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骨质的更新有赖于破骨细胞吸收骨与成骨细胞形成骨的平衡。一旦这一平衡失调将会引起骨代谢相关疾病的发生,其中骨质增多疾病如骨硬化症属于罕见的家族遗传疾病,而骨质丢失在骨质疏松症、类风湿关节炎、肿瘤溶骨性骨转移和佩吉特氏骨病等中都很常见,这些疾病严重影响患者生活质量。据报道大多数骨质丢失疾病都是由破骨细胞过度活化造成的。破骨细胞是一种具有骨吸收能力的多核细胞,由骨髓单核/巨噬细胞前体细胞分化而成,这一过程需要基质/成骨细胞产生的RANKL和M-CSF。其中M-CSF通过与其受体c-fins结合激活下游信号通路而维持破骨细胞前体细胞的增殖和存活,RANKL能激活RANK信号通路而调控破骨细胞的分化、激活和凋亡。基质/成骨细胞还能分泌RANKL的诱饵受体OPG, OPG通过与RANK竞争性结合RANKL而保护骨被破骨细胞过度吸收。换而言之,基质/成骨细胞通过调节RANKL/OPG的比例而调控破骨细胞的分化和活性。因此,现在越来越多治疗破骨细胞相关骨质丢失疾病的药物以OPG/RANKL/RANK信号通路作为靶标。LGR4属于G蛋白偶联受体LGRs亚家族,这个家族成员还包括FSHR、TSHR、 LHR、LGR5、LGR6、LGR7和LGR8,它们具有七次跨膜结构和一个很长的胞外段,其中LGR4胞外段具有17个富含亮氨酸的重复。本实验室业已发现LGR4敲除小鼠破骨细胞数目增多,活性增强,我们进一步的研究也证明了LGR4能通过胞外段(ECD)与RANK竞争性结合RANKL而负调控破骨细胞的分化。这就暗示了LGR4胞外段有可能成为治疗骨质丢失相关疾病的骨吸收抑制剂。为了探索这一可能性,我们以大肠杆菌Rosetta (DE3)作为表达菌株,从包涵体中纯化得到了大量具有生物活性的重组LGR4胞外段(rLGR4-ECD),并证明它在体外不仅可以与RANKL结合抑制RANKL和成骨细胞诱导的破骨细胞分化,而且在骨吸收小鼠模型中也能显著抑制破骨细胞分化。同时我们的数据也显示缺失N末端及缺失第一个LRR的LGR4胞外段(△N-, ALRR1-LGR4-ECD)可以和RANKL相互作用,而不结合LGR4的配体R-spondinl (RSPO1)。为了避免rLGR4-ECD与RSPO1结合后引发的副作用,我们设计并纯化出了一系列缺失LRR的LGR4-ECD分段重组蛋白,其中包括△N-rLGR4-ECD. △LRR1-rLGR4-ECD、LRR1-9-rLGR4-ECD、1-9△-rLGR4-ECD和1-4△-rLGR4-ECD。有意思的是在体外破骨细胞分化模型中检测这些重组蛋白作用时我们发现△N-rLGR4-ECD和△LRR-rLGR4-ECD都能抑制破骨细胞的分化。我们在体内骨吸收小鼠模型中进一步确认了△LRR1-rLGR4-ECD的作用,结果发现△LRR1-rLGR4-ECD的确可以明显抑制破骨细胞分化。综上,我们的结果证明了△LRR1-rLGR4-ECD有潜力成为治疗由破骨细胞过度活化引起的骨质丢失疾病的重组蛋白类药物。