作者：石琰，郭昊，郑凯娟，杨镇鸣，强金彪，史册，吉林大学口腔医院口腔病理科

在骨髓微环境中有2种干细胞群，分别为造血干细胞（hematopoietic stem cells，HSCs）和骨髓间充质干细胞（BMSCs）。HSCs分化为髓样祖细胞和淋巴样祖细胞。髓样祖细胞可分化为粒细胞和单核巨噬细胞等；淋巴样祖细胞可分化为T淋巴细胞和B淋巴细胞等。

BMSCs分化为成骨细胞谱系及成脂和成软骨细胞谱系，它们分别构成了骨组织中的骨、软骨和脂肪组织。HSCs衍生的免疫细胞参与免疫应答，并对BMSCs的成骨分化和骨再生有促进作用。本文对免疫细胞调控BMSCs成骨分化的作用和机制作一综述，旨在为治疗骨缺损相关疾病提供新的治疗思路和靶点。

1. 免疫细胞和BMSCs在骨缺损愈合中的作用

免疫细胞和骨相关细胞之间的相互作用是骨缺损愈合成功的关键。炎症是骨再生的重要组成部分，其在骨缺损修复的早期启动了骨再生。在骨缺损的初始炎症阶段，免疫系统中的巨噬细胞和中性粒细胞首先到达骨缺损部位，介导炎症反应并招募BMSCs，促进BMSCs向损伤组织迁移，实现原位组织再生。

BMSCs成骨向分化是骨再生的基础。此外，BMSCs还参与免疫调控，BMSCs通过直接抑制促炎性T淋巴细胞激活，或通过旁分泌途径如吲哚胺2、3-双加氧酶（indoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）和诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）诱导调节性T淋巴细胞激活，发挥免疫抑制功能，在骨缺损的炎症过程中抑制炎症反应并促进骨组织修复。因此，免疫细胞与骨相关细胞之间的串扰在骨缺损修复中起着不可或缺的作用。

2. 免疫细胞对BMSCs成骨分化的调控作用

免疫细胞作为机体必不可少的一部分，其免疫调控能力参与了骨重塑过程。最近的研究表明，免疫细胞通过促进BMSCs成骨分化对引导骨再生有良好的治疗潜力。明确免疫细胞调控BMSCs成骨分化的作用和机制，能够为基于BMSCs的骨缺损修复治疗提供新的策略。

2.1 巨噬细胞对BMSCs的调控作用

目前在免疫细胞与骨再生的相关研究中，巨噬细胞的研究最为广泛。巨噬细胞是一类具有高度适应性的细胞，在维持生理性骨稳态或病理性炎症条件下对BMSCs介导的骨形成发挥了不可替代的作用。

2.1.1 骨稳态条件下巨噬细胞对BMSCs的调控作用

巨噬细胞可以调节生理性骨稳态条件下的骨形成。在一项研究中，通过构建白喉毒素转基因小鼠动物模型使巨噬细胞耗尽，以探索巨噬细胞在骨修复中的功能。巨噬细胞的减少导致小鼠BMSCs的基质矿化染色及成骨分化标志物表达减少，将其重新暴露于巨噬细胞条件培养液后得到挽救。其他研究也发现，巨噬细胞与BMSCs共培养后有明显的促成骨作用，并且巨噬细胞促进BMSCs成骨分化依赖于它所诱导的骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein 2，BMP2）信号。

2.1.2 炎症条件下巨噬细胞对BMSCs的调控作用

在骨折等病理性条件下，骨髓微环境在受到免疫系统调节的同时伴随着炎症反应。巨噬细胞作为参与炎症的主要细胞，当受到信号刺激后，表型和功能发生改变，称为巨噬细胞极化。巨噬细胞主要极化为2个亚群，分别为炎症性M1型巨噬细胞和修复性M2型巨噬细胞。M1型巨噬细胞的功能是吞噬病原体和死亡细胞等，并分泌促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等；M2型巨噬细胞能够分泌抗炎的白细胞介素-10（interleukin-10，IL-10）等抑制炎症反应，促进组织修复。

M2型巨噬细胞调控BMSCs成骨已经得到了许多研究证实。一项研究表明，M2型巨噬细胞来源的外泌体microRNA-5106直接靶向BMSCs中的盐诱导激酶2（salt inducible kinase 2，SIK2）和盐诱导激酶3（salt inducible kinase 3，SIK3），抑制SIK2和SIK3并促进BMSCs成骨分化。

另一项研究发现，M2型巨噬细胞的细胞外囊泡中的miR-22-3p抑制周期昼夜节律蛋白2（periodcircadian protein2，PER2），继而阻断PER2对Wnt/β-catenin信号通路的抑制，挽救BMSCs成骨分化。Chen等在小鼠牙周炎模型中局部注射M2型巨噬细胞的外泌体（M2 macrophages-derived exosomes，M2D-Exos），M2D-Exos通过向BMSCs转运IL-10 mRNA，进而激活IL-10/IL-10R通路促进BMSCs成骨向分化，减少了骨丢失。

