骨質疏松癥（OP）是一個全球公共健康問題，其發(fā)病機制尚未完全闡明。近年來研究發(fā)現(xiàn)骨細胞過度死亡在OP的發(fā)病過程中起著重要的作用。隨著人類對細胞死亡方式的不斷認識，發(fā)現(xiàn)除凋亡以外，自噬和程序性壞死也被認為是細胞程序性死亡的方式。本文就骨細胞的這三種程序性死亡方式在OP發(fā)病機制中的作用進行綜述。

　　隨著社會人口老齡化趨勢日益加劇，骨質疏松癥（osteoporosis，OP）已成為嚴重的全球健康問題，其患病率和醫(yī)療成本不斷增加。預計到2050年底，世界上約50%的髖部骨折將發(fā)生在亞洲國家。細胞死亡是人類疾病共同的病理學特征，器官的衰竭歸根結底是功能細胞的死亡。在骨骼重建中，骨細胞的重要作用引起了越來越多的學者重視。骨細胞呈星形或樹突狀，伸出眾多突觸結構可以互相連接，并與骨基質表面的成骨細胞和破骨細胞交通，組成了三維空間的立體網(wǎng)狀結構。骨細胞可對外來應力做出反應，并通過樹突將信號傳遞給骨表面的成骨細胞和破骨細胞來調節(jié)骨塑建和重建?？梢姽羌毎贠P的發(fā)病過程中起著舉足輕重的作用。那么在病理狀態(tài)下，如果能阻斷骨細胞的過度死亡，就可能有效維護骨重建中骨吸收和骨形成的平衡。因此明確骨細胞死亡的分子生物學機制，可為臨床治療OP提供新的靶點。本文主要針對骨細胞的程序性死亡在OP發(fā)病中的作用進行綜述。

　　一、細胞的程序性死亡方式

　　細胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）是機體自我調節(jié)的重要路徑，它參與了機體多種生物事件，如調節(jié)機體的形態(tài)發(fā)生、維持機體內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)、清除病態(tài)細胞等。而程序性死亡的調節(jié)機制失常將會誘發(fā)機體癌癥和退行性病變。以往把凋亡與程序性死亡等同，但是隨著人類對細胞死亡的不斷認識，發(fā)現(xiàn)除凋亡外，還有更多的可調節(jié)死亡方式，如自噬和程序性壞死等都應被視作細胞的程序性死亡方式。

　　2005年細胞死亡命名委員會根據(jù)細胞死亡的形態(tài)學特征將細胞死亡分為：凋亡、自噬和壞死。凋亡典型的形態(tài)學特征是核固縮、染色質濃聚和核破裂。凋亡細胞最終形成凋亡小體，被吞噬細胞清除。

　　凋亡具有快速的執(zhí)行清除細胞結構和細胞器的功能，與之相比，自噬的發(fā)生是一種緩慢的過程，典型的形態(tài)特征是單層或雙層自噬泡的形成，最終被溶酶體降解。根據(jù)溶酶體吞噬底物方式的不同，細胞自噬可分為3種方式：大自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬。大自噬即吞噬物被一個雙膜結構隔離，最終與溶酶體融合而自我吞噬。微自噬是指溶酶體直接吞噬胞質成分、胞質內容物、細胞器的一種方式。分子伴侶介導的自噬是借助一些攜帶有特定五肽片段的可溶性蛋白，去識別并轉運被吞噬物到溶酶體的自我吞噬方式。自噬是機體防御外來侵襲的一種自我保護現(xiàn)象，在維持細胞穩(wěn)態(tài)、清除受損的細胞器、促進細胞生存等方面起著重要作用。但是自噬活性過強，對細胞質及細胞器的降解超過了生理界限，細胞就會發(fā)生自噬性細胞死亡。

　　“壞死”過去普遍被看作是一種偶發(fā)的、不可逆的細胞死亡過程。然而，近年來人們發(fā)現(xiàn)某些細胞壞死也是可被調控的[16]。程序性壞死就是一種由精確的細胞信號通路調控的半胱天冬酶-非依賴性程序性細胞死亡方式，是主動的程序性細胞自噬過程[17]。在光鏡和電鏡下，程序性壞死的形態(tài)學特征與壞死的形態(tài)學特征相似，同樣表現(xiàn)為細胞及細胞器的腫脹、胞膜的破裂、崩解，胞質內容物外溢，伴細胞內囊泡的廣泛形成[18]。由于細胞器的膜破裂，使溶酶體內酶外溢至細胞內，結果使細胞降解[19-21]。這種細胞壞死可以作為外源性信號腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）超家族的死亡因子直接誘導的結果，也可以由內源性信號如DNA損傷直接觸發(fā)[22-23]。程序性壞死的發(fā)生涉及了包括受體相關蛋白激酶（receptor-interacting serine/threonine protein kinase，RIP）1和3在內的多種促細胞死亡的信號分子。

