[发明专利]骨细胞Wnt激活剂在制备骨折加速愈合、防治骨不连及不运动或失重骨丢失药物中的应用

说明书

本发明公开了骨细胞Wnt激活剂在制备骨折加速愈合、防治骨不连及不运动或失重骨丢失药物中的应用，涉及骨折愈合和失重骨保护两个领域。本发明首次提出激活骨细胞Wnt信号可以极大程度上加速骨折的愈合速度和100％保护失重骨丢失，本发明规避了成骨细胞Wnt信号激活带来的诸多并发症，有利于更好的临床成果转化及输出。同时提出了激活骨细胞Wnt信号可以治疗骨折延迟愈合或骨折不愈合甚至骨不连，且不受破骨细胞活性的影响。本发明为临床治疗骨折延迟愈合和骨不连提供了实验数据和研究方向。本发明还首次提出激活骨细胞Wnt信号可以100％防治失重骨丢失，有利于宇航员防治失重骨丢失，具有重要的临床意义和战略价值。

技术领域

本发明涉及骨折愈合和失重骨保护两个领域，具体而言，涉及骨细胞Wnt激活剂在制备骨折加速愈合、防治骨不连及不运动或失重骨丢失药物中的应用。

背景技术

Wnt信号作为五大发育信号之首，其时空调控成骨、成软骨与脂肪分化、破骨细胞分化。Wnt信号研究热门且成果最多，Wnt有经典/非经典途径之分，控制胚胎期和出生后的细胞命运，包括细胞增殖、分化、极化和迁移等。β-catenin是经典Wnt信号传递者，当Wnt结合其受体Frizzld和共同受体低密度脂蛋白(Lrp)5/6后，稳定在胞质，进入胞核，协同转录因子Tcf/Lef启动Wnt靶基因表达。

2001年始，临床工作发现失活或增强Lrp5产生骨质疏松或高骨密度综合症，但是，基础研究结果表明：Wnt信号的功效由细胞本质(cell context)决定，对不同发育阶段的细胞，产生不同功效。

发育早期的Wnt信号促进成骨分化，包括间充质于细胞、骨祖细胞及前成骨细胞期。在祖细胞期，失活经典Wnt信号使成骨发育停滞，无骨形成；同时，祖细胞分化为软骨细胞。在前成骨细胞期，则产生未成熟成骨细胞，同时，前成骨细胞变成脂肪细胞。

据报道，发育晚期的Wnt信号功能有：它促进其靶基因Opg(osteoprotegerin，骨保护素)表达，竞争性地结合RankL而抑制破骨细胞分化和骨吸收。小鼠模型显示：在成骨细胞和/或骨细胞里失活经典Wnt信号，下调Opg，提升RankL/Opg比例，促进破骨细胞分化，提高骨吸收，减少骨量(Glass II，2005；Movérare-Skrtic，2014)。

骨细胞是古老的细胞，早在鱼和恐龙骨骼化石中就有发现。其数量占绝对多数，占人体最大器官-骨的细胞总数90％以上，寿命惊人，存活十数年。但因其包埋于矿化骨基质中，代谢慢，像退化组织，所以对它研究较少，功能尚未得到挖凿。

骨折愈合被称为出生后的骨发育。骨折愈合是再现胚胎时期骨发育的过程，包括修复损坏的骨，恢复骨折前健康的细胞组成、承重的结构和生物力学性能以及生物学功能。

骨折发生后，会发生软组织炎症和水肿，启动局部和全身的炎症反应，释放促炎细胞因子，招募免疫细胞到达损伤部位。释放骨形成蛋白、TGFβ、Wnt10b等成骨因素，招募并刺激周围的干细胞、祖细胞和基质细胞分化为成骨细胞，形成新骨。同时激活破骨细胞分化成熟，清除损坏的骨组织。最后，产生无疤痕愈合。

愈合过程包括两种成骨模式，膜内骨化和软骨内成骨。前者是祖细胞直接分化为成骨细胞，后者是软骨模板形成，模板钙化后，被重建取代。膜内骨化发生于骨折部位的骨膜表面，而软骨内骨化主要发生在骨折部位的中心。在缺乏血管的缺氧环境中，软骨细胞分化并形成软骨痂。激活HIFla分子通路，产生VEGF，诱导血管生成，恢复循环系统。

血管的形成影响骨折愈合，为驻留在骨髓中的造血干细胞提供微环境。通过血液，带来破骨细胞(chondroclast)前体细胞和骨祖细胞，分化为去除钙化软骨的破软骨细胞和形成新骨的成骨细胞，发挥各自功能，形成新骨。因此，成骨细胞的发育对骨折愈合是不言而喻的。