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

血小板衍生生长因子与QCT骨密度体模软件检测方法

血小板衍化生长因子（plate丨et - derived growth fac- t_〇r,PDGF)为一种多肽激索，分子质里30k_u,由两条多肽 链组成。两条链可以相同，也可不同，分别形成同二聚体 和异二聚体。两亚基为不同基因的表达产物（分别称为 PDGF-A和PDGF-B),同二聚体可表示为PDGF-AA 或PDGF-BB，而异二聚体可表示为PDGF-AB。两基 因（PDGF-A和PDGF-B基W>虽然结构不同，但功能 相关。在绝大多数组织中，两种同二聚体的生物学作用 和效价相等或接近。新近研究证实了 PDGF家族新成员 PDGF-C及PDGF-D的存在，且结构与PDGF-A、 PDGF-B 相似。

PDGF因最先从血小板中提取获得而得名，但后来 发现PDGF存在于较多组织中，其中骨组织和血管内皮 细胞中的表达讀丰南₃在循环血液中，PDGF以PDGF- AB、BB和AA三种主要结构贮存于血小板的分泌颗粒 中。PDGF的分布广泛，当组织内发生血小板聚集或局部损伤、骨折时，PDGF大量释放出来，对局部组织的修 g和伤口愈合过程进行调节。

(一）生物学特性

PDGF是一种耐热、耐酸以及易被胰蛋A酶水解的 阳离子多肽，主要由成熟的血小板分泌，与血小板因子- 4及纤维蛋白原等一起储存在a颚粒中。在过去的20 年，仅发现PDGF-A和PDGF-B两条多肽链.因此认 为整个哺乳类家族由PDGF - A和PDGF - B组成。 PDGF-A和PDGF-B是分别由位于笫7和第22号染 色体上的两种基因编码的A链与B链，通过二硫键连接 而成的杂二聚体，即 PDGF- AA.PDGF- BB，PDGF- AB。成熟的A链与B链均具有100个衩箪酸残基，分子 质ft在29.8ku左右。编码PDGF-C和PDGF-D的基 因分别位于4号和丨丨号染色体。PDGF-C是一种具有 多功能域的多肽，N末端结构与神经纤维细胞外的CUB 域相似；而C末端由生长因子域(GFD)组成，包括类似于 血管内皮生长因+的结构（25%)和类似于PUGF-A链 的结构（23%)。锒近发现PDGF-C和PDGF- D两条 新的多肽链，四个成员形成了特定PDGF家族。PDGF- C不能和PDGF-A或PrXiF-B形成二聚体，其原因可 能是PDGF-C与PDGF-A和PDGF-B在核心结构域 上有较大差异。PDGF-D与PDGF-C结构相似，二者 通过二硫键连接而形成同嘲二聚体即PDGF- CC和 PDGF-DD,但到目前为止，仍未确定它们是否能形成异 源二聚体⑴。PDGF通过与两种受体PDGF - a和 PDGF-p结合而选抒性传递信号对细胞功能进行多方 面的调节（图7-13>。

图7 -丨3 PIX;F信号传导途径PrJGF細仙丨丨丨丨_K Pmhw«y

PDGF冇两种受体，分别称为PDGF-a和mGF-p 受体，两种受体分子的同源性为44%.分子的细胞外段 含有免疫球蛋白样结构域，细胞内段含冇酪氨酸激賂结 构域，故《于集落刺激W子受体超家族成员。研究发现， PDGF-A链主要与〇受体结合，而PDGF-B链可与a 和P两种受体结合，HX；F可诱导a和0受体的二聚化， 激活受体功能，上调受体基因的及达。骨组织SJ表达a 和P两种受体，这两种受体的表达和功能均受细胞因子和生长因子的调节。丨L-1和TNF-a促进PDGF-AA 与啮術动物成骨细胞上的POGF-a受体结合^2]。

(二）PDGF对于成骨细胞的调节

在卄组织的代谢过程中，成骨细胞发挥宥极为重要 的作用。成卄细胞产生粘多糖蛋白和细胞间质中纤维， 构成骨基质而后钙化成骨₃ PIXiF作为一种促进有丝分 裂和生物趋化因子，可在创伤骨绗织中高效表达，通过与 细胞表面特异受体结合，对成骨细胞进行多方面调节，剌 激成#细胞复制和促进胶原降解，从而促进骨形成^[3]。

成#过程中，无机盐的转运被视为骨基质钙化的重 要W素。Zhen^[<:等观察到，在小鼠成骨细胞中，PDGF•可 以作为一种选抒性的刺激因子，通过调节磷脂酶-Y和 磷脂酰基醇3激酶（PI3-K)的活性而激活钠依赖的无机 盐转运途径，加速骨组织钙化过程。PDGF发挥作用与 剂最和用药频度冇关◊ Hsieh^[sl等发现小多次应用 PDGF可促进成fj•细胞的增殖和分化，利于骨形成；而持 续应用则抑制了成骨细胞的功能，导致培养的骨组织中 钙化结节明m减少.抑制r针形成。

