【佳学基因检测】骨骼衰老的生物学：基因检测的科学基础

骨骼衰老基因检测的生物学基础

骨是一种动态器官，包含多种细胞类型，通常同步工作并维持骨内稳态，导致矿化骨基质的沉积。维持这种内环境平衡的两个过程是骨形成和骨吸收，它们在正常生理条件下处于平衡状态。间充质来源的细胞调节骨形成过程，包括骨髓干细胞（BMSCs），它是成骨细胞的祖细胞，负责沉积矿物质并形成由多方面骨细胞支持的富含胶原蛋白的骨基质，多方面骨细胞是最丰富的细胞类型，具有广泛的小管网络。

破骨细胞是一种大型多核细胞，具有造血来源，负责骨基质的再吸收，并受成骨细胞和骨细胞分泌的细胞外信号调节，同时由祖细胞（如骨髓单核细胞或巨噬细胞前体）支持。破骨细胞的分化需要核因子-κ（RANK）配体（RANKL）的受体激活剂与破骨细胞表面的RANK受体结合，同时需要成骨细胞和骨髓基质细胞分泌巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）。然后，MCSF通过与集落刺激因子-1受体（CSF-1R）（也称为c-FMS）结合来激活破骨细胞前体的增殖。甲状旁腺激素（PTH）、1,25-维生素D3、IL-1、IL-6、IL-11和肿瘤坏死因子（TNF）是直接或间接影响破骨细胞分化的一些因素。骨保护素（OPG）是一种体液肿瘤坏死因子（TNF）受体家族蛋白，由包括成骨细胞在内的多种细胞类型分泌，作为RANK的诱饵受体，阻断RANKL与RANK的结合（图2）。随着年龄的增长，骨祖细胞和成骨细胞的减少会降低OPG水平，进而激活破骨细胞的再吸收，从而改变骨内平衡，导致骨质减少和骨质疏松。骨基质的再吸收包括I型胶原，基质的主要成分允许释放基质相关蛋白，如转化生长因子β1（TGF-β1）和胰岛素样生长因子I（IGF-1），然后促进间充质细胞分化形成成熟的成骨细胞。破骨细胞分泌的许多此类因子被称为偶联因子。骨细胞是最终分化的成骨细胞，是RANKL的主要来源，因此促进破骨细胞的生成，RANKL的骨细胞特异性缺失导致骨质疏松。

老龄化骨质健康基因检测位点的选择及其全面性分析

骨细胞是骨组织中最丰富的细胞类型之一，通过其广泛的腔隙小管网络面积达215m2，有助于感知机械负荷。骨细胞可以积极或消极地调节骨重塑，这是一种随着年龄增长而向负调节倾斜的动态，在此期间腔隙密度下降。

由于细胞凋亡增加、增殖减少、成骨细胞分化受损、成骨细胞衰老增加和功能失调的骨祖细胞导致成骨细胞的年龄相关功能下降，导致更多的骨髓脂肪生成成为有利的途径。随着年龄的增长，骨量的下降与骨髓脂肪组织（BMAT）的积累成反比。在绝经后妇女、由于脊髓损伤而长期坐卧及类固醇治疗都有骨髓脂肪组织（BMAT）积累的报告，年龄是一个协同混杂因素。

一些基因的遗传性变化与特发性骨质疏松症和骨骼老化的发病机制有关。一些成骨基因如WNT10B、RUNX2、RANKL、Osterix、骨钙素、OPG和SOST在男性特发性骨质疏松症患者中差异表达，其特征是骨体积低，小梁数量减少。这些变化归因于功能失调的成骨细胞，以及WNT10B、RUNX2、RANKL和SOST基因表达的减少。使用RNA测序进行的研究评估了随年龄相关骨质疏松症而变化的基因，发现约700个差异表达基因和12条细胞途径参与了老年骨骼。CaSR是一种编码钙敏感受体并主要调节钙稳态的基因，其遗传多态性与确定老年男性骨质疏松症的患病率有关。胶原型Ialpha1基因（COL1A1）的某些遗传多态性与绝经后骨质疏松症有关。在另一项研究中，WNT1突变与早发性骨质疏松症、高骨折率和低骨转换率有关。该研究还表明，Wnt1是一种有效的骨合成剂，独立于LRP5相关的Wnt途径。WNT1突变在年龄相关性骨质疏松症中的作用仍有待确定。