2024年4月28日发(作者:湛迎蓉)
NF-κB信号通路介导的破骨细胞形成与功能调节的研究进展
王辰;王宇琛;刘娜;蔡川;李伟;除璐璐
【期刊名称】《西南国防医药》
【年(卷),期】2019(029)001
【总页数】3页(P86-88)
【关键词】NF-κB信号通路;破骨细胞形成;功能调节;研究进展
【作 者】王辰;王宇琛;刘娜;蔡川;李伟;除璐璐
【作者单位】100091北京,解放军总医院第八医学中心口腔科;解放军总医院第一
医学中心口腔正畸科;解放军总医院第一医学中心口腔正畸科;解放军总医院第一医
学中心口腔正畸科;解放军总医院第一医学中心口腔正畸科;解放军总医院第一医学
中心口腔正畸科
【正文语种】中 文
【中图分类】Q78
破骨细胞是一种多核髓系细胞,由血液中循环的骨髓系前体细胞发生细胞质融合而
形成。这些破骨前体细胞在受到破骨相关信号因子作用后聚集在骨表面,这些因子
包括核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of NF-κB ligand,
RANKL),它是一种多功能细胞因子,与破骨细胞形成密切相关,广泛表达于骨
和骨髓内的细胞中,包括嵌在钙化骨基质中的骨细胞、骨髓基质细胞、B淋巴细胞、
T淋巴细胞等。骨组织改建持续存在于生长发育中的骨骼及成年人骨骼中,对机械
性等刺激能够做出反应,并且能够清除损伤的、失去活力的骨组织微观病灶,这些
微观病灶会随着破骨细胞形成的增多而增加。核因子κB受体活化因子(receptor
activator of NF-κB,RANK)是 RANKL 的受体,二者发生结合可以激活破骨细
胞、破骨前体细胞内的核因子 kappa B(nuclear factor-kappa B,NF-κB)信号
通路,继而贴附于骨表面的破骨细胞及破骨前体细胞,并在其胞膜特定褶皱端分泌
氢离子、氯离子和胶原酶,在细胞膜褶皱端下形成盐酸并分泌组织蛋白酶K,分别
发挥溶解骨组织矿物质和降解基质作用。破骨细胞沿骨表面移动,并且不断聚集以
扩大吸收陷窝,直至骨吸收完成。然而,NF-κB信号通路在破骨细胞形成过程中
具有双重调控作用,它既能促进破骨细胞的形成与活化,也能通过RANKL等细胞
因子来抑制破骨细胞的形成[1]。
1 NF-κB 信号通路
NF-κB是一个包含5个转录因子的家族,通过与其激活子结合,它能正向调节炎
症及其他反应相关的众多基因的表达。这些转录因子可以与B细胞内κ基因轻链
上的κB 位点结合[2]。 NF-κB 家族包括 p50、p52、RelA(p65)、RelB和c-
Rel。这5个转录因子在其N-端都存在Rel同源结构域,既能使彼此形成同源或
异源二聚体,又能使其与启动子基因上特定的DNA序列结合。发生DNA序列结
合需要C末端转录活化域,该C末端转录活化域只存在于RelA、RelB和 c-Rel。
因此,p50和 p52必须与 RelA、RelB和 c-Rel形成异二聚体方能进行基因转录。
RelA和 c-Rel优先与p50形成异二聚体,并且RelA/p50可激活经典NF-κB通
路中的大多数关键信号分子,信号分子激活后即迅速启动经典NF-κB通路[3]。非
经典NF-κB通路则是在经典NF-κB通路启动后数小时,通过RelB/p52异二聚体
核转移并持续数小时后才被激活,这一激活过程较经典NF-κB通路缓慢[4]。激活
NF-κB信号通路需要经过泛素化和蛋白酶体降解,抑制NF-κB信号通路需要合成
一些蛋白,这类抑制蛋白统称为 IκBs,包括 IκBα、IκBβ 和 IκBε,他们的结构中
存在多个锚蛋白重复序列,能够与NF-κB二聚体结合并干扰其核定位信号,使
NF-κB二聚体持续存在于静息状态细胞的胞质中,从而维持细胞处于基础状态或
静息状态[5]。
1.1 经典NF-κB信号通路的激活 经典NF-κB信号通路是由IκB激酶(IKK)三聚