在骨组织中，PDGF-BB的作用比PDGF-AA和 PDGF-AB强。PDGF的主要作用是促进细胞增殖和细 胞内DNA的合成，衣现在：①促进细胞增殖，延长成骨细 胞寿命；②抑制成骨细胞分化、胶原合成和骨基质的沉 积；③促进骨吸收；④促进箪质胶原酶箪因衣达和胶股降 解；⑤PKC坫细胞内的关键性信号转导子，PKC有多种 异构体，各自执行若不同的功能，成骨细胞中的PKCaM 该细胞增飱的介导物，而prx；F可作为一种有丝分裂剂 促进PKCa的活性；⑥在PDGF的内分泌、旁分泌和自分 泌作用中，成骨细胞PDGF的自分泌可能是调节成骨细 胞增殖和胶原降解最重要的因子。

1. PDGF-AA对成骨细胞的作用 PDGF-AA可 以与成骨细胞PDGF-a受体结合，促进成骨细胞增飱的 活性。陈逑庭等利用分离培养的人成骨细胞，即碱性成 纤维细胞生长W子bFGF(10ng/mL)与PDGF - AA或 PDGF-BB(浓度均为4〇_ng/mL)以不同方式联合培养成 竹细胞，3H-TdR掺人法测1细胞增殖悄况；bFGF (lOng/mL)培养细胞24h,免疫荧光法检测细胞膜上 PDGFR-a和PDGFR-p的改变。发现bFGF可增加人 成钟细胞POGFR-a的数从而增强PDGF-AA促进 人成骨细胞增殖的活性。

杨德鸿等通过对体外培养的人类胚胎成骨细胞 的研究，证实PDGF-AA在成骨细胞复制过程中可作为 一种自增强因子发挥作用。PDGh’-AA还可以通过加速 细胞周期循环和诱导细胞周期中的静止细胞进人增殖状 态而促进成卄细胞的复制。Wan_K^w的实验也表明， PDGF-AA在骨折愈合过程中促进成骨细胞的增殖， PIXJF抗体可以抑制MC3T3-E丨细胞的增殖，从而证明 在机械剌激导致的MC3T3 -E1细胞的增殖过程中， PDGF-AA发抨了重要作用„ PDGF-AA由成骨细胞 合成和分泌，其对成#细胞自身的作川是：①调节细胞合 成和分泌PDGF的速率和产②加速细胞周期循环，促进成骨细胞增飱；③配合其他因子的作用，调节成背细胞 的骨形成水平。在PDGF的作)丨1下.能合成胶原蛋白的 成骨细胞数U虽有增加.但胶原的合成是受抑制的。

2.      PDGF-BB对成竹细咆的作州在骨代谢过程 中，成骨细胞生存信号被认为足一种1要的调节机制。 蛋白激酶B(PKB/AKT)姑其中较为关键的一个因素，对 于调节细胞生长、周期循环和细胞生存至关取要。Cha- udhary'¹¹实验表明，在人类或鼠的成骨细胞中.PDGF- BB和表皮生KW子（KGF> —起激活PKB,进而维持成骨 细胞的存活。但此过程受磷脂酰基醉3激酶（P13-K)调 节，可被磷脂酰基醉3激酶抑制剂阻断。

Vikjaer^h<)1等将PDGF-BB应用T-治疗家兔颅fl•缺 损的模型中，8周后发现处理组缺损处有新骨形成，钟小 梁结构、密度、钙化组织M等指标均优丁对照绀。成針细 胞分泌肝细胞生长W子（HG F/ SF), X•丨于竹的修复与电建 有車:要作用。张忠民将PDGF-BB施加于去势大鼠，发 现4逆转骨质丢失，并使退变的关节软骨达到部分修 PDGF-BB在成卄细胞中可以诱导HGF/SF的转泌，从 而增加HGF/SF的表达水平。氢化可的松在mRNA和 翻译水平降低PDGF-BB的诱导作用而对此过程起负 调节作用。

3.      PDGF对破背细胞的调节破骨细胞具有特殊的 吸收功能，从事骨的吸收活动，在骨的正常代谢和修复审 建过程中发挥荇至关重要的作用。研究证实，PDGF- BB具冇明显促进破骨细胞骨吸收作用。张忠民、陈建庭 等发现体外培养骨片上的骨吸收陷窝随着P丨:)GF- BB剂璜的增加而增加，破骨细胞活性标志酶酸性磷酸酶 (ACP)与抗洒石酸盐酸性磷酸酶（TRAP)也M茗增高。 N时通过免疫组化和免疫M微技术检测破骨细胞膜上的 PDGF-p受体.发现PDGF-BB是通过与此受体结合直 接促进破骨细胞骨吸收，进而揭示PDGF-BB在It折愈 合和車迮过程中H冇积极作用（图7-14)。在成骨细胞 -破骨细胞复合培养体系中，山于PDG F - BB刺激成骨 细胞产生一氧化氮，从而抑制PDGF- BB对破骨细胞骨 吸收功能直接促进作用^[121。

