A kínai gyógynövényekből származó poliszacharidok előnyei és mechanizmusai az oszteoporózis elleni terápiában

Kapcsolatfelvétel: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Shan shan Lei a,1, Jie Su d,1, Yang Zhang a,1, Xiao wen Huang a, Xu ping Wang a, Min Cong Huang b,*, Bo Li c,*, Dan Shou a,d,**
a * Orvostudományi Tanszék, Zhejiang Hagyományos Kínai Orvostudományi Akadémia, Hangzhou, Zhejiang 310007, PR Kína
b * Center of Safety Evaluation, Hangzhou Medical College, Hangzhou, Zhejiang 310053, PR Kína
c * Zhejiang University of Technology, Hangzhou, Zhejiang 310014, PR Kína
d * Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou, Zhejiang 310053, PR Kína

Absztrakt

Az oszteoporózis egy szisztémás anyagcsere-csontbetegség, melynek előfordulási aránya egyre növekszik. A kínai gyógynövények hosszú múltra tekintenek vissza a csontbetegségek kezelésében. A poliszacharidok a kínai gyógynövényekben található fitokemikáliák fontos kategóriáját alkotják, és egészségügyi előnyeik felkeltették a közvélemény érdeklődését. Számos tanulmány kimutatta, hogy a poliszacharidok csontritkulás elleni hatást fejtenek ki a csontreszorpció és a csontképződés egyensúlyának megteremtésével, de a részletes hatásokat és mechanizmusokat nem foglalták össze szisztematikusan. Átfogó szakirodalmi áttekintést végeztünk a 2000–2021 közötti időszakra vonatkozó tanulmányok konszolidálása érdekében a PubMed, a CNKI, a VIP és a Wanfang adatbázisokban végzett elektronikus keresésekkel. Összesen 19 féle kínai gyógynövényből származó poliszacharidok 54 tanulmányban mutattak csontháztartást védő tulajdonságokat. In vivo és in vitro kísérletek kimutatták, hogy a poliszacharidok a posztmenopauzális csontritkulás, a szenilis csontritkulás és a glükokortikoidok által kiváltott másodlagos csontritkulás, különösen a posztmenopauzális csontritkulás kezelésében mutatkoznak meg. Ezenkívül számos jelátviteli útvonalat, például a Wnt/-catenin jelátviteli útvonalat, a BMP/SMAD/RUNX2 jelátviteli útvonalat, az OPG/RANKL/RANK jelátviteli útvonalat, az apoptózis útvonalat és a transzkripciós faktorokat poliszacharidok szabályozzák, és részt vesznek a csontozat javításában. homeosztázis. Ez az áttekintés jobb megértést nyújt a poliszacharidok csontritkulás elleni hatásáról és a jelátviteli útvonalak egyidejű modulációjáról.

Kulcsszavak:Poliszacharidok, kínai gyógynövények, mechanizmusok, csontháztartás

Kínai gyógynövény{0}}Cistanche, jó a csontritkulás elleni küzdelemben

1. Bemutatkozás

Az oszteoporózis egy szisztémás anyagcsere-csontbetegség, amelyet a mikroarchitektúra romlása, alacsony csonttömeg és a törések fokozott kockázata jellemez. A Kínai Nemzeti Egészségügyi Bizottság által 2018-ban végzett első csontritkulás epidemiológiai felmérés eredményei szerint az 50 év feletti nőknél a csontritkulás előfordulási aránya elérte a 32,1 százalékot, míg a 65 év feletti nőknél 51,6 százalékot. Az Egyesült Államokban körülbelül 10 millió 50 év feletti ember szenved csontritkulásban, és 34 millió embert fenyeget ez a betegség. Az Egyesült Királyságban az 50 év feletti nők 50 százaléka és a férfiak 20 százaléka szenved csontritkulás okozta törésben [1]. A csontritkulás okozta törékeny törések megnövekedett megbetegedéshez és mortalitáshoz vezethetnek, ami hatalmas társadalmi terhet jelent [2].

A csontháztartás egyensúlyának felborulását köztudottan az oszteoklasztok által közvetített csontreszorpció okozza, mint az oszteoblasztok által közvetített csontképződés, amely oszteoporózist eredményez. Számos tényező vezet a csont homeosztázisához, de az alapvető mechanizmus az oszteoblasztok és oszteoklasztok közötti egyensúlyhiány, beleértve (i) az oszteoblasztok (OB) differenciálódásának és aktivitásának csökkenését, ami csökkent csontlerakódást eredményez; (ii) fokozott oszteoklaszt (OC) differenciálódás és aktivitás, ami túlzott csontreszorpciót eredményez; és (iii) gyulladás és oxidatív állapot [3]. Ezenkívül az OB és az OC funkcióit számos transzkripciós faktor és jelátviteli útvonal szabályozza.

Kínában több, az ízületeket könnyítő, csont- és izomerősítő funkcióval rendelkező kínai gyógynövényt több száz éve használnak csontritkulás kezelésére. A poliszacharidok számos kínai gyógynövény, például a Polygonatum sibiricum Delar egyik fő hatóanyaga. ex Redoute, Angelica sinensis (Oliv.) Diels és Morinda Officinalis Hogyan. Mindeközben a poliszacharidokról bebizonyosodott, hogy több funkciót is ellátnak, például antioxidáns [4], immunmoduláló [5] és fáradtság elleni funkciók [6]. A mai napig számos tanulmány kimutatta, hogy a poliszacharidok csontritkulás elleni hatást fejtenek ki azáltal, hogy egyensúlyba hozzák a csontfelszívódást és a csontképződést, de a részletes hatásokat és mechanizmusokat szisztematikusan nem foglalták össze.

