運(yùn)動調(diào)控骨代謝的關(guān)鍵膜上受體—G蛋白偶聯(lián)受體48

陳祥和 楊康 趙仁清 孫開宏 蔡先鋒

1. 揚(yáng)州大學(xué)體育學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127 2. 揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)體育學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127 3. 淮陰工學(xué)院體育教學(xué)部，江蘇 淮安 223001

G蛋白偶聯(lián)受體48(G protein coupled receptor 48, GPR48/LGR4)作為膜上的七次跨膜受體，其LRR結(jié)構(gòu)域通過與配體R-spondin1(Rspo1)FU-CBD位點(diǎn)或Norrin作用發(fā)揮多級生物學(xué)效能[1]。當(dāng)敲除GPR48后，腎臟形態(tài)、生殖細(xì)胞(精子)形成、能量代謝、紅細(xì)胞生成等發(fā)生紊亂。且GPR48基因敲除后的低表達(dá)，使得成骨細(xì)胞(osteoblast, OB)分化、成熟及其骨形成能力被抑制而破骨細(xì)胞(osteoclast, OC)分化、融核及骨吸收能力顯著升高，骨生長發(fā)育被顯著抑制，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松及骨折發(fā)生[2-3]。Wnt、環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)/蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)/ATF4、骨保護(hù)素(osteoprotegerin, OPG)/核因子κB受體活化因子配體(receptor activator for nuclear factor-κB ligand, RANKL)/核因子κB受體活化因子(receptor activator of nuclear factor κB, RANK)等是運(yùn)動訓(xùn)練影響骨組織代謝的關(guān)鍵信號途徑。并且，研究證實GPR48與以上信號途徑的級聯(lián)反應(yīng)，調(diào)控多種生物學(xué)效能[4]。運(yùn)動可顯著改善骨代謝，8周下坡跑上調(diào)GPR48表達(dá)后抑制2型糖尿病(type 2 diabetic melitus, T2DM)小鼠OC分化，改善骨代謝[5]。綜上，既然運(yùn)動通過調(diào)控GPR48或相關(guān)信號途徑可改善骨代謝，且GPR48與Wnt、cAMP/PKA/ATF4和OPG/RANKL/RANK等信號途徑存在密切調(diào)控關(guān)系。那么，運(yùn)動改善骨代謝是否通過GPR48及其介導(dǎo)的下游信號途徑進(jìn)行調(diào)控呢？基于此問題，本研究將對GPR48在運(yùn)動調(diào)控骨代謝中的作用及分子機(jī)制進(jìn)行綜述，為運(yùn)動調(diào)控骨代謝的分子機(jī)制信號網(wǎng)絡(luò)做一重要補(bǔ)充。

1 GPR48生物學(xué)作用

G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptors, GPRs或LGRs)是具有多種功能的膜上受體，可識別來自神經(jīng)、激素和旁分泌器官等特異性配體，通過配體(Rspo1、Norrin等)-受體(即富亮氨酸的大量細(xì)胞外N端結(jié)構(gòu)域)之間的相互調(diào)控來作用于胞內(nèi)G蛋白(α亞基)引起相應(yīng)的級聯(lián)反應(yīng)，調(diào)控細(xì)胞生長、增殖和分化。GPCRs擴(kuò)展家族包含三類糖蛋白受體家族：①LGR1、LGR2和LGR3；②LGR7和LGR9；③LGR4(GPR48)、LGR5和LGR6。其中，GPR48在骨骼、生殖、泌尿等組織器官大量表達(dá)[6]。從最初發(fā)現(xiàn)GPR48作為一膜上孤兒受體，到后來證實其配體Rspo1、Rspo3和Norrin，Rspo1、Rspo3和Norrin等可通過靜電和疏水之間的相互作用，使其分子的平坦β折疊架構(gòu)GPR48表面凹面(即一扭曲的馬蹄狀結(jié)構(gòu))相結(jié)合[7]，通過G蛋白介導(dǎo)來調(diào)控多條信號途徑，從而在生殖系統(tǒng)發(fā)育及生殖細(xì)胞形成、骨骼肌能量代謝、癌細(xì)胞增殖、先天免疫應(yīng)答、阿爾茨海默病等多生物學(xué)過程中發(fā)揮不可或缺的調(diào)控作用[8]，并且，GPR48在骨生長發(fā)育、骨形成和骨吸收代謝過程中亦扮演重要角色。GPR48基因缺失導(dǎo)致小鼠骨形成降低且骨吸收顯著增強(qiáng)，骨生長發(fā)育被顯著抑制[2]。且人體研究發(fā)現(xiàn)，該基因發(fā)生突變使得機(jī)體股骨頸和第五腰椎骨量下降且伴有常發(fā)性的骨質(zhì)疏松甚至骨折等癥狀[3]。