复合体激活的,该三聚体包含2个催化亚基(IKKα和IKKβ)和1个调节亚基
IKKγ(必需调节亚基NEMO)[3]。IKK可将IκBα磷酸化,使其发生聚泛素化并
被26S蛋白酶体降解,该过程伴随着RelA/p50二聚体向核内转移。细胞内经典
NF-κB信号通路中大多数IKK的激活,包括RANKL诱导的破骨前体细胞中的信
号通路,都是由IKKβ调节的。此外,经典IKK信号通路可以通过上调IκBα的早
期表达水平,启动负反馈环,从而限制RelA/p50的核内转移[6];还可以通过上
调p100的表达来抑制非经典NF-κB信号通路的激活[7]。
1.2 非经典NF-κB信号通路的激活 NF-κB诱导激酶(NIK)对IKKα的磷酸化作
用,是实现非经典NF-κB信号通路激活的必要条件。在静息状态细胞中,通过B
细胞内CD40配体的刺激,cIAP1/2使TNF受体相关因子3(TRAF3)发生泛素
化,导致TRAF3发生降解以及NIK从TRAF2、凋亡蛋白抑制剂(IAP)和细胞凋
亡蛋白抑制剂(cIAP)cIAP1及 cIAP2组成的复合体中释放[8]。随之NIK将
IKKα磷酸化,使得p100在蛋白酶体的作用下形成p52,从而形成RelB:p52异
二聚体并发生核内转移,以诱导目的基因表达[9]。
2 NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的作用
NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的重要作用是偶然发现的。NF-κB p50和p52
双重敲除后的小鼠被发现患有严重的骨硬化症,原因是NF-κB p50和p52双重敲
除后的小鼠不能形成破骨细胞。然而NF-κB p50或p52单一敲除的小鼠可以形成
破骨细胞。在NF-κB p50和p52双重敲除后的小鼠的脾脏中,可以发现
CD11b+/RANK+破骨前体细胞的数量是增加的,提示NF-κB p50和p52的双重
表达在破骨前体细胞向破骨细胞分化的过程中起到重要的作用[10-11]。
2.1 经典NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的作用破骨前体细胞(OCPs)在对
RANKL的应答过程中迅速启动经典NF-κB信号通路。在1 h内RelA和p50
mRNA的表达水平迅速并短暂的提高[12]。期间RelA和p50以及活化T细胞核
因子细胞质2蛋白(NFATc2)募集破骨细胞形成过程中主要的调节分子NFATc1
的启动子,导致NFATc1迅速自动扩增。NFATc1在破骨细胞形成最早期的主要
作用可能是下调RANK信号分子结构性激活抑制子的表达[13],而不是诱导破骨
细胞形成相关基因的表达。RANK信号分子结构性激活抑制子包括Bcl6,它能够
与静息状态的破骨前体细胞中的NFATc1启动子结合,从而抑制破骨细胞形成。
在破骨细胞形成的早期,CD11b诱导了Bcl6对NFATc1启动子的募集反应,而
且在RANKL的刺激下,Bcl6被NFATc1所替代,从而加速了NFATc1的自动扩
增。研究发现,在c-Fos过表达的NF-κB基因敲除纯合子小鼠的破骨前体细胞中,
即使不存在RANKL的刺激,同样可以诱导NFATc1表达和破骨细胞形成,因此,
NF-κB介导的c-Fos表达是NFATc1表达上调的必要条件[14]。
RANK和其他TNF受体超家族成员一样,缺乏介导下游信号通路固有的激酶活性。
在对RANKL的应答过程中,RANK募集各类分子,包括多功能衔接子TRAF1、2、
3、5、6 以及 TGF-β 活化激酶(TAK1),但是,只有 TRAF6 是经典NF-κB通
路中破骨前体细胞分化所必需的分子。TAK1诱导IKKβ的激活,使IKKβ活化,
从而使IκB发生磷酸化[3-4]。