Ebben az áttekintésben összesen 54 vizsgálatot gyűjtöttünk össze a csontritkulás elleni poliszacharidokról 2000 és 2021 év között, és 19 féle kínai gyógynövény poliszacharidjait kutattuk. Ezek a vizsgálatok 25 in vivo kísérleti vizsgálatot és 40 in vitro kísérletet tartalmaztak. A kísérleti állatmodellben ovariectomizált (OVX) patkányok, SAMP6 egerek és glükokortikoidok által kiváltott csontritkulás (GIOP) zebradáni voltak. Az MCET3-E1 sejteket, BMSC-ket, dexametazonnal indukált OB és RANK-indukált BMM sejtmodellt széles körben alkalmazták in vitro kísérletekben. A nyers poliszacharidok vagy tisztított poliszacharidok csontritkulás elleni mechanizmusai az OB vagy OC proliferációra, differenciálódásra összpontosítottak, beleértve a transzkripciós faktorok expresszióját, gyulladásos faktorokat, jelutak, például Wnt/-catenin jelátviteli útvonal, BMP/SMAD/RUNX2 jelátviteli útvonal, OPG/RANKL/RANK jelátviteli útvonal, stb. Áttekintettük 19 féle kínai gyógynövény poliszacharidjainak csontritkulás elleni hatásait és mechanizmusait, és ezeket az 1. táblázatban foglaltuk össze.

2. Kínai gyógynövényekből származó poliszacharidok csontritkulás elleni küzdelemben

A 19 féle gyógynövény közül 13/19 rizóma, 1/19 virág, 2/19 levél, 1/19 termés, 2/19 gomba volt. A következő bekezdésekben közöljük az összes bizonyítékot, hogy ezekből a kínai gyógynövényekből származó poliszacharidok javítják a csontháztartást és korlátozzák a csontvesztést.

2.1. Kínai gyógynövények rizómáiból származó poliszacharidok

Achyranthes bidentata Blume (AC, "Niu xi"), Morinda Officinalis How (MO, "Ba-Ji-Tian"), Curculigo orchioides Gaertn (CO, "Xian Mao"), Cynomorium szolárium Rupr. (CY, "Suo yang"), a Cistanche deserticola Ma (CD, "Rou Cong Rong") és a Cibotium barometz (L.) J. Sm (CB, "Gou Ji") kínai gyógynövény, amely "tónizálja a vesét és erősíti a csontokat" és különösen a posztmenopauzás csontritkulás kezelésére használják. A poliszacharidok fő hatóanyagairól beszámoltak arról, hogy az OVX patkánymodellekben pontosan jótékony hatást fejtenek ki a csontritkulás elleni küzdelemben. Az AC [7,8], MO [9–11], CO [12], CY [17] és ABPB-3 [13] (AC-ból tisztított poliszacharid) poliszacharidjairól beszámoltak arról, hogy növelik a csontozatot. ásványi sűrűség (BMD), javítja a combcsont biomechanikai mutatóit OVX patkányokban, és szabályozza a trabekuláris csont mikroarchitektúráját közel 3 hónapos folyamatos adagolás után. Eközben az ABPB-3 növelheti a szérum oszteokalcin (OCN) [13], a csontglutamát fehérje (BGP) és a vizelet dezoxipiridinol (DPD) szintjét is [15]. Egy in vitro kísérletben a CBP-ből származó poliszacharidok (CBP) és a CO-ból származó új, homogén heteropoliszacharid COP70–3 növelték az alkalikus foszfatáz (ALP) aktivitását és fokozták a mineralizációs sebességet [12] [16]. Egy másik tisztított poliszacharid, a CO-ból származó COP90–1 elősegítette az elsődleges egér OB proliferációját és differenciálódását [17]. Ezenkívül két új, AC-ból származó ABW50-1 és ABPB-3 poliszacharid jelentősen megnövelte a csonttömeget a GIOP zebrahal modellekben [18] [13]. A CD-ből származó poliszacharidok (CDP) figyelemreméltóan enyhítették a csontszövet kórképét, és elősegítették az új csontképződést SAMP6 egerekben [45].

Astragali Radix (AS, "Huang qi"), Angelica sinensis (Oliv.) Diels (AN, "Dang Gui") és Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz. (HP, "Hong qi") kínai gyógynövények, amelyek "kiegészítik a qi-t és táplálják a vért". Az AS-poliszacharidokról (ASP) beszámoltak arról, hogy képesek megfordítani a csonttömeg csökkenését, növelik a szérum ALP-t és BGP-t, és szabályozzák a combcsont biomechanikai mutatóit OVX egerekben és Dex-indukált és stressz-indukált csontritkulásban szenvedő patkányokban dózisfüggően. módon [20,21]. Az AN-ból származó poliszacharidok (ANP) növelték a trabekulák számát és elősegítették a csontsérülések helyreállítását 2-es típusú cukorbeteg patkányokban. In vivo vizsgálatban a 40 mg/l ASP növelte a kalciumcsomók számát és az ALP-aktivitást 25,5 mmol/l glükóz által kiváltott BMSC-ben [22]. Úgy tűnik, hogy az ANP és a HP-ból származó poliszacharidok (HPP) dózisfüggő módon javítják az OB proliferációját és fokozzák az ALP aktivitását [23,24].

Polygonatum sibiricum Delar. Az ex Redoute (RP, "Huang Jing") és a Dendrobium officinale Kimura et Migo (DO, "Tie pi shi hu") kínai gyógynövények, amelyek "táplálják a Yint". In vivo vizsgálatok kimutatták, hogy az RP-ből (RPP) származó poliszacharidok szignifikánsan növelhetik a teljes BMD-t és javíthatják az OVX patkányok csont trabekuláris mikrostruktúráját folyamatos adagolás után [25,26], valamint javíthatják a tüneteket egy oszteoporózisos törésmodellben [27]. A DO poliszacharidok (DOP) megakadályozták a trabekuláris mikroszerkezet lebomlását és javították a BS/TV, Tb. N, és a Tb.Sp életkor által kiváltott csontritkulás modelljének csökkenése [28]. Hasonlóképpen a Gastrodia elata Bl. poliszacharidok napi adagolása. (GA, "Tian ma") és Saposhnikovia divaricata (Turcz.) Schischk. (SA, "Fang Feng") szintén növelte a BMD-t [29,30] és a szérum Ca2 plusz, Mg2 plusz és P2− szintet [31] az OVX modellben.

cistanche tubolosa előnyei

2.2. Kínai gyógynövények leveleiből származó poliszacharidok

Az Epimedium brevicornum Maxim (EB, "Yin Yang Huo") egy nagyon népszerű levél, amelyet hagyományosan csontbetegségek és ivarmirigy-működési zavarok kezelésére használnak a kínai orvoslásban évezredek óta. Az EB enyhítheti a menopauza utáni tüneteket, és gátolja a csontritkulást és más csontvesztési betegségeket. Egy közelmúltbeli in vitro vizsgálat kimutatta, hogy az EB poliszacharid (EBP) serkentheti és javíthatja az OB sejtek dexametazon által indukált proliferációját és differenciálódását [32].