適宜運(yùn)動作為影響骨代謝的重要干預(yù)手段，其通過促進(jìn)骨形成并抑制骨吸收來改善骨代謝的作用已被很多研究所證實并廣為認(rèn)可。研究發(fā)現(xiàn)，Wnt、cAMP/PKA/環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP-response element binding protein, CREB)、轉(zhuǎn)換生長因子β(transforming growth factor β, TGF-β)/骨形成蛋白(bone morphogenic protein, BMPs)、OPG/RANKL/RANK等關(guān)鍵信號途徑是介導(dǎo)骨形成或骨吸收代謝的重要調(diào)控媒介[9]。GPR48與以上調(diào)控骨代謝關(guān)鍵途徑之間的相互協(xié)同或拮抗是多種生理學(xué)作用發(fā)揮的關(guān)鍵分子調(diào)控機(jī)制。并且，骨作為力學(xué)刺激敏感組織，運(yùn)動通過以上信號途徑或關(guān)鍵分子的調(diào)控作用，可顯著改善骨新陳代謝[10]。研究證實，運(yùn)動亦可顯著上調(diào)骨中GPR48表達(dá)進(jìn)而改善骨代謝[11]。近年來，隨著細(xì)胞分子信號調(diào)控理論的逐漸豐富與完善，以往的初淺認(rèn)識已不能充分揭示運(yùn)動影響骨代謝的分子調(diào)控機(jī)制。GPR48與介導(dǎo)骨代謝關(guān)鍵信號途徑相互之間的信號偶聯(lián)機(jī)制可能是探究運(yùn)動改善骨代謝分子機(jī)制的新思路或新靶向。

