巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)也称为集落刺激因子-1(CSF-1),是一种具有谱系特异性的细胞因子。M-CSF为链间二硫键连接而成的二聚体糖蛋白，主要存在于骨髓腔内，对单核细胞的增殖、分化及维持其活性有重要作用。其受体为c-Fms。

另外,它还可调节胎盘功能,促进骨吸收。M-CSF可在间质细胞如成纤维细胞、成骨细胞及内皮细胞中合成,也可在激活的巨噬细胞、B细胞、T细胞及多种肿瘤细胞中产生。

M-CSF诱导破骨细胞发生破骨细胞，为单核-巨噬细胞系成员,是由造血系统的单核、巨噬细胞的前体细胞融合而成。

破骨细胞的分化受多种细胞及其产物的调节,其中M-CSF与RANKL的作用尤为关键。

M -CSF与RANKL是迄今为止发现的直接参与破骨细胞分化的两种细胞因子。日本长崎大学生物医学研究院的KitauraH及其同事在小鼠正畸牙齿移动模型中研究了抗c-Fms抗体对力学负荷诱导的破骨细胞形成和骨质溶解的影响,其研究结果显示。

巨噬细胞集落刺激因子对破骨细胞生物作用的研究进展225抗体显著抑制正畸牙齿移动,明显减少体内破骨细胞的数量,并在体外抑制TNF-α诱导的破骨细胞形成,提示M-CSF在力学负荷诱导的破骨细胞形成和骨质吸收中发挥重要作用。

HaynesDR等研究发现,在单核细胞和成骨细胞的体外共同培养系中,伴随着破骨细胞的形成,出现M-CSF高表达;如果阻断M-CSF与其受体的结合,可显著减少破骨细胞的数目。Itoh等研究发现,M-CSF可诱导人类破骨细胞形成,通过膜结合形式或基质结合形式发挥作用。

Tsurukai等、Lee等[6]经实验证明在骨吸收刺激因子存在情况下,将正常小鼠的颅骨细胞与骨髓细胞共同培养可生成破骨细胞,但是如果M-CSF缺陷小鼠的颅骨细胞与骨髓细胞共同培养,则不会产生破骨细胞前体细胞和破骨细胞,只有加入外源性M-CSF才行。

血管内皮细胞生长因子(VEGF)与M-CSF可诱导破骨细胞的发生。在小鼠正畸牙齿移动过程中,VEGF与M-CSF mRNA在破骨细胞与成纤维细胞中的表达可通过原位杂交检测到。另外,对正畸患者的尖牙远中移动侧和对照侧相比较,在移动侧龈沟液中,VEGF与M-CSF出现具有统计学意义的明显增长。

这些结果显示VEGF与M-CSF对破骨的发生有重要作用。

Hodge JM等通过建立人类破骨细胞发生模型,将CFU-GM破骨细胞的前体在有RANKL和M-CSF的牙本质中培养,研究了M-CSF在体外如何调节破骨细胞的发生和功能,证明了M-CSF参与调节人类破骨细胞发生的多个步骤,包括增殖、分化和其前体细胞的融合。

吴学宾等发现在体外实验中,一定范围内,M-CSF在RANKL存在的条件下可诱导抗酒石酸酸性磷酸酶TRAP阳性破骨细胞成熟,并随M-CSF剂量的增加TRAP阳性破骨细胞数明显增加。

王晓庚等同样利用M-CSF与RANKL体外诱导大鼠破骨样细胞形成,证明了二者对诱导破骨细胞分化的关键性作用。

M-CSF调节破骨细胞活性骨骼形成之后即处于不断的成骨破骨的动态平衡中,破骨细胞的骨吸收活性维持并促进骨的更新与生长。成骨细胞合成和分泌的M-CSF不仅诱导破骨细胞的形成,对调节骨吸收活性也有重要作用。

大量研究证明在破骨细胞培养的后期阶段,M-CSF除促进破骨细胞前体的增殖和生存外,对成熟破骨细胞功能的发挥也起着重要作用,

它可以增强成熟破骨细胞的活性,例如伸展、运动以及细胞骨架的形成,是破骨细胞存活所必需的因子。

M-CSF还可以调节成熟破骨细胞的吸收和迁移的功能。Yao等研究发现M-CSF能够诱导fos基因的转录, c-fos缺失小鼠不能形成成熟的破骨细胞。

M-CSF还可调节骨保护素(OPG) mRNA表达和OPG蛋白分泌,从而影响破骨细胞的活性,这种调节方式具有剂量依赖性,并且在一定条件下是可逆的。

M-CSF调节破骨细胞活性,依赖于c-src与磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3K)和M-CSF受体c-Fms的结合。M-CSF能通过活化磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3K)和c-src,从而诱导巨噬细胞和破骨细胞中的细胞骨架重组。

c-Fms是一种受体酪氨酸激酶,通过自动磷酸化募集必需的接头蛋白如c-src。c-Fms基因缺失会造成自发性破骨细胞缺陷型骨骼石化症。

Teitelbaum等使用c-Fms的胞内与跨膜结构域和红细胞生成素受体的胞外结构域组成一种多肽,证明在c-Fms胞质域两个酪氨酸残基在调节破骨细胞产生和(或)功能中起重要作用。

巨噬细胞集落刺激因子对破骨细胞生物作用的研究进展