A Hairyvein Agrimonia Herb and Bud (AP, "Xian he cao") a Rosaceae családhoz tartozik, és kínai gyógyszerként használják cukorbetegség és aritmia kezelésére. Egy vízoldható poliszacharidot (APP-AW) izoláltak az AP-ból, és az APP-AW három szulfatált származéka (S1, S2 és S3) gátolhatja az apoptózist egy dexametazonnal indukált OB modellben [33].

2.3. Gombákból és kínai gyógynövények gombáiból származó poliszacharidok

A Poria cocos (Schw.) Wolf kínai orvoslása. (PO, "Fu ling") Kínában és más ázsiai országokban az ősi évek óta híresen használták napi étrendre és gyógyszerre. Klasszikus antioxidánsként a PO újabban előnyöket mutatott az angina pectoris, a magas vérnyomás és a csontanyagcsere kezelésében. A PO poliszacharid (POP) a PO-ból extrahált aktív és elsődleges vegyület. Egy in vivo vizsgálat kimutatta, hogy a POP kezelés dózisfüggő módon károsította a RANKL-indukálta OC képződést a RAW264.7 és BMMS sejtekben, és gyengítette a reszorpciós aktivitást [34].

Polystictus versicolor (L.) Fr. (TV, "Yun Zhi") a Coriolus Versicolor(L. ex Fr.) Quel egyik legnépszerűbb gyógygombája, különféle biológiailag aktív összetevőinek köszönhetően. Kimutatták, hogy a TV-ből (TVP) származó poliszacharopeptidek immunszabályozó funkciót töltenek be normál és I-es típusú diabetes mellitus (DM) patkányokban. Egy közelmúltban végzett tanulmány kimutatta, hogy a TVP hatékony kezelés a cukorbetegségben szenvedő patkányok csontritkulására. A modellcsoporttal összehasonlítva a TVP mérsékelte a DM által kiváltott csontromlást, amit a proximális sípcsont csonttérfogatának, a trabekuláris számnak és a combcsont szilárdságának növelésével (11% maximális terhelés, 22% merevség és 14% modulus) határoztak meg. 25 százalékkal csökkenti a femorális kéreg porozitását [35].

2.4. Más kínai gyógynövényekből származó poliszacharidok

A Lycium chinense Miller (LY, "Gou qi"), amely a Lycium barbarum L.-hez tartozik, széles körben elterjedt Északnyugat-Kínában, és terméseiről a feljegyzések szerint szerepet játszanak a posztmenopauzás anyagcserében. A posztmenopauzális ösztrogénhiány által kiváltott csontritkulás és a dexametazon által kiváltott csontritkulás rágcsálómodelljei kimutatták, hogy a LYP hatékony kezelést nyújthat a csontritkulásban. In vivo vizsgálatok kimutatták, hogy az LY poliszacharid (LYP) szignifikánsan megnőtt

Az ágyéki BMD és a combcsontok száraz tömege OVX patkányokban 12 hetes kezelés után javult a trabekuláris csontszerkezet, és csökkent a lacunalis felszívódás [24]. Ezenkívül a LYP növelte a vér kalciumszintjét, az ALP-tartalmat és a BMD-t glükokortikoidok által kiváltott csontritkulás patkányokban [36].

A Carthamus tinctorius L.-ből származó Carthamus Flos-t (SF, "Hong Hua") kínai orvoslásként használták szélütés és koszorúér-betegség kezelésére. A modern farmakológiai kísérletek azt is kimutatták, hogy az SF-ből (SFP) izolált poliszacharidok potenciális terápiás értékkel bírnak a tökéletlen osteogenesis és osteoporosis kezelésében. In vitro vizsgálatok kimutatták, hogy az SFP dózisfüggően fokozhatja az elsődleges OB proliferációját és a mineralizációt, és ez a fokozódás fokozott ALP aktivitással és kollagénszintézis expresszióval járt [37].

3. Mechanizmus, amellyel a poliszacharidok az OB és az OC szabályozásával javítják a csont homeosztázist

3.1. Mechanizmus, amellyel a poliszacharidok elősegítik az oszteoblasztok által közvetített csontképződést

Az OB a csontképződésben négy szakaszon megy keresztül, beleértve az osteoblast proliferációt, az extracelluláris mátrix érését, az extracelluláris mátrix mineralizációját és az oszteoblaszt apoptózist. Számos tényező, mint például a jelátviteli útvonalak és a transzkripciós faktorok szabályozhatják ezeket a szakaszokat, és végső soron szabályozhatják a csontképződést. Itt összefoglaljuk azokat a transzkripciós faktorokat és jelátviteli útvonalakat, amelyeken keresztül a poliszacharidok befolyásolják a csontképződést OB-ban. Az OB által közvetített csontképződés és az OB funkció poliszacharid szabályozásának a kutatásunkban részt vevő mechanizmusait a 1-1. 1. és 2.