2 GPR48在運(yùn)動調(diào)控骨代謝中的作用及機(jī)制

2.1 GPR48在運(yùn)動調(diào)控骨形成代謝中的作用機(jī)制

2.1.1Wnt信號通路：Wnt信號通路分為β-catenin介導(dǎo)的經(jīng)典通路和Ca2+、平面細(xì)胞極性(planar cell polarity，PCP)分別介導(dǎo)的非經(jīng)典通路。經(jīng)典Wnt信號途徑通過非磷酸化后的β-catenin入核并與T細(xì)胞因子(T-cell factor，TCF)/淋巴增強(qiáng)結(jié)合因子(lymph enhanced binding factor，Lef)形成一轉(zhuǎn)錄復(fù)合基團(tuán)來調(diào)節(jié)靶基因(如細(xì)胞周期蛋白(cyclinD1)、軸抑制蛋白2(axin inhibition protein 2, Axin2)、C-myc和過氧化物酶增殖激活受體δ(peroxisome proliferator activates the receptor δ，PPARδ)等)表達(dá)，促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)向OB分化[12]。GPR48可調(diào)控骨形成代謝，但有關(guān)其調(diào)控Wnt/β-catenin信號途徑從而發(fā)揮相應(yīng)生物學(xué)作用的研究目前集中在腫瘤遷移、細(xì)胞增殖等方面。近來有研究發(fā)現(xiàn)，GPR48激活Wnt/β-catenin信號途徑后, β-catenin轉(zhuǎn)位入核并調(diào)控Runx2等靶基因，促進(jìn)從關(guān)節(jié)炎患者脛骨平臺下軟骨板中獲得的OB分化及其骨形成能力[13]。適宜運(yùn)動(尤指可對骨產(chǎn)生直接作用力的運(yùn)動方式，如下坡跑、跳躍運(yùn)動等)不僅可上調(diào)骨中GPR48表達(dá)[11]，亦可通過激活Wnt/β-catenin來上調(diào)靶基因c-Myc、Cyclin D1等表達(dá)，促進(jìn)BMSCs向OB分化并抑制向脂肪細(xì)胞和軟骨細(xì)胞分化，提高骨形成能力增和骨密度(bone mineral density, BMD)[14]。但有關(guān)GPR48通過Wnt/β-catenin途徑介導(dǎo)運(yùn)動促進(jìn)OB分化和骨形成的相關(guān)研究較少。Shi等[15]在研究力學(xué)刺激促進(jìn)MC3T3-E1向OB分化及其骨形成能力時，發(fā)現(xiàn)GPR48與其配體R-Spondin1結(jié)合后發(fā)生磷酸化，進(jìn)而激活Wnt/β-catenin信號途徑。GPR48亦可作用于其另一配體Norrin的N端結(jié)構(gòu)域，促進(jìn)G蛋白α亞基分離并活化，使得Wnt并下游β-catenin活化。表明，力學(xué)刺激促進(jìn)R-Spondin1和Norrin與GPR48結(jié)合并上調(diào)其表達(dá)，可激活Wnt/β-catenin途徑，促進(jìn)OB分化及骨形成。體內(nèi)研究中，OB作為力學(xué)刺激敏感細(xì)胞，運(yùn)動訓(xùn)練促進(jìn)骨形成的機(jī)制與其對骨產(chǎn)生的力學(xué)刺激上調(diào)GPR48及Wnt/β-catenin途徑密切相關(guān)。非經(jīng)典Wnt信號通路(Wnt/Ca2+和Wnt/PCP通路)分別依靠Ca2+和Dishevelled蛋白(dishevelled protein, Dvl)在背腹側(cè)發(fā)育、細(xì)胞遷移等以及骨形成代謝、運(yùn)動性和分裂等過程中均發(fā)揮重要調(diào)控作用[16]。骨代謝研究中，非經(jīng)典Wnt途徑可通過鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ(calmodulin kinaseⅡ, CaMKⅡ)- 轉(zhuǎn)化生長因子激酶1(transforming growth factor kinase 1, TAK1)-TAK1結(jié)合蛋白2(TAK1 binding protein 2, TAB2) -Nemo樣蛋白激酶(nemo-like kinase, NLK)轉(zhuǎn)錄抑制PPARγ蛋白磷酸化，上調(diào)Runx2表達(dá)，促進(jìn)BMSCs向OB分化、成熟和骨形成。亦可通過下調(diào)RANKL表達(dá)，使得RANK失活，抑制OC分化產(chǎn)生及骨吸收代謝[17]。作為GPR48配體的R-Spondins1，通過其Furin結(jié)構(gòu)域與GPR48的C端LRR結(jié)構(gòu)域結(jié)合并將其激活，調(diào)控下游Wnt/PCP途徑在胚胎形成、干細(xì)胞增殖等生物學(xué)過程中的作用發(fā)揮[18]。有研究證實，GPR48通過激活Wnt/PCP而不是Wnt/Ca2+信號途徑，可顯著促進(jìn)C57BL/6小鼠BMSCs向OB分化并提高其骨形成能力[13]。在研究Wnt非經(jīng)典途徑在運(yùn)動訓(xùn)練促進(jìn)生長期小鼠骨生長發(fā)育時，發(fā)現(xiàn)在此過程中Wnt/PCP途徑的Wnt5a及其下游Ror2、卷曲蛋白受體4(frizzled receptor 4, Frz4)和低密度脂蛋白受體5(low density lipoprotein receptor 5, LRP5)等靶基因表達(dá)顯著上調(diào)，而Wnt/Ca2+途徑中相關(guān)因子表達(dá)變化不顯著[19]。以上研究表明，運(yùn)動促進(jìn)骨形成的分子機(jī)制與Wnt/PCP途徑激活密切相關(guān)，而Wnt/Ca2+途徑在此過程中調(diào)控作用不顯著。GPR48通過激活Wnt信號途徑(β-catenin和PCP途徑)及下游靶基因c-Myc、LRP5等表達(dá)，介導(dǎo)運(yùn)動訓(xùn)練促進(jìn)OB分化、成熟及骨形成代謝的生物學(xué)過程。

