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骨是脊椎动物和人类的重要组织,它需要不断进行骨代谢以维持其强度和结构完整,这一过程是依靠骨重建完成的。骨重建贯穿整个生命过程,它由破骨细胞(osteoclast,OC)介导的骨吸收和成骨细胞(osteoblast,OB)介导的骨形成来保持平衡的,当这种平衡打破时会引起动物和人类患骨质疏松症、骨硬化症等各种骨疾病,严重影响经济效益和人们的生活质量。成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)23是近年来发现的激素,它介导由甲状旁腺、肾脏、骨骼和维生素D组成的负反馈回路,通过“骨骼-肾脏-甲状旁腺”内分泌轴,系统调节骨矿物质代谢并间接影响骨代谢。当FGF23的分泌、活性和胞内过程异常时,会引起骨矿物质代谢障碍从而导致常染色体显性遗传低磷性佝偻病(autosomal dominant hypophosphatemic rickets,ADHR)、X连锁低磷性佝偻病(X-linked hypophosphatemicrickets,XLH)、肿瘤性骨软化症(tumor-induced osteomalacia,TIO)、慢性肾脏病骨矿物质代谢紊乱症(chronic kidney disease-mineral and bone disorder,CKD-MBD)、骨质疏松症和骨硬化症等。但目前针对FGF23对骨的直接作用研究较少,还不清楚其机制。因此,研究FGF23对OC和OB的分化和发挥功能将有助于更深入地了解其对骨的直接作用,为揭示FGF23代谢异常相关骨疾病的发病机制、预防和治疗提供参考依据和理论支持。本研究首先构建了OC和OB体外共培养体系,方法为:将小鼠单核/巨噬细胞系RAW264.7和MC3T3-E1成骨样细胞系接种于Transwell共培养装置,添加1?,25(OH)2D3和巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor,M-CSF)进行诱导培养6天后,采用检测抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)活性,TRAP染色以及甲苯胺蓝染色来鉴定RAW264.7是否分化为成熟OC,检测碱性磷酸酶(Alkaline phosphatas,ALP)活性来鉴定MC3T3-E1是否分化为成熟OB;然后向共培养体系中添加不同浓度的FGF23,分别检测OC和OB相关指标,OC的指标包括:第2、4、6、8天的TRAP活性,第6天的OC培养室中骨吸收陷窝面积,第2、4、6、8天的OC相关因子mRNA相对表达量;OB的相关指标包括:第2、4、6、8天的ALP活性,第6、17天的茜素红吸附量,第2、4、6、8天的OB相关因子mRNA相对表达量。结果显示:在构建共培养体系试验中,与单培养OC相比,共培养OC的TRAP活性显著增强(p<0.05),TRAP染色呈阳性,甲苯胺蓝染色后出现骨吸收陷窝,与单培养OB相比,共培养OB的ALP活性极显著增强(p<0.01);添加FGF23后,在不同的天数,与对照组相比,各试验组OC的TRAP活性显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)升高,骨吸收陷窝面积极显著(p<0.01)增大,促OC分化、成熟的相关因子空泡型氢离子三磷酸腺苷酸酶(V-H+-ATPase,ATP6i)、组织蛋白酶K(cathepsin K,Cts K)、TRAP、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)、成纤维细胞生长因子受体1(fibroblast growth factorreceptor,FGFR1)、FGFR3、FGFR4和Klotho,以及促OB分化的相关因子血小板衍生生长因子-bb(platelet-derived growth factor,PDGF-bb)、鞘氨醇激酶1(Sphingosine kinase,SPHK1)、骨形态形成蛋白2(bone morphogenic protein,BMP2)、BMP6和BMP7 mRNA表达显著(p<0.05)或极显著上调(p<0.01);添加FGF23后,在不同的天数,与对照组相比,各试验组OB的ALP活性显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)增强,茜素红吸附量在第17天OB矿化期极显著(p<0.01)降低,促OC分化、成熟的相关因子M-CSF、核因子кB受体激活蛋白配体(receptor activator of nuclear factorкB ligand,RANKL)和FGF23 mRNA表达显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)上调,抑制OC分化、成熟的相关因子OPG和破骨细胞抑制凝集素(osteoclast inhibitory lectin,OCIL)mRNA表达显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)下调。结果表明:Transwell共培养体系中可见多个RAW264.7被诱导分化为多核成熟OC,并具有骨吸收功能,MC3T3-E1分化活性明显增强,已向成熟的OB分化,体系构建成功并可用于后面的试验;FGF23能够促进破骨细胞分化、成熟及其介导的破骨活动,促进骨吸收;FGF23在非矿化期可促进成骨细胞分化,但在矿化期,可抑制OB矿化和骨形成;FGF23对成骨细胞和破骨细胞功能的调节可能与其调节成骨细胞和破骨细胞之间的“对话因子”有关。