Hippo信號(hào)通路在骨質(zhì)疏松癥中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

胡濤 錢(qián)海兵

[摘要]?骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）多發(fā)于中老年人群，屬世界性公共健康問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)OP受多條信號(hào)通路調(diào)控，而Hippo信號(hào)通路對(duì)骨代謝具有重要調(diào)節(jié)作用，且可與多條信號(hào)通路發(fā)生相互作用，從而平衡成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞。本文對(duì)Hippo信號(hào)通路在OP中作用機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為該疾病的臨床診療提供理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]?骨質(zhì)疏松癥；信號(hào)通路；成骨細(xì)胞；破骨細(xì)胞

[中圖分類(lèi)號(hào)]?R285.5；R681??????[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2023.21.025

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）屬退行性疾病，其骨量減少，骨微結(jié)構(gòu)受到破壞，骨密度和骨質(zhì)量降低，導(dǎo)致骨脆性增加，患者易發(fā)生骨折。在中醫(yī)理論中，OP屬“骨萎”“骨枯”范疇，腎精充足，骨骼得以滋養(yǎng)而強(qiáng)健有力[1]。OP多發(fā)于中老年人群，患者會(huì)出現(xiàn)腰背和四肢酸痛，并伴有骨折風(fēng)險(xiǎn)，增加殘疾率及死亡率，給家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)[2]。OP受多條信號(hào)通路的調(diào)控。研究表明Hippo信號(hào)通路對(duì)OP具有調(diào)控作用，其通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、凋亡、分化，平衡成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞，促進(jìn)骨組織的生長(zhǎng)發(fā)育[3]。

1??Hippo信號(hào)通路概述

Hippo信號(hào)通路最初發(fā)現(xiàn)于果蠅中，主要由蛋白激酶Hippo、Warts、SAV1、含PDZ結(jié)合基序的轉(zhuǎn)錄共激活因子（transcriptional?coactivator?with?PDZ-binding?motif，TAZ）及轉(zhuǎn)錄因子Scalloped組成[4-5]。研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物Hippo信號(hào)通路中的大腫瘤抑制基因（large?tumor?suppressor?gene，LATS）1/2、哺乳動(dòng)物不育系20樣激酶（mammalian?sterile?20-like?kinase，MST）1/2、Yes相關(guān)蛋白（Yes-associated?protein，YAP）及TAZ等核心分子共同作用，調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化及凋亡等。Hippo信號(hào)通路被激活后，MST1/2磷酸化Salvador1，二者結(jié)合進(jìn)一步磷酸化重組人MOB1，而MOB1可磷酸化LATS1/2；被激活的LATS1/2可在保守的絲氨酸殘基上使YAP/TAZ轉(zhuǎn)錄失活，并使其與14-3-3磷酸肽結(jié)合在細(xì)胞質(zhì)中被逐漸泛素化降解[6]。當(dāng)Hippo信號(hào)通路未被激活時(shí)，未被磷酸化的YAP/TAZ進(jìn)入細(xì)胞核刺激TEA轉(zhuǎn)錄因子（TEA?domain?transcription?factor，TEAD）1～4；特別是與TEAD4結(jié)合形成YAP-TEAD復(fù)合物，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)控細(xì)胞的增殖和凋亡等功能[7]。

2??Hippo信號(hào)通路對(duì)OP的作用機(jī)制

Hippo信號(hào)通路對(duì)成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞及骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone?marrow?stem?cell，BMSC）均具有顯著的調(diào)節(jié)作用。Lee等[8]在MST2敲除小鼠中研究發(fā)現(xiàn)，其表現(xiàn)為骨質(zhì)疏松、破骨細(xì)胞增加、活化T細(xì)胞核因子1等表達(dá)水平升高；當(dāng)成骨細(xì)胞前體缺乏MST2時(shí)，其成骨分化能力減弱，成骨細(xì)胞標(biāo)志物Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runt-related?transcription?factor?2，RUNX2）等表達(dá)水平降低；隨著成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞及其標(biāo)志蛋白的異常增減，二者的動(dòng)態(tài)平衡被打破，導(dǎo)致OP的發(fā)生。Yang等[9]研究發(fā)現(xiàn)，YAP1在成骨前體細(xì)胞MC3T3-E1中過(guò)表達(dá)，RUNX2等表達(dá)增加，表明過(guò)表達(dá)的YAP1可促進(jìn)MC3T3-E1的成骨分化。YAP也會(huì)影響B(tài)MSC的成骨分化。Hippo信號(hào)通路被抑制，未被磷酸化的YAP活性及核移位增加，BMSC的成骨分化能力增強(qiáng)；推測(cè)其機(jī)制可能是降鈣素受體通過(guò)阻止YAP的磷酸化增強(qiáng)其功能，而降鈣素基因相關(guān)肽與BMSC的成骨分化有關(guān)，二者相互促進(jìn)。YAP對(duì)破骨細(xì)胞有促進(jìn)作用。研究發(fā)現(xiàn)，YAP的抑制可降低破骨細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)，限制破骨細(xì)胞的增殖[10-11]。