2.1.2cAMP、CREB和ATF4：cAMP作為胞內(nèi)重要第二信使，在Ca2+和Mg2+作用下，胞內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化為cAMP，進(jìn)而激活下游PKA，并在CREBSer133位點(diǎn)將其磷酸化，活化的CREB通過激活A(yù)TF4并進(jìn)而作用于下游Runx2、Col1等靶基因表達(dá)，促進(jìn)BMSCs向OB分化及骨形成[10]。骨形成調(diào)控過程中，GPR48與cAMP/CREB/ATF4途徑存在協(xié)同作用，且該途徑是調(diào)控骨生長發(fā)育的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Luo等[2]研究證實，敲除GPR48后，骨中cAMP表達(dá)下調(diào)，PKA和CREB去磷酸化，使得ATF4蛋白及其靶基因Cyclin D1表達(dá)下調(diào)，OB分化及骨形成能力降低，骨鈣蛋白(osteocalcin, OCN)、Ⅰ型膠原蛋白等分泌減少，骨量下降，小鼠骨生長發(fā)育被抑制。體外研究亦發(fā)現(xiàn)，cAMP在機(jī)械力學(xué)刺激促進(jìn)OB分化和骨形成能力過程中具有重要介導(dǎo)作用[20]。力學(xué)刺激通過上調(diào)cAMP表達(dá)，使得CREB在Ser133位點(diǎn)上磷酸化，進(jìn)而激活A(yù)TF4，促進(jìn)MC3T3-E1向OB分化[21]。體內(nèi)研究中，9周跑臺訓(xùn)練激活C57BL/6小鼠骨中cAMP/CREB/ATF4途徑及其靶基因Runx2、骨鈣素、骨涎蛋白(bone sialoprotein, BSP)等表達(dá)，促進(jìn)BMSCs向OB分化并提高其骨形成能力，改善骨組織形態(tài)結(jié)構(gòu)[22]。分析以上研究，發(fā)現(xiàn)cAMP/CREB/ATF4途徑激活是運(yùn)動促進(jìn)OB分化產(chǎn)生及其骨形成能力，進(jìn)而改善骨代謝的關(guān)鍵信號通路。體育科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，有關(guān)GPR48激活cAMP/CREB/ATF4途徑介導(dǎo)運(yùn)動促進(jìn)骨形成代謝的相關(guān)研究尚待揭示。但鑒于GPR48與該信號途徑之間的密切調(diào)控關(guān)系，且運(yùn)動可顯著上調(diào)GPR48和cAMP/CREB/ATF4途徑中相關(guān)因子表達(dá)。那么，運(yùn)動改善骨形成的分子機(jī)制與激活GPR48及下游cAMP/CREB/ATF4途徑及下游靶基因(Runx2、OCN、BSP等)表達(dá)，促進(jìn)OB分化、成熟及骨形成密切相關(guān)。