2.2 非经典NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的作用
许多研究发现,NIK-/-、p100-/-和RelB-/-小鼠体内存在正常数目的破骨细胞,
且极少或不存在骨硬化症,提示对于基础状态下破骨细胞的形成,非经典NF-κB
通路并非必不可少[15-16]。IKKα作用于非经典NF-κB信号通路中的下游NIK分
子,因此,IKKα-/-小鼠具有正常的破骨细胞数目和骨量。IKKα-/-小鼠和NIK-/-
小鼠一样,均不能在体外RANKL的诱导下形成破骨细胞,但二者均可在TNF和
IL-1的诱导下形成破骨细胞[16]。除此之外,缺乏NF-κB2或RelB的小鼠,或者
NF-κB2/RelB双基因敲除的小鼠体内存在正常数目的破骨细胞和骨量。但是,
TNF与RANKL能够诱导NF-κB2-/-小鼠的破骨前体细胞形成数目相近的破骨细
胞,而RANKL诱导RelB-/-小鼠的破骨前体细胞产生的破骨细胞较野生型要少。
肿瘤细胞注射至RelB-/-小鼠胫骨内所诱导的骨缺损较野生型小鼠显著减少,RelB
的过表达能够纠正NIK-/-小鼠破骨前体细胞形成破骨细胞的缺陷[17]。以上结果
说明,NIK和RelB介导的非经典NF-κB信号通路,是骨转移肿瘤和炎症性关节
炎中过量的破骨细胞形成所必需的。
3 NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的负向调节作用
在体外,RANKL和TNF在破骨前体细胞中以相似的方式激活 NF-κB、c-Fos和
NFATc1信号分子,但是,TNF 在野生型破骨前体细胞中诱导形成的破骨细胞数
目显著少于RANKL[18]。TNF和RANKL能够诱导NF-κB p100蛋白抑制子的表
达。以往研究还发现了另一种NF-κB抑制子IRF8,它通过抑制NFATc1的表达和
功能,从而结构性抑制TNF和RANKL介导的破骨细胞形成过程[13]。此外,免
疫球蛋白kappa J区域的重组信号结合蛋白(recombination signal binding
protein for immunoglobulin kappa J region,RBP-J)是破骨细胞形成过程中
另一个抑制子,RBP-J是Notch信号通路的主要转录激活子[19]。RBP-J能够阻
止IRF8的下调,从而阻断破骨前体细胞向破骨细胞分化。RBP-J通过抑制免疫受
体酪氨酸基活化模式(ITAM)介导的PLCγ2的表达和功能,以及抑制下游
calcium-CaMKK/PYK2信号通路的激活,从而实现对NFATc1、BLIMP1和c-
Fos信号分子诱导作用的削弱[19]。DAP12和FcRγ介导了ITAM下游协同刺激
信号分子诱导的破骨细胞形成。以上重要发现证实了RBP-J对ITAM介导的协同
刺激信号分子的抑制作用,以及因此实现的ITAM信号通路和RANK/TNF受体信
号通路的交互作用[20]。这些重要的研究成果突显了炎症诱导的破骨细胞形成、激
活和破骨细胞形成过程调节的复杂性,它们在骨骼的生理平衡和炎症性骨病中均起
到至关重要的作用。
4 小结
NF-kB信号通路对细胞具有多层次多方面的调节作用。由于微环境、NF-κB信号
系统内在的反馈调节机制以及NF-κB信号活化程度的不同,使得NF-κB信号通路
的激活既可表现为促进细胞生长作用,又可在其他条件下表现为加速细胞凋亡作用。
因此,NF-κB信号通路受多种因素影响,并且其调控机制十分复杂。
【参考文献】
【相关文献】
[1]Boyce es in osteoclast biology reveal potential new drug targets and new
roles for osteoclasts[J].J Bone Miner Res,2013,28(4):711-722.
