受體為c-Fms。

基本內(nèi)容

縮寫M-CSF

巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)也稱為集落刺激因子-1(CSF-1),是一種具有譜系特異性的細胞因子。M-CSF為鏈間二硫鍵連接而成的二聚體糖蛋白,主要存在于骨髓腔內(nèi),對單核細胞的增殖、分化及維持其活性有重要作用。其受體為c-Fms。

另外,它還可調(diào)節(jié)胎盤功能,促進骨吸收。M-CSF可在間質(zhì)細胞如成纖維細胞、成骨細胞及內(nèi)皮細胞中合成,也可在激活的巨噬細胞、B細胞、T細胞及多種腫瘤細胞中產(chǎn)生。近年來對M-CSF的功能及應(yīng)用的研究日益增多,本文將著重就M-CSF對破骨細胞的生物作用的研究進展進行綜述。

M-CSF誘導(dǎo)破骨細胞發(fā)生破骨細胞為單核-巨噬細胞系成員,是由造血系統(tǒng)的單核、巨噬細胞的前體細胞融合而成。

破骨細胞的分化受多種細胞及其產(chǎn)物的調(diào)節(jié),其中M-CSF與RANKL的作用尤為關(guān)鍵。

M -CSF與RANKL是迄今為止發(fā)現(xiàn)的直接參與破骨細胞分化的兩種細胞因子。日本長崎大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院的KitauraH及其同事在小鼠正畸牙齒移動模型中研究了抗c-Fms抗體對力學(xué)負荷誘導(dǎo)的破骨細胞形成和骨質(zhì)溶解的影響,其研究結(jié)果顯示。

巨噬細胞集落刺激因子對破骨細胞生物作用的研究進展225抗體顯著抑制正畸牙齒移動,明顯減少體內(nèi)破骨細胞的數(shù)量,并在體外抑制TNF-α誘導(dǎo)的破骨細胞形成,提示M-CSF在力學(xué)負荷誘導(dǎo)的破骨細胞形成和骨質(zhì)吸收中發(fā)揮重要作用。

HaynesDR等研究發(fā)現(xiàn),在單核細胞和成骨細胞的體外共同培養(yǎng)系中,伴隨著破骨細胞的形成,出現(xiàn)M-CSF高表達;如果阻斷M-CSF與其受體的結(jié)合,可顯著減少破骨細胞的數(shù)目。Itoh等研究發(fā)現(xiàn),M-CSF可誘導(dǎo)人類破骨細胞形成,通過膜結(jié)合形式或基質(zhì)結(jié)合形式發(fā)揮作用。

Tsurukai等、Lee等經(jīng)實驗證明在骨吸收刺激因子存在情況下,將正常小鼠的顱骨細胞與骨髓細胞共同培養(yǎng)可生成破骨細胞,但是如果M-CSF缺陷小鼠的顱骨細胞與骨髓細胞共同培養(yǎng),則不會產(chǎn)生破骨細胞前體細胞和破骨細胞,只有加入外源性M-CSF才行。

血管內(nèi)皮細胞生長因子(VEGF)與M-CSF可誘導(dǎo)破骨細胞的發(fā)生。在小鼠正畸牙齒移動過程中,VEGF與M-CSF mRNA在破骨細胞與成纖維細胞中的表達可通過原位雜交檢測到。另外,對正畸患者的尖牙遠中移動側(cè)和對照側(cè)相比較,在移動側(cè)齦溝液中,VEGF與M-CSF出現(xiàn)具有統(tǒng)計學(xué)意義的明顯增長。

這些結(jié)果顯示VEGF與M-CSF對破骨的發(fā)生有重要作用。

Hodge JM等通過建立人類破骨細胞發(fā)生模型,將CFU-GM破骨細胞的前體在有RANKL和M-CSF的牙本質(zhì)中培養(yǎng),研究了M-CSF在體外如何調(diào)節(jié)破骨細胞的發(fā)生和功能,證明了M-CSF參與調(diào)節(jié)人類破骨細胞發(fā)生的多個步驟,包括增殖、分化和其前體細胞的融合。

吳學(xué)賓等發(fā)現(xiàn)在體外實驗中,一定范圍內(nèi),M-CSF在RANKL存在的條件下可誘導(dǎo)抗酒石酸酸性磷酸酶TRAP陽性破骨細胞成熟,并隨M-CSF劑量的增加TRAP陽性破骨細胞數(shù)明顯增加。

王曉庚等同樣利用M-CSF與RANKL體外誘導(dǎo)大鼠破骨樣細胞形成,證明了二者對誘導(dǎo)破骨細胞分化的關(guān)鍵性作用。

M-CSF調(diào)節(jié)破骨細胞活性骨骼形成之后即處于不斷的成骨破骨的動態(tài)平衡中,破骨細胞的骨吸收活性維持并促進骨的更新與生長。成骨細胞合成和分泌的M-CSF不僅誘導(dǎo)破骨細胞的形成,對調(diào)節(jié)骨吸收活性也有重要作用。

大量研究證明在破骨細胞培養(yǎng)的后期階段,M-CSF除促進破骨細胞前體的增殖和生存外,對成熟破骨細胞功能的發(fā)揮也起著重要作用,

它可以增強成熟破骨細胞的活性,例如伸展、運動以及細胞骨架的形成,是破骨細胞存活所必需的因子。

M-CSF還可以調(diào)節(jié)成熟破骨細胞的吸收和遷移的功能。Yao等研究發(fā)現(xiàn)M-CSF能夠誘導(dǎo)fos基因的轉(zhuǎn)錄, c-fos缺失小鼠不能形成成熟的破骨細胞。

M-CSF還可調(diào)節(jié)骨保護素(OPG) mRNA表達和OPG蛋白分泌,從而影響破骨細胞的活性,這種調(diào)節(jié)方式具有劑量依賴性,并且在一定條件下是可逆的。

M-CSF調(diào)節(jié)破骨細胞活性,依賴于c-src與磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3K)和M-CSF受體c-Fms的結(jié)合。M-CSF能通過活化磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3K)和c-src,從而誘導(dǎo)巨噬細胞和破骨細胞中的細胞骨架重組。

c-Fms是一種受體酪氨酸激酶,通過自動磷酸化募集必需的接頭蛋白如c-src。c-Fms基因缺失會造成自發(fā)性破骨細胞缺陷型骨骼石化癥。

Teibaum等使用c-Fms的胞內(nèi)與跨膜結(jié)構(gòu)域和紅細胞生成素受體的胞外結(jié)構(gòu)域組成一種多肽,證明在c-Fms胞質(zhì)域兩個酪氨酸殘基在調(diào)節(jié)破骨細胞產(chǎn)生和(或)功能中起重要作用。

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