2.1.3TGF-β和BMPs：TGF-β 和BMPs具有高度同源性，均通過R-Smads(Smad2/3和Smad1/5/8，而Smad4均可與以上兩基團(tuán)結(jié)合)磷酸化后形成信號傳導(dǎo)基團(tuán)并轉(zhuǎn)位入核，作用于Smad作用蛋白1(Smad interacting protein 1, SIP1)、TG相互作用因子(TG-interacting factor, TGIF)和p300/CBP相關(guān)因子(p300/CBP-associated factor, P/CAF)等轉(zhuǎn)錄或翻譯，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、遷移及凋亡[23]。TGF-β在OB中以自分泌方式調(diào)節(jié)其增殖、分化及代謝。TGF-β/Smads信號途徑活化后顯著上調(diào)Smad7、纖溶酶原激活物抑制劑-1(plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1)等靶基因表達(dá)，促進(jìn)人間充質(zhì)干細(xì)胞(human mesenchymal stem cells, hMSC)向OB分化產(chǎn)生和成熟[24]。并且，TGF-β途徑激活促進(jìn)OB分化產(chǎn)生的分子機(jī)制還與Smad2/3磷酸化后上調(diào)激活素樣激酶5(activin-like kinases5, ALK5)和PKA表達(dá)，促進(jìn)非磷酸化β-catenin轉(zhuǎn)移入核來調(diào)控相關(guān)靶基因有關(guān)。GPR48與TGF-β/Smad途徑具有密切調(diào)控關(guān)系。在研究骨骼肌形成過程中GPR48與TGF-β調(diào)控關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)利用Follistatin(Fst)抑制GPR48后，其可通過其配體R-Spondin1下調(diào)TGF-β表達(dá)[25]。并且，GPR48表達(dá)上調(diào)可激活TGF-β，促進(jìn)下游Smad2/3磷酸化及靶基因表達(dá)，來調(diào)控人類紅細(xì)胞終末分化[26]。但有研究卻發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在心肌細(xì)胞上特異性敲除GPR48后，TGF-β/Smads通路中相關(guān)因子變化并不顯著[27]。以上研究結(jié)論差異，表明在心肌細(xì)胞中GPR48能否激活TGF-β/Smads通路尚存在一定爭議，可能與該通路在GPR48介導(dǎo)的不同生物學(xué)過程中所起作用和不同組織器官中的表達(dá)存在較大差異有關(guān)。雖然GPR48通過TGF-β/Smads途徑可發(fā)揮多種生物學(xué)效應(yīng)，并且二者均是調(diào)控骨形成的重要分子或途徑。但有關(guān)GPR48激活TGF-β/Smads進(jìn)而調(diào)控骨形成的相關(guān)研究尚待補(bǔ)充。運(yùn)動作為促進(jìn)骨形成代謝的重要干預(yù)手段，其生物學(xué)機(jī)制與TGF-β/Smad途徑被激活后，促進(jìn)OB分化有緊密聯(lián)系[28]。那么，GPR48能否通過TGF-β/Smads通路進(jìn)而在運(yùn)動促進(jìn)骨形成中發(fā)揮調(diào)控作用呢？鑒于GPR48和TGF-β/Smads途徑在運(yùn)動促骨形成中的作用及GPR48與TGF-β/Smads途徑之間的調(diào)控關(guān)系[5]。運(yùn)動促進(jìn)骨形成的分子機(jī)制可能與GPR48表達(dá)上調(diào)后激活TGF-β/Smads信號通路，進(jìn)而促進(jìn)OB分化、成熟及骨形成能力有關(guān)。BMPs與TGF-β具有高度同源性，均通過Smads途徑發(fā)揮作用。Neogenin作為膜上蛋白，在BMP誘導(dǎo)的經(jīng)典通路即磷酸化Smad1/5/8過程中，通過與脂質(zhì)筏相結(jié)合從而發(fā)揮其介導(dǎo)作用[29]。BMPs信號通路被抑制后，ALK2表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致Smad1/5/8磷酸化異常且不能形成異源三聚體，導(dǎo)致嚴(yán)重的骨生長發(fā)育異常[30]。Smad1/5/8被修飾后，其可介導(dǎo)BMPs調(diào)控的骨形成并且BMPs信號通路的作用強(qiáng)度可被其膜上受體通過Smad1的C端磷酸化進(jìn)行調(diào)控[31]。BMPs(如BMP-2/3/7等)在調(diào)控OB分化和骨形成中均具有重要作用。BMP-2磷酸化后，Smad1/5/8通過與Smad4結(jié)合形成磷酸化復(fù)合基團(tuán)，其入核后上調(diào)骨鈣素等表達(dá)，并且短時間BMP-2表達(dá)上調(diào)對調(diào)控OB分化和骨形成是充足且必不可少的，當(dāng)敲除BMP-2后對骨施加其他骨形成刺激也不能彌補(bǔ)其缺失對小鼠骨形成產(chǎn)生的影響[32]。作為BMPs亞型的BMP-3和BMP-7分別在成骨細(xì)胞前體細(xì)胞向成熟OB分化和OB骨形成能力發(fā)揮上具有重要調(diào)控作用。研究證實，GPR48與BMPs/Smads途徑存在密切級聯(lián)調(diào)控關(guān)系，其表達(dá)上調(diào)可顯著激活BMPs/Smads途徑[33]。這與Norrin作為GPR48配體，可上調(diào)GPR48表達(dá)從而作用于BMP-2的Ser122和Ser132位點(diǎn)并使其磷酸化有關(guān)。運(yùn)動作為促進(jìn)OB分化和改善骨形成代謝的重要手段，GPR48表達(dá)上調(diào)不僅可激活BMPs/Smad途徑，并且它們分別在運(yùn)動促進(jìn)骨形成代謝中均扮演重要調(diào)控角色[34]。那么，運(yùn)動促進(jìn)骨形成代謝的分子機(jī)制可能與GPR48表達(dá)上調(diào)并作用于BMPs/Smads信號途徑，進(jìn)而促進(jìn)OB分化、成熟及骨形成能力密切相關(guān)。