1. ábra: A kutatásunkban érintett csontritkulás mechanizmusainak összefoglalása. Elősegíteni (→), gátolni (⊥). A BMSC-kben a Wnt fehérjék kötődése a membránhoz kötött frizzle receptorokhoz és az LRP5/6 koreceptorhoz beindítja az Axin1 komplexet, gátolja a -catenin ubikvitinációját és lebomlását, és felgyorsítja a sejtmagba való transzlokációját [38]. Ez a nukleáris katenin a T-sejt-faktor/limfoid-fokozó faktor transzkripciós faktorcsalád (TCF/LEF) tagjaihoz kötődik, és együtt aktiválja azokat, aktiválja a downstream célgéneket, például a Runx2-t és az Osterix-t (Osx), így elősegíti a promóciót. az OB-k differenciálódásához és elterjedéséhez [32]. A DKK-1 gátolja a Wnt kötődését a fodros receptorokhoz és az LRP5/6-hoz, így a wnt/-catenin jelátviteli út blokkolva van. Az OB-ban a csont morfogenetikai fehérjék (BMP) kötődnek a BMP receptorhoz (BMPR), aktiválják a SMAD1/5/8 fehérjéket, amelyek bejutnak a sejtmagba, majd szabályozzák a RUNX2 gén expresszióját. A Runx2 a magkötő faktorral kombinálva heterológ dimer szerkezetet képezhet, majd a DNS-hez kötődhet, indukálva a csontképződéssel kapcsolatos gének, például az Osx, a Bone glutamate protein (BGP) és az ALP expresszióját. A PI3K aktiválásával előállított PIP3 az Akt N-végén lévő PH doménhez kötődik, az Akt-ot a plazmamembránra transzlokálja, ami katalizálja az Akt ser473 és Thr308 helyek foszforilációját. Az Akt aktiválása után elősegíti a bax-2, a kaszpáz 3 downstream pro-apoptotikus faktorainak expresszióját és gátolja a BCL-2 anti-apoptotikus faktorát. A pre-OC, IL-1, IL-6 és TNF-aktív NF-κB, ami javítja az NF-κB transzlokációját a sejtmagba, ami differenciálódást indukál a pre-OC-től az OC-ig. Az OC-ban az IL-6 az interleukin-6 receptorhoz (IL-6R), a TNF- a TNF-receptorhoz (TNFR), a RANKL a RANK-hoz kötődik, és további TNFR-rel kapcsolatos faktorokat (TRAF-okat) toboroz. downstream jelátviteli kaszkádok elindítására, beleértve az NF-κB foszforilációt, a p38 foszforilációt, a JNK-t és az ERK1/2-t. A RANKL-RANK jelátvitel végeredménye az oszteoklaszt transzkripciós faktorok, például az NF-κB, aktivátor protein 1 (AP{) aktiválása. {55}}), Proto-onkogén fehérje (FOS) és aktivált T-sejtek aktivált nukleáris faktora (NFATc1). Az NFATc1 olyan oszteoklaszt-specifikus gének expresszióját indukálta, mint a tartarát-rezisztens savas foszfatáz (TRAP) és a katepszin K (Ctsk), ami differenciálódáshoz vezet és elősegíti az OC érését.

2. ábra: Az osteoporosis kezelésében szerepet játszó poliszacharidok és lehetséges mechanizmusok összefoglalása. ACP: Achyranthes bidentata Blume poliszacharidja; ASP: Astragali Radix poliszacharidja; ANP: Angelica Sinensis (Oliv.) Diels poliszacharidja; APP: a Hairyvein Agrimonia Herb and Bud poliszacharidja; COP: poliszacharid a Curculigo orchioides Gaertn-ből; CYP: Cynomorium songaricum Rupr poliszacharidja; CDP: poliszacharid a Cistanche deserticola Ma-ból; CBP: poliszacharid a Cibotium barometz (L.) J. Sm-ből; DOP: Dendrobium officinale Kimura et Migo poliszacharidja; EBP: Epimedium brevicornum Maxim poliszacharidja; WSS25: Gastrodia elata Bl. poliszacharidja; HPP: poliszacharid a Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz.-tól; LYP: a Lycium chinense Miller poliszacharidja; MOP: poliszacharid a Morinda Officinalis How-tól; POP: Poria cocos (Schw.) Wolf poliszacharidja; RPP: Polygonatum sibiricum Delar poliszacharidja. ex Redoute; SAP: poliszacharid a Sap oshnikovia divaricata (Turcz.) Schischk.-ből; SFP: poliszacharid a Carthami Flos.-tól; TVP: a Polystictus Versicolor (L.) Fr. poliszacharidja.

3.1.1. Transzkripciós faktorok

A BMSC-k oszteogén differenciálódását különféle transzkripciós faktorok szabályozzák, mint például a Runt-hoz kapcsolódó transzkripciós faktor 2/magkötő faktor 1 (Runx2/Cbfa1) és az osterix. A Cbf 1, más néven poliomavírus-enhanszer-kötő protein 2A (PEBP2 A) vagy akut mieloid leukémia 3. faktor (AML3), a runt szerkezeti géncsalád transzkripciós faktora. Az Osterix, egy kritikus tényező, amely a csontképződésben a downstream célpontokat szabályozza, az OB differenciálódás fontos szabályozója, és az OB differenciálódás legkorábbi és legspecifikusabb markere.

A BMSC-k MOP által közvetített szérumintervenciója 14 napon keresztül fokozta a Cbf 1 mRNS expresszióját és elősegítette az oszteogén differenciálódást [39]. Egy másik tanulmány kimutatta, hogy a Cbf 1 mRNS expressziója patkány kálváriális OB-ban a Morinda Officinalis vizes kivonatával és MOP-tartalmú szérummal végzett 72 órás kezelés után felfelé szabályozódott, és a MOP hatása jobb volt, mint a vizes kivonat hatása. Morinda Officinalis [40]. Az OVX oszteoporózisos patkányoknak 30 napig adott MOP növelte a Cbf 1 és DMP1 sípcsont gének expresszióját [10]. Az MO90-ből izolált új inulin-fruktán MOW{13}} fokozta a Runx2 és Osterix expresszióját, és elősegítette az MC3T3-E1 sejtek proliferációját, differenciálódását és mineralizációját [14].

