成都华西华科研究所研发生产定量CT QCT骨密度体模软件分析系统IX甩胶原K型胶原与QCT骨密度体模软件检测方法

IX甩胶原K型胶原是一种伴随原纤维性的胶 厣，由三条不同来源的a多肽链组成异源性三聚体，即a, (K)_a2(IX)a₃(K)。它的分子中含有三个胶原性功能区： COL 1、COL2 XOL3;四个非胶原性功能区：NC丨、NC2、 NC3和NC4,其中NC4位于氨基端，NC1位于羧基端，这 两个区都没有糖苷化过程。a,(K)多肽链含有一个大的 球艰NC区的N-端和以插入到三聚体中为特征的两个 短NC片段。两个短NC片段中的一个在位于分子上游 〇₂(1\)多肽链扩展而来商含氨基多糖链（0^«^1^11- oglycan)的琉酸软骨素的区域形成一个扭结（“Hink”〉。 由于软骨中产生一个保留的大NC4区和硫酸软骨家链， 所以软骨IX胶原不同于XI型胶原⁽⁷’^8]。

IX型胶原分子借助分子间共价键而交联在II麼胶原 原纤维上，交联邢位位于U型胶原氨基末端肽段和K型 胶原a₂多肽链中靠近NC3区的COL2区上。K型胶原 以周期性平行于n塱胶原的方式定位于n型胶原的表 囱，其中，IX铟胶原羧基端的两个胶原功能区COL丨和 COL2在侧面与n型胶原相连，而COL3区和NC4区周 期性地突出于原纤维表面；这个突出部分为IX型胶原与 氨基聚糖的反应提供了一个很好的三维结构。K沏胶原 在调节软骨细胞外基质中的n型胶顷和蛋白聚糖方面具 有重要作用，特别对[]型胶原厣纤维的发脊和直径的调 节起着主要的作用。

(3)    X型胶原 X型胶职是非原纤维形成性胶原 (Non - Fibrill - forming - Collagen),合成于中胚层发育时 期的软骨发生阶段，存在干n ~ iv呦基质网络中，局限的 分布在软骨肥大区和骨修复过程的骨痂中。X型胶原是 由三条相同的_a肽链组成的短链非微纤维形成性胶原， 长度仅是间质胶原（如n型胶原）的一半，其分子组成 是完整的x型胶原包括三个部分，即：三蠔旋区 (COL),C锎非胶原（NC1)区和N端非胶原（NC2)区， NC1和NC2区含有较多的芳香族贫基酸，因此不宜被 水解。

人的X甩胶原基因（COL10A1)定位于第六条染色 体的q²¹〜q^{22 3}区，由lO.lkb组成。三蠔旋区（COL)与 C端非胶原区（NC1)从有很高的保守性，而N端非胶原 冈（NC2>变异度较大。人与小鼠的胶原基因结构最相 近，小鼠X型胶原基因（COLlOaO由7.2kb组成，定位于 第f条染色体。然而不同种属的X彻胶职箪W结构有很 大的差异，主要体现在X型胶原基因各个区域在种间的 不同。X彻胶原特异的在肥大软骨细胞中合成。肥大 软骨细胞特异性合成X型股原的过程在转录水平上主要 通过正、负两种调节因素被控制，发生在X沏胶原基因片 段的三个部位内：第一个部位在转录起始位S上游的

(i> n型胶原 n型胶原是软骨的主要基质蛋白， 其正常装配的结构可防止高度水化的蛋白聚糖蟛胀，足 维持关节软骨正常理化性质、力学性能等的主要细胞外 基质；n型胶原分子的完整和组织特异件表达对于控制 和维持软骨细胞分化和骨形成起着重要作用。