　　RIP家族是一類具有特異絲氨酸、蘇氨酸激酶活性的蛋白，結構上都有一段保守的激酶結構域，具有同源的N末端卻有不同的募集域。RIP1的C末端為死亡結構域，通過該結構域能與腫瘤壞死因子受體1（tumor necrosis factor receptor 1，TNFR1）相互作用，該結構域也與死亡結構域銜接蛋白有關。在N末端和C末端之間有一段RIP同型相互作用模序（RIP homotypic interaction motif，RHIM），約有35個氨基酸構成，能介導同源作用，也是RIP1和RIP3相互作用的結構域[24]。RIP3通過RHIM與RIP1相互作用，形成包含RIP1-RIP3二聚體的程序性壞死復合物[25]。混合譜系激酶樣蛋白（mixed lineage kinase domain-like protein，MLKL）是誘導程序性壞死復合小體的核心組件之一，該小體也包含RIP1和RIP3，MLKL通過激酶樣區(qū)域綁定到RIP3，MLKL對正確定位RIP3等組成的復合小體到執(zhí)行下游功能至關重要[26]。

　　二、凋亡、自噬和程序性壞死的聯(lián)系

　　由死亡受體、配體誘導的程序性壞死和凋亡在其發(fā)生過程中享有著共同的信號通路。決定細胞發(fā)生凋亡還是程序性壞死的關鍵因素是半胱天冬酶（Caspase）的活性。程序性壞死和凋亡可以在同一細胞內發(fā)生轉換，這與不同的刺激環(huán)境有關。在某種環(huán)境中，程序性壞死和凋亡能在同一細胞內同時發(fā)生[27-28]。Caspase依賴的凋亡與RIP1、RIP3依賴的程序性壞死可能彼此抑制，當?shù)蛲霰灰种苹駽aspase-8缺失時，程序性壞死擔任主要的死亡途徑[29-30]。Caspase-8能夠裂解RIP1和RIP3，積極地預防了程序性壞死信號，有效地終止壞死[31]。

　　而自噬可以作為細胞發(fā)生程序性壞死下游的一個信號事件。有報道稱，在發(fā)生程序性壞死的細胞內常?？梢娮允赡遗荩⑶页绦蛐詨乃佬盘栆部苫罨允?，這提示自噬可能是程序性壞死的一種執(zhí)行機制，自噬和程序性壞死形成正反饋環(huán)，彼此促進細胞死亡[32-33]。由此看來，凋亡、自噬和程序性壞死在體內并非孤立存在，而是彼此互相聯(lián)系、互相影響。

　　三、骨細胞的程序性死亡與OP

　?。ㄒ唬?骨細胞的凋亡與OP

　　骨細胞能夠將外界刺激應力信號轉化為生化信號，通過骨細胞-小管結構體系傳遞信號，調節(jié)成骨細胞和破骨細胞的功能。正常生理情況下，機體以骨細胞凋亡的方式完成對異常骨細胞清除，從而維持骨組織結構的內環(huán)境穩(wěn)態(tài)[34]。在老年性OP患者中發(fā)現(xiàn)：隨著年齡的增長，骨細胞的凋亡也隨著增加[35-36]。研究證明：大鼠卵巢切除后28 d，睪丸切除后21 d，骨細胞的凋亡均增長4倍[37]。用促性腺激素釋放激素類似物治療子宮內膜易位癥的未絕經(jīng)患者28 d，活檢髂骨發(fā)現(xiàn)骨細胞凋亡增加375%[38]。應用糖皮質激素引起股骨頭壞死的患者，行股骨頭置換術時，發(fā)現(xiàn)大量凋亡的骨細胞。對老鼠實施長達56 d的高劑量潑尼松龍［5.6 mg/（kg?d）］治療后同樣觀察到其椎體松質骨內的骨細胞凋亡明顯增多[39]。從這些研究可推論：大量的骨細胞凋亡使骨量丟失，損害了骨組織的微結構，增加了骨脆性；同時骨細胞凋亡破壞了骨細胞-小管結構體系，造成對骨陷窩-小管系統(tǒng)里液體流動的改變，阻礙了骨組織的重建，結果形成了不可修復的骨缺損[40]。