3??Hippo信號(hào)通路聯(lián)合其他信號(hào)通路對(duì)OP的作用機(jī)制

3.1??磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號(hào)通路

陳亞輝等[12]研究證實(shí)，骨組織信號(hào)分子可通過(guò)激活磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide?3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein?kinase?B，AKT）信號(hào)通路，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖或抑制破骨細(xì)胞的分化。Hippo信號(hào)通路是AKT在組織生長(zhǎng)調(diào)控中的關(guān)鍵效應(yīng)分子之一。Hippo信號(hào)通路的生長(zhǎng)因子通過(guò)PI3K/丙酮酸脫氫酶激酶1/AKT信號(hào)通路傳導(dǎo)，抑制Hippo信號(hào)通路，從而促進(jìn)組織生長(zhǎng)。兩個(gè)信號(hào)通路之間也存在一定的必要機(jī)械刺激，通過(guò)AKT激活Hippo信號(hào)通路下游效應(yīng)因子YKI；如沒(méi)有較強(qiáng)的機(jī)械刺激，AKT主要通過(guò)雷帕霉素受體復(fù)合物1和叉頭蛋白發(fā)揮作用[13]。

黃威[14]研究發(fā)現(xiàn)，PI3K信號(hào)通路參與TAZ蛋白N端磷酸降解決定子對(duì)其蛋白的調(diào)控，確保TAZ蛋白處于穩(wěn)定水平。王玉名[15]研究表明，Hippo信號(hào)通路失活，PI3K、AKT和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物的磷酸化水平升高；PI3K抑制劑則使其表達(dá)水平降低，RUNX2等表達(dá)水平降低，表明只有在Hippo信號(hào)通路失活時(shí)，才能通過(guò)PI3K/AKT信號(hào)通路上調(diào)成骨標(biāo)志物的表達(dá)水平。

3.2??RUNX2

RUNX2是成骨分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，且在成骨分化早期起重要作用，是成骨的生物標(biāo)志物之一[16]。Hippo信號(hào)通路與RUNX2在功能上具有相似性，二者在細(xì)胞的增殖、分化和凋亡中發(fā)揮關(guān)鍵作用[17]。

RUNX2與成骨細(xì)胞中的YAP1相互作用可抑制其轉(zhuǎn)錄活性。當(dāng)Hippo信號(hào)通路被激活時(shí)，YAP磷酸化，促進(jìn)YAP-RUNX2復(fù)合物的形成，RUNX2將YAP招募到骨特異性骨鈣素啟動(dòng)子中，抑制啟動(dòng)子活性[18]。YAP1的過(guò)表達(dá)可抑制RUNX2。RUNX2作為成骨細(xì)胞的重要轉(zhuǎn)錄因子，其表達(dá)被抑制會(huì)限制成骨細(xì)胞的增殖。

RUNX2與TAZ相互作用時(shí)，Hippo信號(hào)通路通過(guò)TAZ的WW結(jié)構(gòu)域與RUNX2的PY基序結(jié)合上調(diào)RUNX2、堿性磷酸酶（alkaline?phosphatase，ALP）、轉(zhuǎn)錄因子Osterix水平，誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化。TAZ與RUNX2相互作用，共同激活RUNX2依賴性基因轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)成骨分化，同時(shí)抑制脂肪細(xì)胞分化。苗麗等[19]研究發(fā)現(xiàn)，TAZ作為過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體誘導(dǎo)基因表達(dá)的阻遏物，還能在YAP過(guò)表達(dá)時(shí)促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化。

3.3??轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β/母體抗生物皮膚生長(zhǎng)因子同源物信號(hào)通路

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming?growth?factor-β，TGF-β）/母體抗生物皮膚生長(zhǎng)因子同源物（small?mothers?against?decapentaplegic，Smad）信號(hào)通路對(duì)成骨細(xì)胞分化和骨形成具有重要作用，其下游的Smad2和Smad3可分別直接誘導(dǎo)骨形成及成骨細(xì)胞分化[20]。Hippo信號(hào)通路中的YAP/TAZ和TGF-β下游的Smad2/3相互作用，形成YAP/TZA·TEAD·Smad2/3復(fù)合物，對(duì)TGF-β的轉(zhuǎn)錄過(guò)程發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。與Hippo信號(hào)通路一致的是，TGF-β/Smad信號(hào)通路的活性輸出有賴于其效應(yīng)蛋白的核轉(zhuǎn)位。Hippo信號(hào)通路失活，YAP遷移至細(xì)胞核中與TEAD1～4相互作用，促進(jìn)TGF-β轉(zhuǎn)錄；而Hippo信號(hào)通路一旦活化，滯留在細(xì)胞質(zhì)中的YAP/TAZ阻止Smad的核積累，限制其轉(zhuǎn)錄活性。研究發(fā)現(xiàn)，抑制型Smad可抑制受體調(diào)節(jié)型Smad的磷酸化，調(diào)控特定蛋白的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，促進(jìn)Ⅰ型膠原蛋白的合成及成骨細(xì)胞的增殖和分化[21-23]。