2.2 GPR48在運(yùn)動調(diào)控骨吸收代謝中的作用機(jī)制

2.2.1OPG/RANKL/RANK：OPG/RANKL/RANK是調(diào)控OC分化和骨吸收的重要分子軸。OC前體細(xì)胞在分化過程中巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor, M-CSF)必不可少，同時亦需要RANKL來激活RANK，從而將級聯(lián)信號信息傳遞給連接蛋白-腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(tumor necrosis factor receptor related factor, TRAF) (尤其是TRAF6)，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子：C-fos、活化T細(xì)胞核因子c1(nuclear factor of activated T cells c1, NFATc1)/NFATc2和核因子κB(nuclear factor-κB, NF-κB)成員p50及p52等表達(dá)。RANK亦可通過激活OC前體細(xì)胞中的C-fos和NFATc1/NFATc2來促進(jìn)OC分化、成熟及骨吸收代謝[35]。GPR48不僅在骨形成中具有重要作用，在OC分化和骨吸收中亦扮演關(guān)鍵角色。最近研究發(fā)現(xiàn)，GPR48是RANKL的另一膜上受體(除RANK)，其與RANK競爭性的同RANKL結(jié)合，激活Gαq 和糖原合成酶激酶3β(Glycogen synthase kinase 3β, GSK3β)信號通路，抑制NFATc1表達(dá)，OC分化及骨吸收功能顯著下降[36]。表明，GPR48與OPG/RANKL/RANK分子軸之間的級聯(lián)反應(yīng)是調(diào)控OC分化和骨吸收的重要媒介。運(yùn)動訓(xùn)練抑制OC分化和骨吸收，但不同運(yùn)動方式和運(yùn)動負(fù)荷對OC分化和骨吸收造成的影響存在較大差異。與向心運(yùn)動的上坡跑相比，作為離心運(yùn)動的下坡跑可顯著抑制去卵巢小鼠骨中OPG/RANKL/RANK分子軸激活，從而抑制OC分化及骨吸收代謝[37]。當(dāng)運(yùn)動負(fù)荷不同時，骨中OPG、RANKL mRNA表達(dá)量及OPG/RANKL比值亦不同，且當(dāng)負(fù)荷較大時OPGmRNA表達(dá)下調(diào)，而RANKL的mRNA表達(dá)和OPG/RANKL比值顯著上升，骨吸收增強(qiáng)[38]。GPR48作為RANK的另一配體，有關(guān)運(yùn)動通過GPR48和OPG/RANKL/RANK分子軸進(jìn)而調(diào)控骨吸收的相關(guān)研究尚待揭示。但研究發(fā)現(xiàn)，8周下坡跑可通過上調(diào)GPR48表達(dá)，進(jìn)而同RANKL競爭性與RANK結(jié)合，下調(diào)NFATc2和組織蛋白酶K(cathepsin K, CTSK)表達(dá)，抑制OC分化、融核，改善T2DM小鼠骨代謝[5]。鑒于GPR48通過影響OPG/RANKL/RANK分子軸在調(diào)控骨吸收及在運(yùn)動改善骨代謝中的重要生物學(xué)作用，運(yùn)動通過激活GPR48，從而與RANKL競爭性同RANK結(jié)合，抑制RANK活性，下調(diào)靶基因表達(dá)，抑制OC分化產(chǎn)生及其骨吸收能力。