[2]Courtois G,Gilmore ons in the NF-kappaB signaling pathway:implications
for human disease[J].Oncogene,2006,25(51):6831-6843.
[3]Boyce BF,Xiu Y,Li J,et -kappaB-mediated regulation of
osteoclastogenesis[J].Endocrinol Metab (Seoul),2015,30 (1):35-44.
[4]Abu-Amer -kappaB signaling and bone resorption[J].Osteoporos Int,2013,24
(9):2377-2386.
[5]Madge LA,May NFkappaB paradox:RelB induces and inhibits gene
expression[J].Cell Cycle,2011,10(1):6-7.
[6]Basak S,Behar M,Hoffmann s from mathematically modeling the NF-kappaB
pathway[J].Immunol Rev,2012,246(1):221-238.
[7]Yao Z,Xing L,Boyce -kappaB p100 limits TNF-induced bone resorption in mice
by a TRAF3-dependent mechanism[J].J Clin Invest,2009,119(10):3024-3034.
[8]ZarnegarBJ,WangY,MahoneyDJ,onical NF-kappaB activation requires
coordinated assembly ofa regulatory complex of the adaptors cIAP1,cIAP2,TRAF2 and
TRAF3 and the kinase NIK [J].Nat Immunol,2008,9 (12):1371-1378.
[9]Fusco AJ,Savinova OV,Talwar R,et ization of RelB requires multidomain
interactions with p100/p52[J].J Biol Chem,2008,283(18):12324-12332.
[10]Iotsova V,Caamano J,Loy J,et etrosis in mice lacking NF-kappaB1 and
NF-kappaB2[J].Nat Med,1997,3(11):1285-1289.
[11]FranzosoG,Carlson L,Xing L,ementfor NF-kappaB in osteoclast and B-
cell development[J].Genes Dev,1997,11(24):3482-3496.
[12]Asagiri M,Sato K,Usami T,et plification of NFATc1 expression
determines its essential role in bone homeostasis[J].J Exp Med,2005,202(9):1261-
1269.
[13]Zhao B,Ivashkiv ve regulation of osteoclastogenesis and bone resorption
by cytokines and transcriptional repressors[J].Arthritis Res Ther,2011,13(4):234.
[14]Park-Min KH,Lee EY,Moskowitz NK,et ve regulation of osteoclast
precursor differentiation by CD11b and beta2 integrin-B-cell lymphoma 6 signaling[J].J
Bone Miner Res,2013,28(1):135-149.
[15]XingL,Carlson L,StoryB,sion ofeither NF-kappaB p50 or p52 in
osteoclast precursors is required for IL-1-induced bone resorption[J].J Bone Miner Res,
2003,18(2):260-269.
[16]Aya K,Alhawagri M,Hagen-Stapleton A,et -(kappa)B-inducing kinase
controls lymphocyte and osteoclast activities in inflammatory arthritis[J].J Clin Invest,
2005,115(7):1848-1854.
[17]Taniguchi R,Fukushima H,Osawa K,et -induced expression ofCot, an
MAP3K family member, rescues RANKL-induced osteoclastogenesis in alymphoplasia
mice by promoting NF-kappaB2 processing by IKKalpha[J].J Biol Chem,2014,289(11):
7349-7361.
[18]Yamashita T,Yao Z,Li F,et -kappaB p50 and p52 regulate receptor activator
of NF-kappaB ligand (RANKL)and tumor necrosis factor-induced osteoclast precursor
differentiation by activating c-Fos and NFATc1[J].J Biol Chem,2007,282(25):18245-
18253.
[19]Zhao B,Grimes SN,Li S,et -induced osteoclastogenesis and inflammatory
bone resorption are inhibited by transcription factor RBP-J[J].J Exp Med,2012,209(2):
319-334.
[20]Li S,Miller CH,Giannopoulou E,et -J imposes a requirement for ITAM-
mediated costimulation of osteoclastogenesis[J].J Clin Invest,2014,124(11):5057-
5073.