Egy közelmúltban végzett in vitro tanulmány értékelte a HPP hatását az MC3T3-E1 oszteoblaszt sejtek oszteogén differenciálódására, és azt találta, hogy a HPP dózisfüggő módon fokozta az ALP aktivitást, és növelte a Runx2 és az Osterix expressziós és transzkripciós aktivitását. az OB differenciálódás két mestergénje [24]. Liao és munkatársai azt találták, hogy az ANP jelentősen fel tudja szabályozni a CyclinD1, Runx2 és Osterix mRNS expresszióját [22,23]. Az ASP emellett növelte a CyclinD1 expresszióját és elősegítette a proliferációt [41].

3.1.2. Wnt/ -catenin jelátviteli útvonal

A Wnt/-catenin jelátviteli útvonal fontos szerepet játszik a BMSC-k önmegújulásában, iránydifferenciálódásában, preosteoblast proliferációjában, OB képződésében és apoptózisában. Az OB differenciálódás elősegítése során a Wnt szabályozza az OB differenciálódási géneket a BMSC-k -catenin szintjének szabályozásával. Az aktivált Wnt jelátvitel elősegítheti a -catenin aggregációt, ami OB differenciálódást és csontképződést eredményez. A Wnt3a és Wnt10b expressziója a BMSC-ben aktiválhatja a Wnt/-catenin jelátviteli útvonalat és elősegítheti a BMSC-k proliferációját [42]. A DKK-1 gátolja a Wnt jelátviteli útvonalat, gátolja a csontképződést, és csontritkuláshoz vezet, míg a DKK-1 antagonizálása növelheti a csonttömeget [43].

A MOP in vitro növelte az OB-k proliferációs sebességét, növelte az ALP aktivitást, és csökkentette a DKK-1 fehérje expresszióját [44]. A CDP csontritkulás elleni hatása mögött meghúzódó molekuláris mechanizmusok további in vivo vizsgálata azt jelzi, hogy a csontdegeneráció gyengülése a Wnt/-catenin jelátviteli útvonal aktiválásával függ össze [45]. Az RPP beavatkozás dózisfüggő módon javította a BMSC-k ALP-aktivitását, szignifikánsan javította a sejtek mineralizációs képességét, szignifikánsan növelte az ALP, Runx2 és Osteocalcin gének expresszióját BMSC-ben, szignifikánsan növelte a -catenin expresszióját és elősegítette a TCF kötőhelyek magas expressziója. A mechanizmus összefügghet a Wnt/-catenin jelátviteli útvonal aktiválásával és a BMSC-k OB-kké való differenciálódásának elősegítésével [46], de az RPP nem volt hatással a BMP útvonalra. Az eredmények azt is kimutatták, hogy az RPP elősegítette az OB differenciálódását és mineralizációját az ERK/GSK-3/-catenin jelátviteli útvonal szabályozásával [47]. Li és mtsai. azt találta, hogy a BMP9 a miR-152 közvetlen célpontja, és az ASP leszabályozhatja a miR- 152 expresszióit, és elősegítheti a BMP9 felszabályozását, ezáltal aktiválva a PI3K/AKT és a Wnt/-catenin útvonal jelátvitelét a BMSC-kben [ 41]. Az ASP a FoxO3a/Wnt2/ -catenin jelátviteli útvonal szabályozásával enyhítette az oxidatív stressz által kiváltott csontritkulást [48]. A LYP által közvetített szérum aktiválja a Wnt jelátviteli útvonalhoz kapcsolódó fehérjék - catenin és Wnt10b - expresszióját, elősegíti a BMSC-k OB-vé történő differenciálódását, és növeli a mineralizált csomókat [49].

cistanche tubolosa kivonat: diabéteszes betegségek kezelése

3.1.3. BMP/SMAD/RUNX2 jelzési útvonal

A BMP/SMAD jelátviteli útvonal fontos szerepet játszik a csontképző géntranszkripció aktiválásában. A csontmorfogenetikai fehérje II (BMP2), a TGF-szupercsalád tagja, erősen expresszálódik OB-ban, és szabályozza a differenciálódást mind in vitro, mind in vivo [50]. A BMP a heterodimer receptorokhoz kötődik, hogy aktiválja az SMAD fehérjéket, amelyek közvetlenül vagy Runx2-n keresztül transzaktiválják az oszteoklasztogén géneket [51]. A Runx2 a BMP2/Smad jelátviteli mechanizmus downstream célgénje és az oszteoblasztogenezishez szükséges transzkripciós faktor. A Runx2 a mag-kötő faktorral kombinálva heterológ dimer szerkezetet képezhet, majd kötődhet a DNS-hez, indukálva a csontképződéssel kapcsolatos gének, például a COL-І, BGP és ALP expresszióját.

Huang és munkatársai két új poliszacharidot, a CBP70-1-1-t és a CBP70-1-2-t izolálták a Cibotium barometz rizómáiból, és megállapították, hogy alacsony koncentrációban elősegíthetik az OB proliferációt. A CBP70-1-1 3,93 és 7.86 μM-nál és a CBP70–1-2 1,73 és 6,92 μM-nál szignifikánsan növelte az ALP aktivitást és a mineralizált csomókat az MC3T3-E1 sejtekben. Ezenkívül a CBP70-1-2 növelte a BMP2 expresszióját és transzkripciós aktivitását, a BMP2 fokozott expressziója pedig ezt követően stimulálta a Smad1 gént. A Smad1 foszforilációja fokozódik, ami tovább stimulálja a Runx2 oszteogén markergént, hogy elősegítse a csontképződést [50].

Egy másik tanulmány kimutatta, hogy a CEP javíthatja a csontinformációt a BMP2/Smad1 és Smad5/Runx2 fehérjeexpressziójának fokozásával [52]. Chen és munkatársai azt találták, hogy a Gastrodia elata Bl. A WSS25 poliszacharid gátolhatja a BMP2/Smad1 útvonalak expresszióját és gátolja az oszteoklasztikus differenciálódást [29]. Az RPP elősegítette a csontképződést OVX patkányokban az ALP, az OPG és a BGP szintjének, valamint a BMP2 fehérje expressziójának növelésével [26]. Az APP fokozta az ALP aktivitást, elősegítette az OB proliferációját és differenciálódását, valamint növelte az OB differenciálódási marker fehérjéket, a BMP2, Runx2, Osterix és Osteocalcint. A molekuláris mechanizmus összefüggésben volt a fokozott miR-70 expresszióval [53] és a Wnt/-catenin jelátviteli útvonal szabályozásával [54].