　　微損傷產(chǎn)生的微裂隙會造成骨陷窩-小管系統(tǒng)的中斷，激活了骨細胞的凋亡，并且凋亡的骨細胞影響周圍液體的流動、營養(yǎng)的運輸并造成缺氧環(huán)境，從而使骨細胞凋亡增多[41]，另外微裂隙局部骨細胞的丟失信息可傳給骨表面的破骨細胞啟動骨吸收。另有文獻報道，凋亡的骨細胞能夠向周圍正常骨細胞發(fā)出某些細胞因子，使這些正常骨細胞表達大量轉錄核因子配體活化受體（receptor activator for nuclear factor-kB ligand，RANKL），從而促進骨吸收過程[42]。類似研究也表明，骨細胞凋亡在體內先于破骨細胞骨吸收，這表明骨細胞凋亡觸發(fā)破骨細胞前體的募集，從而啟動骨吸收[43-46]，這可能是OP的發(fā)病機制之一。

　?。ǘ┕羌毎允膳cOP

　　自噬是正常軟骨代謝過程中的一個保護機制[47]。人體和鼠科動物皮質骨的骨細胞存在自噬現(xiàn)象，在低氧、營養(yǎng)缺乏、應力改變時，骨細胞自噬會增強。這種骨細胞適應微環(huán)境變化自噬活性增強的現(xiàn)象是機體的一種自我保護機制[48]。有研究報道：在糖皮質激素導致的骨丟失過程中，骨細胞的自噬活性增強，而應用自噬特異性抑制劑自噬被抑制時，骨量丟失增多[49-50]。這說明在糖皮質激素誘導的OP過程中自噬活性增強是骨組織的自我保護機制，而在老年性OP的動物實驗研究中顯示隨著年齡的增長，骨量的丟失與骨細胞的自噬活性減低相關[51-53]?？梢姽羌毎允稍贠P發(fā)展過程中是一種自我保護機制。目前還未見骨細胞自噬過度引起OP的報道。

　　（三）骨細胞程序性壞死與OP

　　目前認為發(fā)生程序性壞死的細胞具有以下特征：（1）具有壞死樣的形態(tài)學改變，但沒有溶酶體的參與；（2）線粒體膜電勢缺失；（3）壞死過程中伴隨有自噬現(xiàn)象；（4）該過程可以被necrostatin-1（Nec-1）特異性抑制，而不受凋亡抑制劑如Benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp（zVAD）的影響[17]。程序性壞死的小分子抑制劑Nec-1，可抑制RIP1激酶活性，阻止RIP3被募集及活化[54-56]。Nec-1作為RIP1的藥物性阻滯劑，可阻止程序性壞死的進行，這在中風、慢性腎衰、心肌梗死及神經(jīng)退化等一系列疾病中已經(jīng)被觀察到[57]。已有研究證明在軟骨損傷時，Nec-1可以有效抑制軟骨細胞死亡，促進軟骨修復[58]。在糖皮質激素誘導的大鼠OP模型中，骨細胞存在RIP1和RIP3依賴的程序性壞死，應用Nec-1可以有效減少骨細胞的程序性壞死而促進成骨[59]。以上研究表明骨細胞程序性壞死參與了OP的發(fā)病過程，而應用RIP1的小分子抑制劑Nec-1可減少骨吸收，促進骨形成。

　　四、總結

　　雖然對PCD的信號通路以及關鍵信號分子識別的研究取得了巨大的進步，但是對這些程序性死亡信號通路調控機制的了解卻是甚少。這將限制這些理論在實踐中應用。例如，自噬就像一把“雙刃劍”，既可以對細胞作出保護作用，也可以引起自噬過度而致細胞死亡[60-61]。程序性死亡為一種可調控的細胞死亡方式，不再是只存在于某種情況下，某個特殊細胞系中，而是一個在機體的發(fā)育、穩(wěn)態(tài)、免疫反應和病理生理過程中常見的現(xiàn)象。鑒于不同程序性死亡方式對骨細胞的作用，進一步探討程序性死亡的信號轉導和調節(jié)機制將有助于開發(fā)防治OP新的分子靶向藥物。