近幾年的研究報(bào)道認(rèn)為，鐵對(duì)成骨細(xì)胞具有一定的影響。2009年，Yamasaki等研究認(rèn)為，鐵蓄積通過抑制成骨細(xì)胞的增殖和分化影響骨質(zhì)疏松。2011年，Yang等發(fā)現(xiàn)，鐵劑包括鐵蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白，都能抑制成骨細(xì)胞中的堿性磷酸酶活性，并能下調(diào)成骨細(xì)胞標(biāo)記基因Runx2、osterix、osteopontin和osteocalcin，同時(shí)，鐵蓄積能抑制成骨細(xì)胞分化，但卻能促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖，同時(shí)引起細(xì)胞生長因子和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因CDK4、CDK6、cyclin D1、cyclin D3等表達(dá)增加。國內(nèi)徐又佳教授團(tuán)隊(duì)也先后對(duì)這一機(jī)制進(jìn)行了深入研究。

2.1 國外研究

骨形成和骨吸收的平衡取決于成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的相互作用，二者失衡就會(huì)引起一系列骨代謝疾病。Vernejoul等發(fā)現(xiàn)，鐵過載的豬模型中，骨的組織形態(tài)測(cè)定顯示雙四環(huán)素標(biāo)記的成骨細(xì)胞形成速度、成骨水平都顯著降低；從形態(tài)學(xué)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，成骨細(xì)胞的募集和膠原合成明顯降低；從骨壁厚度測(cè)量發(fā)現(xiàn)，骨合成的速度降低；與此同時(shí)，破骨細(xì)胞吸收骨質(zhì)的能力并未減弱，經(jīng)測(cè)定，雖然存在這種骨形成和骨吸收的不平衡，但單位容積內(nèi)的松質(zhì)骨質(zhì)和磷酸鈣并未改變。Perls染色顯示，鐵沉積存在于成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和骨基質(zhì)中，主要沿著松質(zhì)骨表面、骨小梁、骨礦化界面呈線性分布。Vernejoul的研究表明，鐵存在于骨細(xì)胞及基質(zhì)中，并在骨的重建中發(fā)揮作用。

2003年，Matsushima等發(fā)現(xiàn)，在5%乳酸鐵喂養(yǎng)13周后的鐵過載大鼠模型中，脛骨近端組織病理學(xué)、組織形態(tài)學(xué)研究表明鐵過載能誘導(dǎo)骨損傷，表現(xiàn)出類似于骨軟骨病的骨小梁減少、骨基質(zhì)增加的改變。除此之外，在慢性鐵過載誘導(dǎo)的骨損傷區(qū)域，成骨細(xì)胞聚集多于礦化，鐵沉積于成骨細(xì)胞中沿松質(zhì)骨應(yīng)力排列，參與骨的重建和厚度的增加。

隨后的一些研究報(bào)道認(rèn)為，鐵對(duì)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞具有一定的影響。2009年，Ya-masaki等研究了三價(jià)鐵（枸櫞酸鐵銨，F(xiàn)AC）對(duì)成骨細(xì)胞系MC3T3-E1和ROB細(xì)胞增殖、分化和礦化的影響。實(shí)驗(yàn)分為對(duì)照組和處理組，處理組中FAC的濃度分別為0.1μg/mL、0.5μg/mL和1.0μg/mL，結(jié)果顯示：FAC使MC3T3-E1細(xì)胞的細(xì)胞活性、早期成骨活性標(biāo)志Ⅰ型膠原mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)、成骨細(xì)胞分化標(biāo)志物堿性磷酸酶的活性均降低，使ROB細(xì)胞礦化受阻，且FAC的效應(yīng)存在劑量依賴性。例如，濃度為1.0μg/mL的FAC對(duì)MC3T3-E1細(xì)胞活性抑制作用最強(qiáng)，在74h內(nèi)使其下降了約40%。該研究提示：鐵過載通過抑制成骨細(xì)胞的增殖和分化影響骨質(zhì)疏松。

2009年，Zarjou等研究了鐵抑制人成骨細(xì)胞活性的機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)：在培養(yǎng)基中加入鐵和去鐵鐵蛋白（apoferritin）均可以抑制成骨細(xì)胞的礦化。于是Zarjou等又做了進(jìn)一步研究，研究結(jié)果顯示：有亞鐵氧化酶活性和螯合鐵能力的H鐵蛋白抑制了堿性磷酸酶的活性，減少了骨鈣素的生成，降低了成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子（CBF-α1）的表達(dá)，抑制了成骨細(xì)胞的礦化；既無亞鐵氧化酶活性亦無螯合鐵能力的變異型H-222鐵蛋白對(duì)成骨細(xì)胞的礦化無顯著影響；有亞鐵氧化酶活性而無螯合鐵能力的血漿銅藍(lán)蛋白與H鐵蛋白的作用相似。研究結(jié)果提示：鐵促進(jìn)鐵蛋白的生成，然后通過鐵蛋白的亞鐵氧化酶活性抑制成骨細(xì)胞活性，從而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。

2.2 國內(nèi)研究

國內(nèi)趙理平等人研究后發(fā)現(xiàn)：不同濃度枸櫞酸鐵銨作用于成骨細(xì)胞后，48h、72h時(shí)與對(duì)照組比較，實(shí)驗(yàn)組成骨細(xì)胞增殖活性劑量依賴性降低，具有顯著性差異（P＜0.05）；10d、14d時(shí)各濃度組成骨細(xì)胞堿性磷酸酶活性隨枸櫞酸鐵銨濃度增高而降低，且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）；48h時(shí)實(shí)驗(yàn)組成骨細(xì)胞凋亡率也呈濃度依賴性升高，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；17d時(shí)鈣結(jié)節(jié)染色結(jié)果顯示，隨鐵離子干預(yù)濃度增加，礦化面積、鈣結(jié)節(jié)形成減少；3d時(shí)枸櫞酸鐵銨也呈劑量依賴性下調(diào)Ⅰ型膠原基因和蛋白的表達(dá)。這與Jonathan等的觀點(diǎn)基本一致，他們認(rèn)為：細(xì)胞培養(yǎng)基中加入FeSO4后，第15d時(shí)成骨細(xì)胞表型的基因標(biāo)志物如BSP和OCN等被抑制，第20d時(shí)礦化結(jié)節(jié)顯著降低。

圖11-1 鐵對(duì)骨形成的影響

國內(nèi)戴尅戎院士團(tuán)隊(duì)2008年發(fā)表文章指出，在多能間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化的過程中，去鐵胺DFO可以提高成骨細(xì)胞的堿性磷酸酶活性，增加鈣結(jié)節(jié)形成。

2014年，徐又佳團(tuán)隊(duì)使用不同濃度的枸櫞酸鐵銨（FAC）和去鐵胺（DFO）處理成骨細(xì)胞株hFOB1.19后發(fā)現(xiàn)，高濃度的FAC鐵劑能夠增加轉(zhuǎn)鐵蛋白1（FPN1）的表達(dá)，而DFO鐵劑卻降低轉(zhuǎn)鐵蛋白1（FPN1）的表達(dá)。FPN1這種表達(dá)變化可能與成骨細(xì)胞胞內(nèi)鐵平衡的維持有關(guān)。

（蔣羽清）