3.1.4. Apoptózis elleni utak

Az apoptózis, a programozott sejthalál egyik formája központi szerepet játszik a szöveti homeosztázisban, és az apoptózis deregulációja számos kóros állapotban szerepet játszik [55]. A Bcl-2 család fehérjéi pro- vagy antiapoptotikus hatással rendelkeznek, és a mitokondriális külső membrán permeabilizáció (MOMP) szabályozásával szabályozzák az apoptózis mitokondriális útját. A MOMP a kulcsfontosságú esemény az intrinsic apoptotikus útvonalban. A Bax, amely részt vesz a MOMP-ok kialakításában, a mitokondriális intermembrán tér tartalmának a citoplazmába való felszabadulásához vezet. A felszabaduló citokróm-c egy kaszpáz-toborzási domént (CARD) tartalmazó citoszol fehérjéhez kötődik, hogy létrehozza az apoptoszómát, és ezt követően több procaspáz-9 molekulát toborozzon, végül aktiválja a végrehajtó kaszpázokat, például a kaszpázt-3. A Bcl{7}} anti-apoptotikus fehérjéi blokkolják a sejthalált azáltal, hogy megakadályozzák a Bax aktivációját és homo-oligomerizációját [56]. Ezenkívül a Bax fehérjét foszforiláció szabályozza Akt-függő módon, és ez a foszforilációs esemény gátolja a Bax mitokondriumokra gyakorolt ​​​​hatását azáltal, hogy megtartja azt a citoplazmában [57].

A glükokortikoidokat széles körben alkalmazzák gyulladásos betegségek kezelésére, és körülbelül 30 százalékos OB sejt apoptózist eredményeznek a glükokortikoidok túlzott alkalmazása által okozott csontritkulásban szenvedő betegeknél. Egy vízben oldódó poliszacharidot (APP-AW) izoláltak az Agrimonia pilosa-ból, és az APP-AW három szulfatált származéka (S1, S2 és S3) gátolta az apoptózist egy dexametazonnal indukált OB modellben [33], megfordítva a Bax növekedését. , citokróm és kaszpáz-3, valamint csökkent Bcl-2 és c-Myc fehérje expressziója MC3T3-E1 sejtekben. Egy in vitro vizsgálat kimutatta, hogy a MOP gátolta az all-transz-retinsav által kiváltott OB apoptózist [58]. Úgy tűnik, hogy az SFP megvédi az OB sejteket a dexametazon által kiváltott apoptózistól, valószínűleg a kaszpáz-3 aktivációját és a PARP hasítását megfordító hatása miatt [37]. Az EBP a PI3K/Akt/mTOR jelátviteli útvonalon keresztül fokozta a Bcl-xl és Bcl-2 expresszióját, valamint csökkentette a Bax és kaszpáz-3 expresszióját a dexametazonnal indukált OB-ban [32].

3.1.5. Oxidatív stressz által közvetített utak

Az oxidatív stresszre adott válasz fokozása az öregedés során fontos tényező lehet a csontritkulás kialakulásában. Az oxidatív stressz olyan kóros állapot, amely a reaktív oxigénfajták (ROS) túltermelésével jár olyan körülmények között, amikor az eliminációjuk csökken. Az oxidatív károsodás indikátoraként és szabályozójaként a nukleáris faktor eritroid 2- kapcsolódó 2-es faktor (Nrf2)/hem-oxigenáz 1 (HO-1) útvonal, amely véd az oxidatív károsodástól és a sejthaláltól. évek óta a kutatás elsődleges fókusza. Egy in vivo vizsgálat kimutatta, hogy a DOP megmentheti a H2O2- által kiváltott BMSC-differenciálódási sorsváltást, és növelheti a Nrf2, HO-1 és Nqo1 expresszióját [28].

3.1.6. Elősegíti a csontspecifikus mátrixot és a csont mineralizációját

A csontszialoprotein (BSP), az oszteopontin és az oszteokalcin az érett OB fenotípusos markerei és a mátrix mineralizációjának fontos markerei. Az oszteopontint az OB választja ki, és részt vesz a csontmátrix mineralizációjában, amely aszparaginsavban gazdag régión keresztül a hidroxiapatittal egyesülhet, és részt vesz a csontmátrix mineralizációjában. A BSP, a mineralizált mátrixban lokalizált csontszövet egyik fő extracelluláris nem kollagén mátrix fehérje, elősegítheti a hidroxiapatit mineralizáció magképződését in vitro, és fokozhatja a kalcium beépülését és a csomók képződését. Az oszteokalcin, amelyet szinte kizárólag az OB termel és választ ki, Ca2 pluszhoz kötődik, és felelős a csontmátrix mineralizációjáért [59].

A MOP (50 ug⋅mL-1) elősegítette az MC3T3-E1 sejtproliferációt, elősegítette az 1-es típusú kollagén (COL-І) és az Osteocalcin szekrécióját, valamint fokozta az ALP aktivitást [60]. Az RPP javította az oszteoporózisos törések biomechanikai tulajdonságait és BMD-jét patkányokban azáltal, hogy csökkentette a csontok ALP-, TRAPa- és TNF-tartalmát patkányok csontritkulása esetén [25], valamint növelte az ALP, az OPG és a BGP szintjét, valamint a BMP2 fehérje expresszióját. 26]. A radix achyranthis bidentatae-ből izolált ABW70-1 tisztított poliszacharid elősegítette az MC3T3-E1 sejtek proliferációját, fokozta az ALP aktivitást, az ásványi csomók képződését és az Osterix, az Osteocalcin és a BSP génexpresszióját, valamint elősegítette osteogén differenciálódás [8].

