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日本首次发现关节炎骨质破坏元凶是“恶性破骨细胞”!
作者:小编 时间:2019-12-10 10:10:37

骨破坏,也叫骨质破坏,指的是原有骨结构吸收、消失,被炎症、肿瘤或其他病理组织代替。X线表现为局部骨质结构缺失,呈斑片状或虫蚀状骨破坏灶。一般认为,良性或慢性骨质破坏性病变,其边缘清楚锐利;恶性肿瘤或急性炎症,骨质破坏区边缘不规则。因此观察骨质破坏的形状、边缘、大小和数目,进行综合分析,有利于帮助定性诊断。


骨质破坏可能与肿瘤、炎症、IL-1,PG,TNF等细胞因子相关。还有可能和破骨细胞相关,不过今天要说的破骨细胞又和普通破骨细胞不一样了,日本研究人员发现了一种“恶性破骨细胞”由关节炎症引发,从外部破坏关节。这一发现完全颠覆了世人从前对破骨细胞的认识,让我们再一次为日本医学研究人员们勇于探索发现的精神点赞吧!

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研究成果要点


1.研究小组利用独创的炎症关节组织提取·分析技术。确定了关节炎病理性骨破坏细胞“恶性破骨细胞”。


2.“恶性破骨细胞”和负责正常骨代谢的“良性破骨细胞”无论是性质还是起源都大不相同。


3.研究小组有望研究出只针对恶性破骨细胞而不影响良性破骨细胞骨代谢的抑制剂。有望完全抑制关节炎患者的病理性骨破坏并保存正常的关节功能。


概要


大阪大学研究生院医学系研究科的特任研究员长谷川哲雄和石井优教授(免疫细胞生物学)等人组成的研究小组首次确认和普通破骨细胞性质、起源都完全的不同的恶性破骨细胞存在。

 

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发布会上的石井优教授


每个人体内都有破骨细胞,普通破骨细胞负责破坏老化的骨头,再由成骨细胞促进骨骼新生,起到维持骨头健康(新陈代谢)的正面作用。相反,在关节炎和癌症骨转移疾病中,这种破骨细胞会异常活跃,导致骨头遭到过度破坏。此前医学研究一直认为破骨细胞分为两种,根据破坏效果不同分为“良性效果”和“恶性效果”的细胞。但这次,石井优教授等人的研究小组确定了这种进行病理性骨破坏的破骨细胞和普通破骨细胞完全不同,是另外一种独立存在的细胞。

 

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图一:发现恶性破骨细胞

研究发现了一种异常活跃、可以病理性破坏骨头的破骨细胞(恶性破骨细胞),它和普通破骨细胞的性质和起源都大相径庭。


研究小组独创了一套采集分析手法,从患关节炎的小鼠关节组织中采集分析细胞。发炎的关节组织通过一种特殊转化转变为“恶性破骨细胞”,从而在病理上破坏骨骼,研究小组还确定了恶性破骨前驱细胞的存在,并将其命名为“与关节风湿病相关的破骨细胞”,简称AtoM。这样一来,只要确定生成AtoM的必要条件,就能针对AtoM生成的“恶性破骨细胞”进行特异性抑制。将来有望开发出针对风湿性关节炎的病理性“恶性破骨细胞”的新型治疗剂。


本研究成果已于11月19日刊登于英国科学杂志《Nature Immunology》上


研究背景


溶解陈骨的“破骨细胞”在生理状态下只存在于骨骼内部,它和促进骨头生长的“成骨细胞”协调合作,维持高密度的骨骼结构。而本研究发现的“恶性x破骨细胞”会在患者得了关节炎症后,出现在关节组织附近。从外侧破坏骨骼、关节结构。


至今为止破骨细胞和其“前驱细胞”的研究大都是用骨髓、脾脏、血液等细胞进行的研究。而实际上引起病理性骨破坏的关节组织的相关研究分析,却由于病变部位非常微小难以进行。因此之前一直都不明确正常的破骨细胞形成过程和病理性破骨细胞的形成过程是否相同。


研究成果


石井研究小组开发出了将关节炎诱发病理性骨破坏部位组织分离出来的独特模型。(图2)由此确定了在关节炎发病的关节组织中存在正常骨骼中不存在的“破骨前驱细胞”。研究小组将其命名为“与关节风湿病相关的破骨细胞”,简称AtoM。(图3)AtoM并不是关节中常态存在的细胞,它是一种源自骨髓的细胞以血液为介质流入关节后和M-CSF反应生成的。大约会有10%的前驱细胞在关节部位分化成“恶性破骨细胞”。并且研究小组还发现如果在AtoM中同时加入普通破骨细胞分化必需的RANKL3和炎症性细胞因子TNF,那么AtoM分化为恶性破骨细胞的可能性会提高不少。


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图2骨破坏部位组织分离模型

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图3


研究成果的社会意义


关节炎是自身免疫系统疾病中发病率最高的疾病之一,日本国内大约有1%的人患有关节炎。慢性关节炎诱发的并发症最终会在关节表面形成病理性破骨细胞,不光破坏骨骼还会导致身体机能下降,甚至会严重影响生活质量。本次研究详细分析了病理性破骨细胞的形成过程,将来也有望开发出针对抑制恶性破骨细胞的阻断药物,从根源解决关节炎引起的骨破坏问题。

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图4

在基因表达研究中AtoM受到名为FoxM1 的转录因子调节,研究表明FoxM1抑制剂无论是在关节炎小鼠模型中还是关节炎患者的关节液提取的细胞中,都有抑制破骨细胞分化的效果。



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秋元 哲夫 部长/教授
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