2024年4月28日发(作者:湛迎蓉)
NF-κB信号通路介导的破骨细胞形成与功能调节的研究进展
王辰;王宇琛;刘娜;蔡川;李伟;除璐璐
【期刊名称】《西南国防医药》
【年(卷),期】2019(029)001
【总页数】3页(P86-88)
【关键词】NF-κB信号通路;破骨细胞形成;功能调节;研究进展
【作 者】王辰;王宇琛;刘娜;蔡川;李伟;除璐璐
【作者单位】100091北京,解放军总医院第八医学中心口腔科;解放军总医院第一
医学中心口腔正畸科;解放军总医院第一医学中心口腔正畸科;解放军总医院第一医
学中心口腔正畸科;解放军总医院第一医学中心口腔正畸科;解放军总医院第一医学
中心口腔正畸科
【正文语种】中 文
【中图分类】Q78
破骨细胞是一种多核髓系细胞,由血液中循环的骨髓系前体细胞发生细胞质融合而
形成。这些破骨前体细胞在受到破骨相关信号因子作用后聚集在骨表面,这些因子
包括核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of NF-κB ligand,
RANKL),它是一种多功能细胞因子,与破骨细胞形成密切相关,广泛表达于骨
和骨髓内的细胞中,包括嵌在钙化骨基质中的骨细胞、骨髓基质细胞、B淋巴细胞、
T淋巴细胞等。骨组织改建持续存在于生长发育中的骨骼及成年人骨骼中,对机械
性等刺激能够做出反应,并且能够清除损伤的、失去活力的骨组织微观病灶,这些
微观病灶会随着破骨细胞形成的增多而增加。核因子κB受体活化因子(receptor
activator of NF-κB,RANK)是 RANKL 的受体,二者发生结合可以激活破骨细
胞、破骨前体细胞内的核因子 kappa B(nuclear factor-kappa B,NF-κB)信号
通路,继而贴附于骨表面的破骨细胞及破骨前体细胞,并在其胞膜特定褶皱端分泌
氢离子、氯离子和胶原酶,在细胞膜褶皱端下形成盐酸并分泌组织蛋白酶K,分别
发挥溶解骨组织矿物质和降解基质作用。破骨细胞沿骨表面移动,并且不断聚集以
扩大吸收陷窝,直至骨吸收完成。然而,NF-κB信号通路在破骨细胞形成过程中
具有双重调控作用,它既能促进破骨细胞的形成与活化,也能通过RANKL等细胞
因子来抑制破骨细胞的形成[1]。
1 NF-κB 信号通路
NF-κB是一个包含5个转录因子的家族,通过与其激活子结合,它能正向调节炎
症及其他反应相关的众多基因的表达。这些转录因子可以与B细胞内κ基因轻链
上的κB 位点结合[2]。 NF-κB 家族包括 p50、p52、RelA(p65)、RelB和c-
Rel。这5个转录因子在其N-端都存在Rel同源结构域,既能使彼此形成同源或
异源二聚体,又能使其与启动子基因上特定的DNA序列结合。发生DNA序列结
合需要C末端转录活化域,该C末端转录活化域只存在于RelA、RelB和 c-Rel。
因此,p50和 p52必须与 RelA、RelB和 c-Rel形成异二聚体方能进行基因转录。
RelA和 c-Rel优先与p50形成异二聚体,并且RelA/p50可激活经典NF-κB通
路中的大多数关键信号分子,信号分子激活后即迅速启动经典NF-κB通路[3]。非
经典NF-κB通路则是在经典NF-κB通路启动后数小时,通过RelB/p52异二聚体
核转移并持续数小时后才被激活,这一激活过程较经典NF-κB通路缓慢[4]。激活
NF-κB信号通路需要经过泛素化和蛋白酶体降解,抑制NF-κB信号通路需要合成
一些蛋白,这类抑制蛋白统称为 IκBs,包括 IκBα、IκBβ 和 IκBε,他们的结构中
存在多个锚蛋白重复序列,能够与NF-κB二聚体结合并干扰其核定位信号,使
NF-κB二聚体持续存在于静息状态细胞的胞质中,从而维持细胞处于基础状态或
静息状态[5]。
1.1 经典NF-κB信号通路的激活 经典NF-κB信号通路是由IκB激酶(IKK)三聚