n型胶原属于原纤维形成性胶原，含有=.个完全相 同的《多肽链，命名为_〇1(n>多肽链，其分子组成 是n型胶原的前胶原分子含有非胶原的氨基和 羧基扩展肽，在前胶原分子形成原纤维之前，非胶原的氨 苺和羧基扩展肽被特异性蛋白酶切掉。在电镜下胶厣纤 维由许多胶原微纤维组成，组成微纤维的原胶原分子每 隔D距离（64〜70nm)形成横纹，但H细胶厣横纹不明 显。原胶琢是胶厣的分子单位，定向排列整齐的原胶厣 分子之间，通过共价键搭桥交联，形成稳定的微纤维不易 溶解。每个原胶原分子由三条a肽链相互拧成三股嫌旋 结构的纤维状蛋白质，其中每条肽链大约含有1000 个左右的氨基酸残基，呈左手螺旋状，不同于一般蛋白质 结构中典型的_a-蠔旋。进而，三条_a-肽链相互编绕成 右手超级蜾旋，以致其终结构呈绳索状。甘氨酸约占胶 屉氣基酸残基总数的1/3。甘氨酸排列规则，每隔两个氨 基酸总有一个甘氨酸残基出现，故整个•肽链的结构可 用（甘-X-Y_)n来表示，其中X、Y代表除甘软酸外的 其他氨基酸残基。由于甘氨酸是分子量最小的氨基酸， 它又有规律地出现在一定的位置上，就使原胶原的三条 a-肽链能在此部位最紧密地相军靠拢，是形成三联螺旋 构型的重要条件。胶顷中脯氨酸和羟M気酸的M约占氣 基酸残基总数的1/4。脯氨酸常在_a-肽链的X -位置出 现，而羟脯氨酸在Y-位置。因为这两种氨基酸呈环状 结构，环中的-c=o还可与邻近肽链中甘氨酸 的-NH形成氢键，因而对维持三股鏍旋的稳定起瑕要 作用。II型胶原最显著的特点是含大《羟赖氨酸，即10 分子/链。羟赖氨酸进一步糖苷化形成糖苷化羟輳氨酸， 也是稳定胶谢的重要因索。

I1S胶职是由Co丨2A1基因编码的3条a链构成 的异三聚体，Col 2A1基因位于12号染色体长臂 (12的3.1-13.3)，长3410>,含有54个外*子，<£»^八共 4.4kb,结构相对复杂。n型胶原存在两种剪接变异体： 外显子2负责编码氨基端富含半胱氨酸的69个祆基酸， 该外显子表达时则为II A,见于胚胎期的前软骨生成细 胞、软骨膜和脊椎；外显子2不表达为I1B,是存在于成熟 软骨的主要形式。n甩胶原每条链的三嫌旋结构都是由 甘気酸密码子起始，这在进化上是高度保守的。分子生 物学研究证明，D甩胶职的Col 2A1基因突变大约有50 多种与骨关节病有关。fir先是基因编码区的突变.包括 点突变、缺失、插人和倍增等。

n型胶原形成一个三维网状结构，蛋白聚糖的多聚 体就埋在这个网状结构中；由于此结构模塑可控制软骨 细胞分化的强弱，故控制丨丨型胶原分子结构的完整性和 组织特异性表达，对于维持软骨细胞的分化和骨形成至 关蜇要。此外，n喷胶原除了作为关节软毋的主要结构成分，对软骨生物性能具有直接影响外，同时也为受体介 导的细胞-基质间的相互作用提供底物。这种相互作用 可茧新排列软骨细胞的#架结构，并通过一系列的蛋白 酶激活信号传递系统，可上调早期反应基因，如C-iim 和C-fos的表达。软骨细胞-基质间的相互作用也可 调控软骨细胞的凋亡。

(2)    IX甩胶原K型胶原是一种伴随原纤维性的胶 厣，由三条不同来源的a多肽链组成异源性三聚体，即a, (K)_a2(IX)a₃(K)。它的分子中含有三个胶原性功能区： COL 1、COL2 XOL3;四个非胶原性功能区：NC丨、NC2、 NC3和NC4,其中NC4位于氨基端，NC1位于羧基端，这 两个区都没有糖苷化过程。a,(K)多肽链含有一个大的 球艰NC区的N-端和以插入到三聚体中为特征的两个 短NC片段。两个短NC片段中的一个在位于分子上游 〇₂(1\)多肽链扩展而来商含氨基多糖链（0^«^1^11- oglycan)的琉酸软骨素的区域形成一个扭结（“Hink”〉。 由于软骨中产生一个保留的大NC4区和硫酸软骨家链， 所以软骨IX胶原不同于XI型胶原⁽⁷’^8]。

IX型胶原分子借助分子间共价键而交联在II麼胶原 原纤维上，交联邢位位于U型胶原氨基末端肽段和K型 胶原a₂多肽链中靠近NC3区的COL2区上。K型胶原 以周期性平行于n塱胶原的方式定位于n型胶原的表 囱，其中，IX铟胶原羧基端的两个胶原功能区COL丨和 COL2在侧面与n型胶原相连，而COL3区和NC4区周 期性地突出于原纤维表面；这个突出部分为IX型胶原与 氨基聚糖的反应提供了一个很好的三维结构。K沏胶原 在调节软骨细胞外基质中的n型胶顷和蛋白聚糖方面具 有重要作用，特别对[]型胶原厣纤维的发脊和直径的调 节起着主要的作用。