A Cistanche tubulosa jótékony hatással van a csontokra

3.2. Mechanizmus, amellyel a poliszacharidok gátolják az oszteoklasztok által közvetített csontreszorpciót

A csontreszorpció az aktivált OC és a csontmátrix közötti kölcsönhatás eredménye. Az OC szerepe a csontreszorpcióban főként négy szakaszból áll: oszteoklaszt adhézió és polarizáció, csontreszorpció mikrokörnyezet savasodása, csontmátrix degradáció és endocitózis transzport. Az oszteoklaszt adhézió és polarizáció folyamatában az oszteoklaszt prekurzorok az -integrin hatására a csont felszínére toboroznak, és M-CSF, RANKL és citokinek által stimulált OC-vé differenciálódnak. Ebben a folyamatban a transzkripciós faktorok és citokinek, például az IL-1 és az IL-6 szintén elősegíthetik a differenciálódást. Ezt követően az OC savas mikrokörnyezetet hoz létre a sejt és a csont felszíne között [61], és az érett OC-k számos enzimet választanak ki, beleértve a protein kináz K-t, a mátrix metalloproteinázokat (MMP-ket) és a tartarát-rezisztens savas foszfatázt [62], hogy lebomlanak. a csontmátrix. Az oszteoklasztok által közvetített csontreszorpció és az OC-funkció poliszacharid szabályozásának a kutatásunkban részt vevő mechanizmusait az 1-1. 1. és 2.

3.2.1. Transzkripciós faktorok

Az OC differenciálódását különféle transzkripciós faktorok szabályozzák. Az oszteoklasztogenezis során az NFAT-transzkripciós szupercsaládba tartozó NFATc1-et általánosan elfogadott, hogy a RANKL által kiváltott oszteoklasztogén génexpressziót szabályozó esszenciális transzkripciós faktor [63]. Az NFATc1 egy upstream nukleáris transzkripciós faktor, amely kulcsszerepet játszik számos oszteoklaszt-specifikus gén expressziójának szabályozásában [64], mint például a tartarát-rezisztens savas foszfatáz (TRAP), 3- integrin, katepszin K (Ctsk), és MMP-9, amelyek részt vesznek az oszteoklasztok differenciálódásának, fúziójának és aktiválásának szabályozásában. Eközben a Ctsk és az MMP{9}} lebontja a szerves csontmátrixot, és hozzájárul a csontreszorpciós aktivitáshoz [65].

Egy in vivo vizsgálat kimutatta, hogy a WSS25 (GAP) képes gátolni az oszteoklasztok differenciálódását a korai stádiumban, és gátolni az oszteoklasztképződésre specifikus gének, a TRAP, NFATc1, MMP-9 és CtsK expresszióját RANKL-indukált RAW264.7 sejtekben. dózisfüggő módon [29]. További kutatások azt találták, hogy a WSS25 molekuláris mechanizmusa az oszteoklasztképzésben a BMP2/Smad1 útvonal expressziójának gátlásán keresztül valósul meg [29]. Az RPP dózisfüggő módon csökkentette az oszteoklasztikus aktivitást, beleértve a TRAP, MMP-9, CtsK és NFATc1 expressziójának csökkenését a RANKL-indukált RAW264.7 sejtekben [66]. Ezenkívül az RPP csökkentette a miR-1224 expresszióját és a kulcsfontosságú célzó molekulát, a Limd1-et a Hippo jelátviteli útvonalában csontvelő-eredetű makrofágokban (BMM) [67]. Ezenkívül egy in vitro vizsgálat kimutatta, hogy a CDP gátolta a RANKL által kiváltott oszteoklasztok differenciálódását a BMM-ektől, és elnyomta az oszteoklaszt fúziót azáltal, hogy gátolta a hidroxiapatit reszorpciós aktivitást, és csökkentette az NFATC1, MMP9, Ctsk és TRAP oszteoklaszt marker mRNS szintjét [19]. Egy másik tanulmány arról számolt be, hogy az RPP specifikus gének, köztük a TRAP, MMP-9, CtsK és NFATc1 expresszióját is csökkentette az OC kialakulása során [66].

3.3.2. OPG/RANKL/RANK jelzési útvonal

Az OPG/RANKL/RANK tengelyrendszer kulcsfontosságú tényező az oszteoklaszt-differenciálódás és a csontreszorpció szabályozásában [68]. A Rank, más néven TNFR szupercsalád 11a tagja, döntő szerepet játszik az oszteoklasztogenezisben. A RANKL a rangsorhoz kötődik, és tovább toborozza a TNFR-rel kapcsolatos faktorokat, hogy elindítsa a downstream jelátviteli kaszkádokat, beleértve a p38-at, a JNK-t és az ERK-t. A RANKL-RANK jelátvitel végeredménye az oszteoklaszt transzkripciós faktorok, például az NF-κB, az aktivátor fehérje 1 (AP- 1), a ciklikus adenozin-monofoszfát válaszelemkötő fehérje (CREB) és az aktivált t-nukleáris aktiválódása. faktor-1 (NFATc1), amelyek mindegyike oszteoklaszt markerek, például TRAP, 3 integrin és CtsK expresszióját indukálja [69]. Az OPG a TNF receptor szupercsalád tagja, és osteoclastogenesis inhibitor faktorként (OCIF) is ismert, amely kompetitív módon antagonizálhatja a RANKL-t, így gátolja az OC differenciálódását [70].

Az ACP dózisfüggően megnövekedett szérum OC és BAP csontképződési markerei, valamint a szérum TPACP5b, NTX és CTX csökkent csontreszorpciós markerei OVX patkányokban, és a mechanizmus összefüggésbe hozható az OPG és RANK fehérje expressziójának növekedésével a csontvelő szövetekben és a RANKL expresszió csökkenése, ami a csontreszorpció gátlását eredményezi [7]. Ezenkívül az ACP gátolta a MAPK útvonal RANKL-indukálta foszforilációját [71]. A CYP [15] növelte az OPG szérumszintjét és csökkentette a RANKL-t és a RANKL/OPG arányát OVX osteoporosis modell patkányokban. Az ASP növelte az OPG szérumszintjét, csökkentette a RANKL-t és a RANKL/OPG arányát, valamint szignifikánsan csökkentette a TNF- és IL-2 szintjét, ami az oszteoklasztok differenciálódási aktivitásának gátlását eredményezte [20,21].