复合体激活的,该三聚体包含2个催化亚基(IKKα和IKKβ)和1个调节亚基
IKKγ(必需调节亚基NEMO)[3]。IKK可将IκBα磷酸化,使其发生聚泛素化并
被26S蛋白酶体降解,该过程伴随着RelA/p50二聚体向核内转移。细胞内经典
NF-κB信号通路中大多数IKK的激活,包括RANKL诱导的破骨前体细胞中的信
号通路,都是由IKKβ调节的。此外,经典IKK信号通路可以通过上调IκBα的早
期表达水平,启动负反馈环,从而限制RelA/p50的核内转移[6];还可以通过上
调p100的表达来抑制非经典NF-κB信号通路的激活[7]。
1.2 非经典NF-κB信号通路的激活 NF-κB诱导激酶(NIK)对IKKα的磷酸化作
用,是实现非经典NF-κB信号通路激活的必要条件。在静息状态细胞中,通过B
细胞内CD40配体的刺激,cIAP1/2使TNF受体相关因子3(TRAF3)发生泛素
化,导致TRAF3发生降解以及NIK从TRAF2、凋亡蛋白抑制剂(IAP)和细胞凋
亡蛋白抑制剂(cIAP)cIAP1及 cIAP2组成的复合体中释放[8]。随之NIK将
IKKα磷酸化,使得p100在蛋白酶体的作用下形成p52,从而形成RelB:p52异
二聚体并发生核内转移,以诱导目的基因表达[9]。
2 NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的作用
NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的重要作用是偶然发现的。NF-κB p50和p52
双重敲除后的小鼠被发现患有严重的骨硬化症,原因是NF-κB p50和p52双重敲
除后的小鼠不能形成破骨细胞。然而NF-κB p50或p52单一敲除的小鼠可以形成
破骨细胞。在NF-κB p50和p52双重敲除后的小鼠的脾脏中,可以发现
CD11b+/RANK+破骨前体细胞的数量是增加的,提示NF-κB p50和p52的双重
表达在破骨前体细胞向破骨细胞分化的过程中起到重要的作用[10-11]。
2.1 经典NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的作用破骨前体细胞(OCPs)在对
RANKL的应答过程中迅速启动经典NF-κB信号通路。在1 h内RelA和p50
mRNA的表达水平迅速并短暂的提高[12]。期间RelA和p50以及活化T细胞核
因子细胞质2蛋白(NFATc2)募集破骨细胞形成过程中主要的调节分子NFATc1
的启动子,导致NFATc1迅速自动扩增。NFATc1在破骨细胞形成最早期的主要
作用可能是下调RANK信号分子结构性激活抑制子的表达[13],而不是诱导破骨
细胞形成相关基因的表达。RANK信号分子结构性激活抑制子包括Bcl6,它能够
与静息状态的破骨前体细胞中的NFATc1启动子结合,从而抑制破骨细胞形成。
在破骨细胞形成的早期,CD11b诱导了Bcl6对NFATc1启动子的募集反应,而
且在RANKL的刺激下,Bcl6被NFATc1所替代,从而加速了NFATc1的自动扩
增。研究发现,在c-Fos过表达的NF-κB基因敲除纯合子小鼠的破骨前体细胞中,
即使不存在RANKL的刺激,同样可以诱导NFATc1表达和破骨细胞形成,因此,
NF-κB介导的c-Fos表达是NFATc1表达上调的必要条件[14]。
RANK和其他TNF受体超家族成员一样,缺乏介导下游信号通路固有的激酶活性。
在对RANKL的应答过程中,RANK募集各类分子,包括多功能衔接子TRAF1、2、
3、5、6 以及 TGF-β 活化激酶(TAK1),但是,只有 TRAF6 是经典NF-κB通
路中破骨前体细胞分化所必需的分子。TAK1诱导IKKβ的激活,使IKKβ活化,