(3)    X型胶原 X型胶职是非原纤维形成性胶原 (Non - Fibrill - forming - Collagen),合成于中胚层发育时 期的软骨发生阶段，存在干n ~ iv呦基质网络中，局限的 分布在软骨肥大区和骨修复过程的骨痂中。X型胶原是 由三条相同的_a肽链组成的短链非微纤维形成性胶原， 长度仅是间质胶原（如n型胶原）的一半，其分子组成 是完整的x型胶原包括三个部分，即：三蠔旋区 (COL),C锎非胶原（NC1)区和N端非胶原（NC2)区， NC1和NC2区含有较多的芳香族贫基酸，因此不宜被 水解。

人的X甩胶原基因（COL10A1)定位于第六条染色 体的q²¹〜q^{22 3}区，由lO.lkb组成。三蠔旋区（COL)与 C端非胶原区（NC1)从有很高的保守性，而N端非胶原 冈（NC2>变异度较大。人与小鼠的胶原基因结构最相 近，小鼠X型胶原基因（COLlOaO由7.2kb组成，定位于 第f条染色体。然而不同种属的X彻胶职箪W结构有很 大的差异，主要体现在X型胶原基因各个区域在种间的 不同。X彻胶原特异的在肥大软骨细胞中合成。肥大 软骨细胞特异性合成X型股原的过程在转录水平上主要 通过正、负两种调节因素被控制，发生在X沏胶原基因片 段的三个部位内：第一个部位在转录起始位S上游的原基因有负性突变时，长骨骺板软骨生长板COL10A丨减 少。然而，软骨基质矿化和血管入侵究宽谁先发生的，尚不淸楚w”。

有关X型胶原生理功能的学说还待完也许X甩 胶原在软伢基质破坏、血管人侵、基质矿化中都起作用， 或者只作用于软骨内毋化过程中的一个关键位点，使得 呈连锁关系的这三个过程互相激发，最后被背质代袢，完 成其软骨内骨化过程。不管怎样，X型胶原只有在维持 其正常的结构、数甘及分布的状态下，才能保证K功能的 正常发挥。一旦X型胶原的结构发生改变，就会导致正 常背发育发牛.异常，出现病理性变化。如脊柱侧凸的病 人软骨终板的钙化区可以有X S胶原蛋白与mKNA的 表达，表明椎间盘组织细胞受到外界刺激而做出应激反 应。毋关节炎时，关节软骨的X型胶原表达的增多，可能 是骨关节炎时生长因子与细胞因子对软骨细胞的刺激作 用诱导软骨细胞分化成肥大细胞，不洱合成由VI、IX型胶 原、疏酸软卄索、蛋白聚糖组成的功能性软對成分，或软 骨细胞外周环境的变化可能是分化的一个潜在诱导因 家，软骨细胞的终末分化可能导致软骨自身修复失败，进 而彩响软骨细胞的正常结构和功能X®胶原的以在早 晚期的OA软背表层出现，但以软骨的肥大层与钙化层 生长板软骨为主。Northern分析显示，X型胶股是通过 关节软骨的软饽细胞来转录的。OA的关节软#损宵区， X沏胶原的抗体染色明显，尤其在骨赘形成与表面纤维 化区。退化的半月板区也蚵见X费胶原的沉积。这畔结 果表明X型胶原可能在关节软骨的结构中起作用。用原 位杂交方法研究鸡的脊椎软骨发现，X型胶原mRNA在 合成的开始时有短哲的升岛，随后尽笄软#细胞仍在继 续合成X型胶原蛋白，但X®胶原mRNA表达下降。W 此不能仅仪依据原位杂交的结果作为判定肥大软#细胞 的标准^U3]。因为一些经过X型胶原mRNA商雀达的软 骨肥大细胞，虽仍然在合成X型胶原蛋白，但却难以检测 到X沏胶原mRNA，使X沏胶原mKNA的表达呈岛低起 伏状态。在OA病人的关节软骨中，X型胶原mKNA主 要分布在骨赘的深层和再生的软#区。软背细胞团内的 棊质没有X型胶WimKNA的表达，但软骨细胞基质区免 疫组织化学染色呈阳性，这种结果并不矛盾，此时X型 胶原mRNA的表达形式是一种“沉默"的表达形式^|1<0。成都华西华科研究所研发生产QCT定量CT骨密度体模软件分析系统  
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