5月7日，美国约翰霍普金斯大学医学院骨外科曹旭教授做客“西湖名师论坛”，作题为“陆生脊椎动物骨骼进化与其相关的骨骼疾病”的专题讲座。本期论坛嘉宾由西湖大学基础医学研究所神经和细胞生物学家周峰泉教授主持。
　　曹旭教授现为美国约翰霍普金斯大学讲席教授，肌肉与骨骼研究中心主任。他的研究重点是骨髓间充质干细胞(MSCs)在骨重塑、骨质疏松和骨关节炎中的作用。此外，甲状旁腺激素和TGFß1是调节MSCs的重要因子，通过调节MSCs开发治疗骨关节炎的研究也正在进行中。

讲座现场

　　本次专题讲座主要从以下四个方面论述：

　　1、从水生脊椎动物进化为陆生脊椎动物的主要变化是发育出破骨细胞。水生脊椎动物的骨是实心骨，其骨骼不受力的改变而改变骨的结构。在进化的过程中，为了适应陆生，实心骨进化为充满骨髓细胞的皮质骨。陆生脊椎动物为了承受身体的重量以及储蓄钙和其他矿物质，其慢慢进化为中空的骨，出现Modeling（形成）和Remodeling（重建）。重建过程能使骨骼结构保持完整，修复组织损伤，保持钙磷代谢的稳态。这种骨重建是通过成骨细胞和破骨细胞的精确协调来完成的。

　　2、与两栖动物有关的甲状旁腺激素调节骨骼的动态平衡，以适应对陆地运动骨骼调节的需求。在适应陆生的过程中，还有一个很重要的变化是陆生动物开始出现甲状旁腺，其功能是首先刺激骨的Remodeling重建，提高破骨细胞的活力，同时也可以刺激肠道和肾对钙的重吸收。甲状旁腺激素（PTH）是甲状旁腺主细胞分泌的碱性单链多肽类激素，其主要功能是调节脊椎动物体内钙和磷的代谢，促进血钙水平升高，血磷水平下降。研究发现，PTH可以调节很多的信号，包括TGF-ß，Wnts，IGF-I，BMP.其可以刺激骨吸收modeling形成，刺激破骨的同时Remodeling已经出现，一遍吸收不健康的神经一边生成健康的骨，由此PTH不仅可以治疗骨质疏松，对腰疼也有一定的帮助。

　　3、破骨细胞在陆生脊椎动物骨内稳态中起核心作用，使骨吸收与骨形成、血管生成和神经支配相互偶合。破骨细胞骨吸收释放TGFb1与骨形成偶联；破骨前细胞分泌PDGF-BB调节血管生成以促进骨的modeling形成和Remodeling重建；破骨细胞通过分泌NGF和Netrin-1调节轴突生长。因此，许多人类骨骼疾病包括质疏松和关节炎等都与破骨细胞异常活动有关。

　　关于Remodling重建过程，曹旭教授提出假设：骨吸收过程中释放的某种因子诱导了MSCs的迁徙。这一假设基于以下证据：在TGFß1阳性对照小鼠体内注入人STRO-1 MSCs，MSC被诱导到骨表面，而TGFß1基因敲除后，则无法再诱导MSC。TGFß1诱导MSC偶联骨吸收和骨形成，这是一个完整的健康的Remodeling过程，骨的微观结构不会发生变化。而当人衰老时，由于身体对钙的需求，骨吸收和骨形成不偶联，到一定年龄之后骨密度会降低。
　　关于modeling形成过程，研究说明破骨前细胞分泌PDGF-BB促进骨形成和血管生成，同时证明了破骨细胞的前体细胞控制了破骨细胞的形成。

　　4、许多人类骨骼疾病与异常破骨细胞活动有关。机械负荷可以预防和治疗不同的骨骼疾病。如果陆地脊椎动物在适应陆生过程中的骨形成和骨吸收不偶联，就会产生许多不同的骨疾病，如骨质疏松和骨关节炎（OA）。研究发现，软骨下骨（subchondral bone）在疾病发生中起着的作用。当力不稳的时候软骨下骨就会释放TGFß1，TGFß1诱导MSC偶联骨吸收和骨形成，即发生Remodeling重建过程。因此，对于骨的健康，力是重要的营养元素！软骨下骨力学性能的改善可减轻骨关节炎关节软骨退变。关节病还有一个特点，就是疼。研究发现破骨细胞分泌的netrin-1诱导轴突神经支配，用力过大时分泌很多的netrin-1，netrin-1诱导疼痛的神经长到软骨下骨里。

讲座现场交流互动

　　本期论坛的观众除了有西湖大学生物学、基础医学研究所的师生们，还有来自浙医二院骨科和杭州骨科研究所的医生和研究生们。讲座结束后，曹教授与在场观众进行了互动，就讲座中提到的问题展开了更深入的交流和讨论。

　　小常识：

　　预防骨质疏松其中一个很重要的方面是提高在青年时期的峰值骨密度，注意饮食，加强锻炼，尤其是对女性而言。一个很重要的因素是女性的破骨前体细胞很快变为破骨细胞，血管生成较少，导致骨形成不充分。西湖大学基础医学研究所的郑厚峰课题组正在开展大型队列研究暨Westlake Biobank for Chinese（WBBC）项目，主要关注青春期骨密度，青春期肥胖，青春期成长，老年骨质疏松与骨折等，研究影响骨密度，骨折的风险因素和遗传变异。

讲座现场
　　

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