作者：靳培浩 北京積水潭醫院

骨保護蛋白（OPG）是一個廣泛研究的主題，因為它在調節破骨細胞生成和骨重塑中起著關鍵作用。作為一種可溶性誘餌受體，OPG通過與破骨前細胞膜上表達的核因子κ。當OPG存在時，它限制了RANKL對RANK的生物利用度，并有效抑制破骨細胞生成。OPG作為破骨細胞形成的主要負調節因子的作用表現為OPG缺失小鼠顯示的嚴重的骨質疏松表型，這源于不受控制的破骨細胞發生和骨吸收。最近，我們和其他人還表明，硫酸乙酰肝素（HS）是OPG活性的重要調節因子。當OPG和成骨細胞HS之間的相互作用被破壞時，OPG不能有效抑制RANKL，從而導致小鼠模型骨質疏松。
與OPG在骨重塑中的作用相比，OPG在軟骨中的作用尚不清楚。在人和小鼠軟骨細胞中觀察到大量OPG的表達，動物研究中的一些證據表明OPG在維持軟骨健康中起著直接作用。幾個小組已經報道，Opg缺失小鼠在幼年時表現出骨關節炎（OA）表型，伴有嚴重的退行性多關節疾病、較薄的軟骨層和軟骨基質的進行性丟失，這表明OPG的部分缺失足以觸發軟骨退化。在誘導性OA的小鼠模型中，研究表明，損傷后關節軟骨中OPG的表達顯著減少，關節內注射OPG可保護關節軟骨免受退化。
軟骨細胞表達兩種不同的OPG配體。RANKL似乎在軟骨細胞中廣泛表達，但它是否在軟骨穩態中起直接作用尚不清楚。軟骨細胞還表達腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（TRAIL）。與RANKL一樣，TRAIL也屬于TNF超家族，通過與細胞表面TRAIL受體結合，是一種有效的凋亡誘導劑。雖然TRAIL在健康軟骨中的表達極少，但在OA的軟骨中其表達高度上調。由于軟骨細胞的凋亡在軟骨退化中起著關鍵作用，因此推測OPG通過防止TRAIL誘導的軟骨細胞凋亡來保護軟骨。
最近，OPG的人類突變被描述為與早發家族性OA相關。有趣的是，攜帶這種突變的患者在軟骨結構中顯示焦磷酸鈣晶體沉積，這是焦磷酸鈣沉積病（CPDD）的臨床特征。這一發現為OPG在軟骨生物學中的作用提供了新的線索，因為它表明OPG可以通過多種機制調節軟骨健康。這種錯義突變（約1205A?>?Tp、 Stop402Leu）發生在OPG（TNFSRF11B）的終止密碼子上，導致在C端有19個額外氨基酸的突變。有趣的是，來自所有三個家族的患者在雜合背景中攜帶突變，這表明該突變以常染色體顯性方式導致OA/CPD。然而，這種突變導致OA/CPD的分子基礎仍然未知。
在本報告中，我們試圖了解OPG突變的生化和生物學后果。我們發現重組OPG+19幾乎完全以高階低聚物的形式存在。出乎意料的是，寡聚對成骨細胞表面OPG-HS相互作用沒有明顯影響。在破骨細胞生成試驗中，寡聚本身對OPG+19對RANKL的抑制活性也幾乎沒有影響。此外，突變的OPG對TRAIL誘導的軟骨細胞凋亡顯示出正常的抑制活性。我們的數據表明，OPG+19導致疾病的機制可能涉及OPG在軟骨穩態和礦化中的未知功能。
除了據報道攜帶c.1205A的三個家庭之外?>?Tp、 Stop402Leu突變，我們很好奇是否可以在現在公開的大規模基因組測序數據集中識別出更多的攜帶者。在gnomAD數據庫中，我們沒有發現任何額外的c.1205A案例?>?Tp、 Stop402Leu突變。然而，令我們驚訝的是，我們發現了另外兩個OPG終止密碼子錯義突變。這些突變是1204 T?>?C、 其將終止密碼子改變為谷氨酰胺；和1206A?>?C、 其將終止密碼子改變為酪氨酸（表I）。這些突變將導致蛋白質序列的變化，與本研究中研究的突變高度相似，這兩種突變也將產生19個氨基酸附件，僅在402位不同于OPG+19突變（分別為Gln和Tyr，而不是Leu）。數據庫中確定的所有個體都是這些突變的雜合攜帶者。有趣的是，1204 T?>?C突變僅在歐洲人群中發現，在16570個個體中有1個中等頻率，而1206A?>?C在南亞人群中發現，其頻率為17254人中的1人（表I）。這些突變的攜帶者是否會表現出與OPG+19攜帶者相似的OA/CPPD尚不清楚。我們的發現表明，OPG的終止密碼子錯義突變可以在不同種族背景中發現，數量適中。