2.2.2其他：OPG/RANKL/RANK分子軸借助TRAF6，可調(diào)節(jié)下游CN/NFAT和NF-κB信號途徑，從而介導(dǎo)OC分化和骨吸收代謝。CN/NFAT作為調(diào)控骨代謝的重要信號通路，該途徑被激活后，CN表達(dá)上調(diào)促進(jìn)胞漿中NFATc1磷酸化并入核，激活C-fos、激活蛋白1(activator protein 1, AP-1)等靶基因表達(dá)，使得OC數(shù)量增加且骨吸收能力增強(qiáng)，骨組織形態(tài)結(jié)構(gòu)退化[39]。而抑制NF-κB信號途徑可下調(diào)其靶基因CTSK、C-fos等表達(dá)，抑制OC分化及骨吸收[40]。研究發(fā)現(xiàn)，OC上特異性敲除GPR48可激活以上兩條信號途徑，上調(diào)CTSK、C-fos等靶基因表達(dá)，促進(jìn)OC分化和骨吸收[41]。運(yùn)動不僅可抑制OPG/RANKL/RANK分子軸，并且亦可通過CN/NFAT和NF-κB信號途徑失活來抑制OC分化產(chǎn)生及其骨吸收能力，進(jìn)而改善骨代謝[42]。運(yùn)動亦可上調(diào)GPR48表達(dá)，從而與RANKL競爭性同RANK結(jié)合，下調(diào)NFATc2和CTSK表達(dá)，抑制OC分化及骨吸收。CN/NFAT和NF-κB不僅可作為OPG/RANKL/RANK分子軸下游兩關(guān)鍵途徑，且NFATc2和CTSK亦是以上兩途徑的關(guān)鍵靶基因[43]。那么，運(yùn)動抑制OC分化和骨吸收進(jìn)而改善骨代謝的分子生物學(xué)機(jī)制，與GPR48通過OPG/RANKL/RANK分子軸，進(jìn)而作用于下游CN/NFAT和NF-κB信號途徑及其靶基因表達(dá)密切相關(guān)。除以上信號途徑外，PI3K/Akt、JNK/AP-1、p38MAPK、ERK、LPS、CD40等亦可將TRAF6作為媒介，與OPG/RANKL/RANK分子軸相連，從而在OC分化和骨吸收代謝調(diào)控上發(fā)揮重要作用[44]。既然，運(yùn)動抑制OC分化及其骨吸收能力進(jìn)而改善骨吸收代謝的分子機(jī)制是一復(fù)雜、相互耦聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。那么，GPR48能否通過調(diào)控以上信號途徑或者GPR48能否通過調(diào)控以上信號途徑或關(guān)鍵分子從而在運(yùn)動抑制OC分化和骨吸收代謝中發(fā)揮重要調(diào)控作用呢？目前尚待相關(guān)研究予以揭示。

3 展望

自2009年首次發(fā)現(xiàn)以來，GPR48在骨形成和骨吸收代謝中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用已廣為認(rèn)可。本研究拓展了GPR48在調(diào)控骨形成和骨吸收代謝上的新分子作用機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，提出經(jīng)由cAMP/CREB/ATF4、TGF-β/BMPs、OPG/RANKL/RANK等通路可能介導(dǎo)了骨形成和骨吸收代謝的運(yùn)動干預(yù)機(jī)制。雖然現(xiàn)有研究文獻(xiàn)支持此結(jié)論，但仍有幾個問題尚需澄清；①介導(dǎo)骨代謝的信號途徑或關(guān)鍵調(diào)控分子較多，且相互之間是彼此耦聯(lián)，非線性、單一的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，GPR48介導(dǎo)骨代謝的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控途徑尚待予以揭示、完善；②GPR48調(diào)節(jié)骨代謝運(yùn)動適應(yīng)的具體分子機(jī)制(即哪些信號途徑或關(guān)鍵分子發(fā)揮作用)以及分子機(jī)制調(diào)控信號網(wǎng)絡(luò)尚不明晰；③骨骼肌、炎癥反應(yīng)、能量代謝、血管再生等與骨組織運(yùn)動適應(yīng)之間的“Crosstalk”是目前研究熱點(diǎn)，而GPR48在以上過程中所扮演的生物學(xué)角色及其分子調(diào)控機(jī)制仍待驗證。明確以上問題，將有助于加深對GPR48的了解，有助于闡明其在運(yùn)動干預(yù)調(diào)控骨代謝中的分子作用機(jī)制，為完善運(yùn)動干預(yù)調(diào)控骨代謝的信號網(wǎng)絡(luò)以及骨相關(guān)疾病診治提供新的靶點(diǎn)和非藥物干預(yù)手段。