从而使IκB发生磷酸化[3-4]。
2.2 非经典NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的作用
许多研究发现,NIK-/-、p100-/-和RelB-/-小鼠体内存在正常数目的破骨细胞,
且极少或不存在骨硬化症,提示对于基础状态下破骨细胞的形成,非经典NF-κB
通路并非必不可少[15-16]。IKKα作用于非经典NF-κB信号通路中的下游NIK分
子,因此,IKKα-/-小鼠具有正常的破骨细胞数目和骨量。IKKα-/-小鼠和NIK-/-
小鼠一样,均不能在体外RANKL的诱导下形成破骨细胞,但二者均可在TNF和
IL-1的诱导下形成破骨细胞[16]。除此之外,缺乏NF-κB2或RelB的小鼠,或者
NF-κB2/RelB双基因敲除的小鼠体内存在正常数目的破骨细胞和骨量。但是,
TNF与RANKL能够诱导NF-κB2-/-小鼠的破骨前体细胞形成数目相近的破骨细
胞,而RANKL诱导RelB-/-小鼠的破骨前体细胞产生的破骨细胞较野生型要少。
肿瘤细胞注射至RelB-/-小鼠胫骨内所诱导的骨缺损较野生型小鼠显著减少,RelB
的过表达能够纠正NIK-/-小鼠破骨前体细胞形成破骨细胞的缺陷[17]。以上结果
说明,NIK和RelB介导的非经典NF-κB信号通路,是骨转移肿瘤和炎症性关节
炎中过量的破骨细胞形成所必需的。
3 NF-κB信号通路在破骨细胞形成中的负向调节作用
在体外,RANKL和TNF在破骨前体细胞中以相似的方式激活 NF-κB、c-Fos和
NFATc1信号分子,但是,TNF 在野生型破骨前体细胞中诱导形成的破骨细胞数
目显著少于RANKL[18]。TNF和RANKL能够诱导NF-κB p100蛋白抑制子的表
达。以往研究还发现了另一种NF-κB抑制子IRF8,它通过抑制NFATc1的表达和
功能,从而结构性抑制TNF和RANKL介导的破骨细胞形成过程[13]。此外,免
疫球蛋白kappa J区域的重组信号结合蛋白(recombination signal binding
protein for immunoglobulin kappa J region,RBP-J)是破骨细胞形成过程中
另一个抑制子,RBP-J是Notch信号通路的主要转录激活子[19]。RBP-J能够阻
止IRF8的下调,从而阻断破骨前体细胞向破骨细胞分化。RBP-J通过抑制免疫受
体酪氨酸基活化模式(ITAM)介导的PLCγ2的表达和功能,以及抑制下游
calcium-CaMKK/PYK2信号通路的激活,从而实现对NFATc1、BLIMP1和c-
Fos信号分子诱导作用的削弱[19]。DAP12和FcRγ介导了ITAM下游协同刺激
信号分子诱导的破骨细胞形成。以上重要发现证实了RBP-J对ITAM介导的协同
刺激信号分子的抑制作用,以及因此实现的ITAM信号通路和RANK/TNF受体信
号通路的交互作用[20]。这些重要的研究成果突显了炎症诱导的破骨细胞形成、激
活和破骨细胞形成过程调节的复杂性,它们在骨骼的生理平衡和炎症性骨病中均起
到至关重要的作用。
4 小结
NF-kB信号通路对细胞具有多层次多方面的调节作用。由于微环境、NF-κB信号
系统内在的反馈调节机制以及NF-κB信号活化程度的不同,使得NF-κB信号通路
的激活既可表现为促进细胞生长作用,又可在其他条件下表现为加速细胞凋亡作用。
因此,NF-κB信号通路受多种因素影响,并且其调控机制十分复杂。
【参考文献】
【相关文献】
[1]Boyce es in osteoclast biology reveal potential new drug targets and new
roles for osteoclasts[J].J Bone Miner Res,2013,28(4):711-722.