Franchimom实验认为PDGF - BB可以增加成骨细 胞白细胞介素-6UL-6)的转录和衣达，而IL-6能够 诱导破饵细胞的补充.从而促进骨吸收^[|3:。

血小板生成索TPO是调V/巨噬细胞增殖和分化的 关键因索。TPO在某种剂坡下可以抑制破骨细胞形成， 减少骨吸收陷窝。研究发现，转化生长因子TGF-beta 和HX;F对TPO存负调钤作用，可以通过增加巨啤细胞 系统勺破骨细胞前体细胞而提卨破骨细胞的形成.从 而促进讨吸收。

4.      PDGF衣达的影响W索及与其他牛长闪子的协同 作用prx;F在体内及体外骨组织培养体系屮受其他生 长W子和药物等多种因素影响。陈逑庭等研究发现，成 骨细胞在普通培养条件下，不表达PDGF-B mRNA;当 培养体系中加人TGF - p和bFGF后，可见PDGF - B mKNA的表达。从而得出结沦：PrXiF- B基W的表达可

能M竹组织牛长的储济因素，TGF-0和bFGF可诱导成 骨细胞表达PDGF -丨也⑷◊ bFGF可增加人成竹细胞 PDGFK-a的数泔.从而增强PDGF-AA和POOF-AB 促进人成骨细胞增殖的活性^[H>1。

阁7-丨4 PDC;F-p受体在破骨细胞膜的表达

多项研究结果表明，在骨折愈合和重逑过程中， PDGF和许多生长因子具有协调作用。陈建庭等利用酶 消化分段收集法分离培养出鼠成骨细胞，利用MTT法 检测活细胞产生结晶的含M多少，反映细胞的增殖能力 和生长情况。结果显示，PDGF能促进成骨细胞的增殖 生长，其有效浓度为1〜100ng/mL，以100ng/mL作用最 大；PDGF与BMP、bFGF联合应用可明显增强成骨细胞 的增殖能力，特别是BMP与PDGF联合应用成骨作用更 为肯定^[2]。TGF-p和PDGF-BB联合应用对于人成背 细胞具有强烈的生物趋化效应，丨GF-lh和丨GF-2效应 稍逊^t201。

5.临床应用前录嵌切大M的体外和动物实验结 采表明，PDGF在促进竹折愈合、创伤修复等方面具有积 极的效应¹" ²⁰¹。在PDGF家族中，口前只有PDGF- 一种亚甩通过美国FDA临床验证，但只是限于治疗褥疮 及糖尿病患者的创口修复。PDGF在骨科领域的应用尚 处于实验阶段，有項在治疗大面枳竹缺损以及加逨骨折 愈合等方面取得束大突破。目前研究多集中于将携带生 长因子的多孔栽体的生物材料应用于骨质缺损的治疗。 Lec^将PDGF-BB载人用多聚磷酸三钙制成的带孔膜 (PLLA-TCP)中，此膜可做成各种形状以用于伊导不同 形状的fj•缺损重逮。PDGF-BB释放速度可由开始充填 的世的多少控制。结果显示携带PDGF-BB的PI丄A- TCP膜可以提卨不同类型骨缺损的再生效率。

老年人的成骨细胞活性下降，表达的细胞因子水平 降低。实验发现，IGF- 1和PDGF可促进成骨细胞活 力，提卨骨代谢偶联因子（尤其是骨钙素）的表达水平。 在骨组织丨'•程（bone tissue engineering〉中，〇了用重组的人 PDGF - BB( rhPDGF - BB)来诱导成纤维细胞向生物材 料中沒润与增殖，有望成为骨组织工程的操作工具。骨 矿物质-胶原基质为一种骨再生材料，用含有PDGF- BB的培养基处理这种材料，PDGF被迅速地吸附到材料 表曲.继血缓慢地释放出来，促进附者的成骨细胞增殖， 表明PDGF还是组织工程中制备生物材料的良好制剂。同样，用硫酸软骨素-充聚糖（chondroitin su丨fate - chir- tosan)制成的海绵如吸附有PDGF-BB，局部应用既可控 制#细胞的适应性（bone celladaptation),又可增强骨的再 生潜能^[18];而且PDGF可诱导血管生成，更有利于骨折 的愈合。应用较多的载体是海绵状硫酸软骨索聚氨基葡 萄糖，装载的生长因子也是PDGF-BB，可以提高伤处骨 细胞的适应性和再生潜能，加快骨折愈合进程。Kim运 用醋酸乙烯树脂共聚复合体（EVA)控释载体系统，也观 察到相似结果。

骨质疏松症病因复杂，B前临床上缺乏有效的治疗 手段。由于P1)GF在骨组织形成和吸收方面的审要作 用，有望成为继激素替代和其他药物治疗等方法后的又 一有效途径。有学者已经开始了此方面的积极探索，相 信在不远的将来，会为骨质疏松患者带来福音。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  
网址:http:// www.qctqct.cn  
手机 : 13072875151传真 :028-65830598
市场部电话 :028-65830598 028-67708638  83190122
在线 QQ:110480527 联系人 : 王先生
邮箱:samwangcn@126.com
地址 : 成都市静康路536号