“成骨细胞”一词源于20世纪初,是一种位于新生骨界面的立方形细胞,细胞质具有强嗜碱性,存在于整个生命周期,在胚胎骨骼形成和生长期间其活性最高。在成年生物体中,当需要修复缺损或骨基质耗尽时,成骨细胞就会被激活释放胶原蛋白(主要是I型胶原)和其他基质蛋白,如骨粘附蛋白和骨钙素, 在细胞外基质中组装成骨基质的框架,在骨基质上,钙和磷等矿物质逐渐沉积,导致骨基质的矿化,使其变得坚固,最终随着基质的不断形成和矿化,骨组织逐渐成熟,形成坚固的骨骼结构。
成骨细胞是特殊的骨形成细胞,被骨基质包围的成骨细胞最终会分化为骨细胞,骨细胞是相互连接的星状细胞,可调节骨物质的周转。留在面向骨膜的骨表面的成骨细胞可以选择成为惰性骨衬细胞或者凋亡。当成熟的成骨细胞群变小的时候,骨髓中的间充质干细胞首先分化为成骨前体细胞,然后进一步分化为成熟的成骨细胞。
成骨细胞在骨折愈合过程中发挥关键作用,通过促进骨基质的合成和矿化,帮助形成新的骨组织,加速愈合进程,刺激成骨细胞的活性,增强骨密度,改善骨质疏松,降低骨折风险,成骨细胞还可以通过生物材料或干细胞疗法促进新骨形成,治疗骨缺损。
成骨细胞的分化途径:
WNT途径
WNT信号通过与细胞表面的WNT受体结合,激活下游信号转导通路,主要是β-catenin途径。β-catenin积累在细胞质中并转移到细胞核,与特定转录因子结合,促进成骨相关基因的表达。WNT信号促进间充质干细胞(MSC)向成骨细胞的分化,增强骨形成,还调控其他成骨相关基因的表达,如RUNX2和OSX,增强成骨能力。
BMP途径
BMP通过与细胞表面的BMP受体结合,激活SMAD信号转导通路,激活的SMAD蛋白转移到细胞核中,与转录因子结合,促进特定基因的表达,BMP促进MSC向成骨细胞的分化,尤其在骨形成的早期阶段,通过上调RUNX2等成骨转录因子,BMP信号增强成骨基因(如COL1A1和ALP)的表达。
图1. 成骨细胞的分化途径
成骨细胞形态特点:
成骨细胞是骨骼组织中的主要细胞类型,负责骨的形成和矿化。成骨细胞通常呈立方形或多边形,细胞体相对较小。成骨细胞核质丰富,有一个或多个大细胞核,细胞质较少,但含有丰富的内质网和高尔基体,支持蛋白质合成和分泌,细胞表面常有微绒毛,增加细胞与基质的接触面积,促进矿物质沉积,能分泌大量的有机基质(如胶原蛋白)和其他基质成分,促进骨的矿化。
成骨细胞形态图:
为了更深入地了解成骨细胞的行为和特性,使用康和达全自动活细胞成像仪 Celloger® Pro 进行实时拍摄。这款设备结合了传统显微镜的光学技术、先进的数字成像技术和软件自动化技术,为成骨细胞的研究提供了前所未有的便利。
MC3T3-E1 (Osteoprogenitor Cells) |
Morphology |
Fibroblast |
Culture Properties |
Adherent |
Celloger® Pro <2X Image>
Celloger® Pro <4X Image>
Celloger® Pro <10X Image>

临床意义:
- 骨骼形成:成骨细胞负责合成骨基质,促进骨骼的形成与生长。
- 矿化:它们通过沉积矿物质(如钙和磷),帮助骨基质矿化,使骨骼坚硬和强韧。
- 调节骨代谢:成骨细胞在骨重塑过程中与破骨细胞相互作用,调节骨的形成与吸收平衡。
- 分泌生长因子:成骨细胞可以分泌各种生长因子和细胞因子,促进骨组织的修复与再生。
- 维持骨结构:成骨细胞有助于维持骨组织的整体结构和功能,确保骨骼健康。
>>>>>产品介绍:
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来源:
Ponzetti M, Rucci N. Osteoblast Differentiation and Signaling: Established Concepts and Emerging Topics. Int J Mol Sci. 2021 Jun 22;22(13):6651. doi: 10.3390/ijms22136651. PMID: 34206294; PMCID: PMC8268587