M1型巨噬细胞被认为是许多促炎细胞因子的来源，抑制了骨形成。但一些研究发现，它在骨缺损的炎症环境中也可以促进骨形成。Guihard等证明了脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）刺激的M1型巨噬细胞的条件培养液能够促进人BMSCs成骨。LPS诱导的M1型巨噬细胞通过COX-2-PGE2轴产生抑瘤素M（oncostatin M，OSM），OSM结合BMSCs上的gp130+OSMR受体复合物，继而激活信号转导及转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）诱导BMSCs向成骨细胞分化。

虽然OSM也被认为能够上调核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factorκB ligand，RANKL）/骨保护蛋白（osteoprotegerin，OPG）间接刺激破骨细胞骨吸收。但是在该实验中，M1型巨噬细胞的条件培养液对RANKL的诱导是非常短暂的，并且在长期培养中RANKL/OPG的比率降低。这可能与OSM的剂量有关。

其他研究发现，炎症早期低炎症性的M1型巨噬细胞来源的外泌体通过microRNA-21A-5P促进BMSCs成骨分化。另一项研究也表明，在较低浓度的LPS刺激下的低炎症性M1型巨噬细胞可以激活BMSCs自噬以促进成骨。由于巨噬细胞具有高度可塑性，这种低炎症性的巨噬细胞也被研究者认为可能是M1-M2型巨噬细胞转变的过渡状态。

因此，M1型巨噬细胞在短暂的炎症阶段条件下对成骨分化有促进作用。在持续炎症作用下，M1型巨噬细胞更倾向于介导骨吸收。而在短暂的初始炎症或者炎症后期，M1-M2型巨噬细胞过渡阶段更显著地促进骨形成。及时调整骨愈合中的炎症状态可能是促进骨形成的重要手段。

2.2 T淋巴细胞对BMSCs的调控作用

T淋巴细胞来源于骨髓中的淋巴样祖细胞，在胸腺内发育成熟，成为具有免疫活性的T细胞。Tregs是CD4+T细胞的一个亚群。以往研究发现，以羟基磷灰石/磷酸三钙（hydroxyapatite/tricalcium phosphate，HA/TCP）颗粒为载体的BMSCs植入小鼠皮下前输注Tregs可显著降低TNF-α的水平，并改善骨再生。

最近一项研究也发现T细胞凋亡后产生的细胞外囊泡（apoptotic extracellular vesicles，ApoEVs）恢复了Treg/Th17细胞的平衡，Tregs的增多降低了TNF-α的产生，促进了IL-10的分泌并增强了BMSCs中Runx2的表达，改善了骨质疏松小鼠的骨量。

某项研究报道促炎的辅助性T细胞同样也具有促成骨作用。炎症性关节疾病受多种免疫细胞因子的调节，患者都表现出较高的骨更新率，成骨细胞活性升高，但破骨细胞活性更高，最终导致骨丢失。因此，Rifas等认为炎症细胞因子可以调节BMSCs成骨向分化。

他们发现，活化的T细胞条件培养液产生4种主要炎性细胞因子，即TNF-α、转化生长因子β （transforming growth factor-β，TGF-β）、干扰素γ（interferon-γ，IFN-γ）和IL-17，这4种细胞因子合称为TTII。TTII作用于BMSCs后通过p38MAPK途径诱导了成骨相关基因表达。然而，如TNF-α和IL-17等促炎细胞因子被认为抑制骨形成。这可能与细胞因子作用的浓度、作用时间以及它们作用的受体有关。更明确的机制有待于进一步的研究。

2.3 树突状细胞（dendritic cells，DCs）对BMSCs的调控作用

DCs是源自骨髓的免疫细胞，是机体内功能最强的抗原提呈细胞。最近一项研究报道，成熟DCs来源的外泌体miR-335通过靶向丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶LATS1，从而抑制HIPPO信号转导并解除对Runx2的抑制，促进BMSCs成骨分化。其他研究也发现DCs来源的外泌体诱导BMSCs中Runx2的表达。但具体机制尚未明确，作者认为其外泌体携带的蛋白质、脂质及核酸组分能够影响BMSCs成骨分化。

2.4 中性粒细胞对BMSCs的调控作用

中性粒细胞传统被认为具有促炎作用并对骨形成有害。但在一项研究中，中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps，NETs）通过激活细胞外调节蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinases1/2，ERK1/2）、丝氨酸/苏氨酸激酶AKT和STAT3信号通路诱导IL-17发挥促成骨作用。也有研究发现，适当水平的IL-8诱导的中性粒细胞被极化为N2型并分泌基质细胞衍生因子-1α（stromal cell derived factor-1α，SDF-1α），通过SDF-1/CXCR4轴及下游的PI3K/AKT通路和β-catenin招募BMSCs至骨缺损区域启动骨再生。

综上所述，本文对免疫细胞在BMSCs中的成骨作用进行了简要概述。由于免疫细胞种类繁多，机制各异，现阶段对于免疫细胞的成骨作用研究只是冰山一角，仍有所欠缺。其他免疫细胞对BMSCs促成骨作用和机制仍需要进一步研究。对免疫细胞促进BMSCs成骨机制的研究不仅有助于精确调控免疫细胞对BMSCs促成骨的作用，也能够帮助指导细胞分化命运以实现最佳的组织再生和损伤修复。

来源：石琰,郭昊,郑凯娟,等.免疫细胞对骨髓间充质干细胞成骨分化作用及机制的研究进展[J].口腔颌面外科杂志,2024,34(02):150-153.

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