mTOR磷酸化水平对成骨MC3T3E1细胞增殖、自噬和分化的作用及其机制
2021-06-04李希宁沈哲源豆晓杰闵继康
李希宁,翁 伟,沈哲源,豆晓杰,赵 宇,闵继康
(1.湖州师范学院医学院病理学教研室,浙江 湖州313000;2.湖州师范学院附属第一医院骨科,浙江 湖州313000)
骨质疏松症已经成为许多国家的主要公共卫生问题,具有潜在的发生严重骨折的风险,并且其患病率随着人口老龄化的增长而增加[1]。成骨细胞是负责骨形成过程的功能细胞,越来越多的研究[2-3]显示成骨细胞功能障碍是骨质疏松的主要原因。目前预防和治疗骨质疏松症的药物主要关注点在促进成骨细胞的增殖和分化。哺乳动物雷帕霉素靶分子(mammalian target of rapamycin,mTOR)是一个高度保守的激酶,属于磷脂酰肌醇-3激酶(phosphotylinosital-3 kinase,PI3K) 家 族 的 一员[4]。雷帕霉素(rapamycin,RAPA)是mTOR通路的抑制剂,也是自噬的激活剂,其具有细胞保护作用,与细胞的生长、增殖和分化等密切相关[5]。RAPA对mTOR的抑制作用在体外可损伤小鼠骨髓基质细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)的增殖和成骨分化,并可导致小梁状骨的丢失[6]。相反,激活mTOR信号通路可以促进BMSCs向成骨细胞方向分化[7-8]。RAPA通过药理作用抑制mTOR信号明显阻止Wnt7b诱导的小鼠ST 2细胞分化,而Raptor的遗传缺失减轻了Wnt7b诱导的小鼠高骨量表型,表明Wnt7b通过激活mTOR促进骨形成[9-10],其机制可能为mTOR通过促进谷氨酰胺分解代谢和综合应激反应(integrated stress response,ISR)部分介导Wnt的成骨作用,进而诱导成骨细胞分化所必需的蛋白合成和相关基因的表达[11-13]。因此,mTOR似乎是多种骨合成信号下游的一个常见效应因子。虽然mTOR发挥其生物学功能的途径尚未完全清楚,但其激活mTOR被认为是改善细胞功能和机体健康的重要机制。……