3.4??Wnt/β-連環(huán)素信號(hào)通路

Wnt/β-連環(huán)素（β-catenin）信號(hào)通路對(duì)成骨分化和骨量增長(zhǎng)起調(diào)控作用，β-catenin可定向調(diào)控細(xì)胞的增殖和分化[24]。Hippo信號(hào)通路和Wnt/β-catenin信號(hào)通路在細(xì)胞的生長(zhǎng)分化、組織器官形成及成體干細(xì)胞的維持等方面均起重要作用[25]。

當(dāng)Wnt/β-catenin信號(hào)通路處于激活狀態(tài)、Hippo信號(hào)通路處于未被激活狀態(tài)時(shí)，β-catenin和YAP1可通過(guò)糖原合成酶激酶3β和LATS1/2位點(diǎn)靶向磷酸化、β-轉(zhuǎn)錄重復(fù)包含蛋白泛素化修飾后降解。Hippo信號(hào)通路被激活，YAP磷酸化與β-catenin結(jié)合，抑制β-catenin的核轉(zhuǎn)移；TAZ則與蓬亂蛋白結(jié)合，無(wú)法穩(wěn)定游離的β-catenin，二者都抑制Wnt/β-catenin的靶基因表達(dá)。而當(dāng)Wnt/β-catenin信號(hào)通路被激活時(shí)，軸向抑制蛋白和YAP1發(fā)生相互作用，YAP成為β-catenin降解復(fù)合物中的重要組成部分。研究表明，Wnt也可調(diào)控Hippo/YAP1信號(hào)通路[26-27]。傅旭城[28]研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號(hào)通路可調(diào)控人牙周膜干細(xì)胞的成骨分化，LAST1與β-catenin復(fù)合體能加強(qiáng)β-catenin與TAZ對(duì)人牙周膜干細(xì)胞成骨分化的協(xié)同作用。

4??中藥復(fù)方對(duì)OP的治療

桃紅四物湯由生地、白芍、川芎、桃仁、紅花組成，具有補(bǔ)血、抗炎、抗氧化功效[29-30]。莫嘉浩等[31]研究發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、白細(xì)胞介素6等是桃紅四物湯治療OP的核心靶點(diǎn)；桃紅四物湯含藥血清能促進(jìn)BMSC的增殖和成骨分化。周文佳[32]研究發(fā)現(xiàn)桃紅四物湯含藥血清組BMSC的增殖能力高于空白血清組，提示桃紅四物湯能促進(jìn)BMSC的增殖與成骨分化，Hippo信號(hào)通路的激活具有關(guān)鍵作用。

龍鱉膠囊由巴戟天、仙茅、土鱉蟲(chóng)、全蝎、蜈蚣、蘄蛇、丹參、制川烏、黃芪、牛膝等中藥成分組成，具有補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋骨、活血的功效[33]。研究發(fā)現(xiàn)龍鱉膠囊溶液可促進(jìn)BMSC的增殖[34]。梁桂洪等[35]研究發(fā)現(xiàn)，含龍鱉膠囊的動(dòng)物血清可促進(jìn)細(xì)胞水平，含藥血清組LAST2蛋白表達(dá)顯著降低，提示龍鱉膠囊可促進(jìn)基于Hippo信號(hào)通路的BMSC遷移。研究表明，YAP是Hippo信號(hào)通路的下游效應(yīng)分子，當(dāng)LAST低表達(dá)時(shí)，YAP磷酸化會(huì)被抑制；而低表達(dá)LATS則會(huì)抑制Hippo信號(hào)通路以促進(jìn)BMSC的遷移分化及成骨分化能力[36]。

5??總結(jié)與展望

目前，關(guān)于Hippo信號(hào)通路作用機(jī)制的研究逐步加深，研究對(duì)象大多集中于YAP、TAZ。研究證實(shí)LATS1的甲基化及肝癌肝細(xì)胞衍生的高速泳動(dòng)族蛋白B1等的下游激活靶點(diǎn)是YAP、TAZ，YAP、TAZ活性對(duì)BMSC的增殖與成骨分化起重要作用。此外，成骨細(xì)胞的促進(jìn)、破骨細(xì)胞的抑制及OP的炎癥同樣關(guān)鍵。推測(cè)YAP1、TEAD1可調(diào)控EPHA3蛋白酪氨酸激酶的轉(zhuǎn)錄，影響細(xì)胞的增殖與凋亡。已有研究表明，YAP/TAZ可能與Smad，RUNX1/2發(fā)生相互作用。

無(wú)論是Hippo信號(hào)通路本身還是與其他信號(hào)通路的相互作用，其作用機(jī)制較復(fù)雜，需進(jìn)一步研究以更好地發(fā)揮信號(hào)通路之間的協(xié)同作用。

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