巴戟天环烯醚萜苷及蒽醌类成分调节骨代谢的作用及机制研究

发布时间：2020-06-06 19:37

【摘要】：骨质疏松症(osteoporosis,OP)是一种因患者骨量减少及骨微结构遭到破坏,从而导致其骨脆性及骨折危险性的增加的一种骨骼疾病。骨质疏松症的致病因素众多,主要包括有雌激素缺乏、炎症及氧化应激等。雌激素缺乏能够导致骨质疏松症的发生,急性炎症能通过增加骨吸收和减少骨形成,从而扰乱骨代谢,并最终导致骨丢失。在许多炎症性疾病如类风湿关节炎、炎症性肠病、牙周炎中,增加的炎性细胞因子抑制成骨细胞的活性和骨形成,激活破骨细胞的骨吸收,导致局部或者全身的骨量减少,从而发生炎症性骨丢失。巴戟天是茜草科植物巴戟天的干燥根,具有补肾阳、强筋骨、祛风湿的作用,是传统的补肾阳中药,临床上常用于阳痿遗精、宫冷不孕、风湿痹痛和筋骨痿软等症。水晶兰苷是巴戟天主要的环烯醚萜苷,体外研究发现水晶兰苷具有抗炎镇痛的作用。在我们的前期研究中,观察到水晶兰苷可抑制去卵巢小鼠的骨丢失,促进成骨细胞的形成分化,具有良好的骨保护作用,这些研究提示水晶兰苷可能具有进一步向新药研发的潜力。甲基异茜草素及甲基异茜草素-1-甲醚是巴戟天主要的蒽醌类成分,在前期研究中,我们发现甲基异茜草素及甲基异茜草素-1-甲醚对破骨细胞具有一定的抑制作用,但其作用及作用机制仍有待研究。因此本研究对水晶兰苷抗炎症性骨丢失活性及其作用机制进行了探讨,并对蒽醌类成分甲基异茜草素及甲基异茜草素-1-甲醚对破骨细胞形成分化的作用及相关作用机制进行了研究。据此开展了以下研究工作:一、水晶兰苷抗炎症性骨丢失的药效研究采用LPS注射诱导炎症性骨丢失模型,对水晶兰苷抗炎症性骨丢失的作用进行了药效学研究,观察了水晶兰苷对炎症性骨丢失小鼠血清及尿液生化指标、骨组织形态和相关计量参数的影响。结果显示,与空白组相比,模型组小鼠血清IL-6及IL-1β含量显著上升,骨质较为疏松,骨小梁数目显著减少,且骨小梁间隙显著增大,显示造模成功。而水晶兰苷显著升高了血清ALP及PICP含量,降低了血清IL-6、IL-1β、TRACP和RANKL的含量,增加模型小鼠骨小梁数目、骨体积分数,同时显著减少骨小梁分离度,表明水晶兰苷可促进骨形成,抑制骨吸收,具有抗炎症性骨丢失作用。同时,Western blot结果显示水晶兰苷显著抑制骨吸收相关蛋白NFATC1、C-Fos、MMP9及CtsK表达,抑制P-P65/P65及TRAF6表达显著增加,促进I?Bα的表达,发挥抑制骨吸收的作用;此外,水晶兰苷还能显著加BMP2、Wnt3a、LRP5/6及Osterix的表达,提升P-Smad1/5/8与Smad1的比值,增加GSK3β的磷酸化,减少β-catenin的磷酸化,表明水晶兰苷能够促进BMP及Wnt通路的激活,促进骨形成。二、水晶兰苷对LPS损伤的成骨细胞的作用及作用机制研究采用LPS诱导MC3T3-E1成骨细胞损伤模型考察了水晶兰苷的体外抗炎症性骨质疏松的作用及作用机制。LPS显著抑制MC3T3-E1细胞的增殖、ALP活性及矿化结节的形成,显著促进IKK、IκBα和P65的磷酸化,促进I?Bα的降解,使得P65及P50入核,激活靶基因的转录,促进炎症因子IL-6、NO及IL-1β的表达;与模型组相比,水晶兰苷给药组能够显著增加成骨细胞的增殖、ALP活性及骨矿化结节的形成,抑制IKK及P65的磷酸化,抑制I?Bα的降解,减少P65及P50入核,抑制NF-κB通路的激活,并显著降低IL-6、NO及IL-1β炎症因子的含量。三、水晶兰苷对LPS诱导的破骨细胞的作用及作用机制研究采用LPS诱导破骨细胞模型进一步考察了水晶兰苷的体外抗炎症性骨质疏松的作用及作用机制。水晶兰苷能够有效地抑制破骨细胞形成分化,抑制TRAP活性的表达,水晶兰苷能够显著抑制TRAF6及P-P65的表达,抑制I?Bα的降解,抑制NF-?B通路的激活,从而有效地抑制破骨细胞转录因子NFATC1及C-Fos的表达,从而抑制MMP9及CtsK等骨吸收相关蛋白的表达,发挥抑制破骨细胞的骨吸收作用。四、蒽醌类成分对RANKL诱导的破骨细胞的作用及作用机制研究采用RANKL诱导破骨细胞模型考察了蒽醌类成分甲基异茜草素及甲基异茜草素-1-甲醚的体外抗骨质疏松的作用及作用机制。蒽醌类成分甲基异茜草素及甲基异茜草素-1-甲醚均能够有效地抑制破骨细胞形成分化,并且在前期发挥出较强的作用,能抑制TRAP活性的表达,抑制F-actin环的形成,此外能够显著抑制TRAF6及PP65的表达,抑制IκBα的降解,抑制NF-κB通路的激活,从而有效地抑制破骨细胞转录因子NFATC1及C-Fos的表达,从而抑制MMP9及CtsK等骨吸收相关蛋白的表达,从而抑制破骨细胞的骨吸收作用。
【图文】：

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（三）水晶兰苷对炎症性骨丢失小鼠血清炎症因子的影响LPS刺激产生的炎症因子不仅可以促进破骨细胞的激活，也可以抑制成骨细胞的功能和活性。如图1-3所示，，LPS引起IL-6和IL-1β显著上升，而水晶兰苷能显著降低其炎症因子的表达。图1-3 水晶兰苷对炎症性骨丢失小鼠炎症因子的影响(n=8)Figure.1-3 Effects of monotropein on the levels of inflammatory cytokines (n=8)*P < 0.05, **P < 0.01 vs. sham group;#P < 0.05,##P < 0.01 vs. LPS group.（四）水晶兰苷对炎症性骨丢失小鼠骨组织形态及骨形态计量学参数的影响如图1-4所示，空白组小鼠股骨骨质密，骨小梁数目多；与空白组相比，LPS组小鼠股骨的骨组织微结构显著退化，骨小梁厚度降低且间隙变大。而与LPS模型组相比，水晶兰苷能显著改善LPS引起的小鼠股骨的骨组织结构的退化，增加骨小梁的数目，

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- 17 -减小骨小梁分离度。图1-4 水晶兰苷对炎症性骨丢失小鼠骨组织形态的影响Figure.1-4 Effects of monotropein on the the femoral micro-architecture由图1-5可知，在炎症性骨丢失小鼠模型中，骨组织矿含量（Tissuemineralcontent，TMC）显著降低，骨体积分数（Bone Volume Fraction，BVF）、相对骨体积分数（Theratio of bone volume to tissue volume，BV/TV）、骨小梁数目（Trabecular number，TB.N）以及骨小梁连接密度（Connectivity density，ConnD）显著下降
【学位授予单位】：中国人民解放军海军军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R285.5

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