[2]Courtois G,Gilmore ons in the NF-kappaB signaling pathway:implications
for human disease[J].Oncogene,2006,25(51):6831-6843.
[3]Boyce BF,Xiu Y,Li J,et -kappaB-mediated regulation of
osteoclastogenesis[J].Endocrinol Metab (Seoul),2015,30 (1):35-44.
[4]Abu-Amer -kappaB signaling and bone resorption[J].Osteoporos Int,2013,24
(9):2377-2386.
[5]Madge LA,May NFkappaB paradox:RelB induces and inhibits gene
expression[J].Cell Cycle,2011,10(1):6-7.
[6]Basak S,Behar M,Hoffmann s from mathematically modeling the NF-kappaB
pathway[J].Immunol Rev,2012,246(1):221-238.
[7]Yao Z,Xing L,Boyce -kappaB p100 limits TNF-induced bone resorption in mice
by a TRAF3-dependent mechanism[J].J Clin Invest,2009,119(10):3024-3034.
[8]ZarnegarBJ,WangY,MahoneyDJ,onical NF-kappaB activation requires
coordinated assembly ofa regulatory complex of the adaptors cIAP1,cIAP2,TRAF2 and
TRAF3 and the kinase NIK [J].Nat Immunol,2008,9 (12):1371-1378.
[9]Fusco AJ,Savinova OV,Talwar R,et ization of RelB requires multidomain
interactions with p100/p52[J].J Biol Chem,2008,283(18):12324-12332.
[10]Iotsova V,Caamano J,Loy J,et etrosis in mice lacking NF-kappaB1 and
NF-kappaB2[J].Nat Med,1997,3(11):1285-1289.
[11]FranzosoG,Carlson L,Xing L,ementfor NF-kappaB in osteoclast and B-
cell development[J].Genes Dev,1997,11(24):3482-3496.
[12]Asagiri M,Sato K,Usami T,et plification of NFATc1 expression
determines its essential role in bone homeostasis[J].J Exp Med,2005,202(9):1261-
1269.
[13]Zhao B,Ivashkiv ve regulation of osteoclastogenesis and bone resorption
by cytokines and transcriptional repressors[J].Arthritis Res Ther,2011,13(4):234.
[14]Park-Min KH,Lee EY,Moskowitz NK,et ve regulation of osteoclast
precursor differentiation by CD11b and beta2 integrin-B-cell lymphoma 6 signaling[J].J
Bone Miner Res,2013,28(1):135-149.
[15]XingL,Carlson L,StoryB,sion ofeither NF-kappaB p50 or p52 in
osteoclast precursors is required for IL-1-induced bone resorption[J].J Bone Miner Res,
2003,18(2):260-269.
[16]Aya K,Alhawagri M,Hagen-Stapleton A,et -(kappa)B-inducing kinase
controls lymphocyte and osteoclast activities in inflammatory arthritis[J].J Clin Invest,
2005,115(7):1848-1854.
[17]Taniguchi R,Fukushima H,Osawa K,et -induced expression ofCot, an
MAP3K family member, rescues RANKL-induced osteoclastogenesis in alymphoplasia
mice by promoting NF-kappaB2 processing by IKKalpha[J].J Biol Chem,2014,289(11):
7349-7361.
[18]Yamashita T,Yao Z,Li F,et -kappaB p50 and p52 regulate receptor activator
of NF-kappaB ligand (RANKL)and tumor necrosis factor-induced osteoclast precursor
differentiation by activating c-Fos and NFATc1[J].J Biol Chem,2007,282(25):18245-
18253.
[19]Zhao B,Grimes SN,Li S,et -induced osteoclastogenesis and inflammatory
bone resorption are inhibited by transcription factor RBP-J[J].J Exp Med,2012,209(2):
319-334.
[20]Li S,Miller CH,Giannopoulou E,et -J imposes a requirement for ITAM-
mediated costimulation of osteoclastogenesis[J].J Clin Invest,2014,124(11):5057-
5073.