3.3.3. ERK/JNK jelzőút

Az ERK/JNK jelátviteli útvonal részt vesz a sejtproliferációban és -differenciálódásban, és a foszforilációval aktivált ERK1/2 a citoplazmából a sejtmagba transzlokálódik, ami közvetíti az AP-1, c-Fos és c-Jun transzkripciós aktiválását. és elősegíti az OC proliferációját és differenciálódását. A p38, ERK és JNK downregulációja gátolta az NFAcT1 és c-Fos expresszióját a RANKL által kiváltott oszteoklasztogenezisben. Az ERK- vagy JNK-gátlókkal történő kezelés jelentősen csökkentette az OC- és IL{11}}-termelés számát [72]. A POP lehetséges mechanizmusait az oszteoklasztogenezisben a JNK és ERK jelátviteli útvonalakkal egyeztették (elnyomott ERK1/2 foszforiláció, STAT3 és JNK1/2 expresszió) [34]. A csontritkulás hatékony kezelésének megerősítéséhez további in vivo kutatásra van szükség.

3.3.4. Szabályozott gyulladásos tényezők

Számos gyulladásos faktor elősegíti az OC differenciálódását a RANKL expresszió közvetítésével [73]. A TNF- a csontreszorpció erős indukálója, és fontos szerepet játszik a csontanyagcserében, amely az NF-κB jelátvitel aktiválásával közvetlenül indukálhatja az OC kialakulását az OC prekurzorokból M-CSF jelenlétében vagy RANKL hiányában [74] és RANK expressziót indukálnak OC prekurzorokban [75]. A pro-inflammatorikus citokin IL-1 az OC differenciálódás és csontreszorpció erőteljes stimulátora a RANKL expressziójának indukálásával [76]. Az IL-6 oszteoklasztogenezist és OC aktivációt indukál a RANKL expresszió indukciója révén OB- és stromasejtekben [77].

Zhu et al. azt találta, hogy a MOP csökkentette a szérum IL{0}} és TNF-expressziós szintjét [10]. Ren et al. kimutatták, hogy a LYP 90 napos beadása szignifikánsan csökkentette a szérum IL-6 tartalmát [78]. Az ASP védő hatást fejt ki a csontvesztésre OVX egerekben azáltal, hogy jelentősen csökkenti a TNF-koncentrációt és gátolja az oszteoklasztogenezist [20]. Az ASP-kezelést követően a megnövekedett TNF- és IL-2 szintje szignifikánsan csökkent egy dexametazon-indukált osteoporosis patkánymodellben, és a gyulladásgátló hatás a bélflóra szabályozásával függött össze [21]. Az SA poliszacharid (SAP) 70 napos adagolása szignifikánsan csökkentette az IL-6 és a TNF- szérumszintjét [30,31]. Mások arról számoltak be, hogy az RPP gátolja a csontreszorpciót a TRAPa és a szérum IL-1, IL-6 és TNF-tartalmának csökkentésével oszteoporózisos patkányokban [25,27].

Cistanche tubulosa csontritkulás elleni

4. Konklúziók

Összefoglalva, in vivo és in vitro kísérletek kimutatták, hogy a poliszacharidok a posztmenopauzális csontritkulás, a szenilis csontritkulás és a glükokortikoidok által kiváltott másodlagos csontritkulás, különösen a posztmenopauzális csontritkulás kezelésére alkalmasak az OB differenciálódásának és aktivitásának elősegítése, valamint az OC differenciálódás és aktivitás csökkentése révén. A poliszacharidok csontháztartást javító mechanizmusai közé tartozik elsősorban a Wnt/-catenin jelátviteli útvonal, a BMP/SMAD/RUNX2 jelátviteli útvonal, az OPG/RANKL/RANK jelátviteli útvonal, az ERK/JNK jelátviteli útvonal, az apoptózis útvonal és a transzkripciós faktorok. Ez az áttekintés jobb megértést nyújt a poliszacharidok csontritkulás elleni hatásáról és a jelátviteli útvonalak modulációjáról, ami hasznos lehet a poliszacharidok klinikai alkalmazásának elméleti alapjainak megteremtésében.

5. Jövőbeli kilátások

Számos tanulmány egyértelműen kimutatta a poliszacharidok csontritkulásra gyakorolt ​​jótékony hatását in vitro és in vivo kísérletekben. Jelenleg, bár nem számoltak be klinikai kutatásokról a csontritkulás kínai gyógynövényekből származó poliszacharidokkal történő kezeléséről, a poliszacharidok számos klinikai alkalmazását vizsgálták és értékelték más betegségek, például daganatok [79], 2-es típusú kezelésében. Cukorbetegség [80]. Ezek közül a Poria cocos poliszacharid, az Astragali Radix poliszacharid és a Lycium chinense Miller poliszacharid a CFDA által nyersanyagként engedélyezett. A cikkben összefoglalt kínai gyógynövények nagy múltra tekintenek vissza a csontbetegségek klinikai kezelésében, in vitro és in vivo kísérletek is azt mutatják, hogy az ezekből a gyógynövényekből kinyert poliszacharidok hatással vannak a csontritkulásos betegekre. Ezért úgy gondoljuk, hogy a csontritkulás elleni hatásuk megerősítésére irányuló további klinikai kutatások elősegítik a kínai gyógynövények poliszacharidjainak funkcionális élelmiszerekké vagy gyógyszerekké történő fejlesztését.

A kínai gyógynövényekből származó poliszacharidok fejlesztése során azonban számos szempontot figyelembe kell venni és tovább kell vizsgálni. Először is, a poliszacharidok nagy molekulatömegű és összetett szerkezetűek, további vizsgálatok szükségesek a poliszacharidok biológiai aktivitása és a kémiai szerkezetek közötti kapcsolat feltárásához.

Emellett nagyobb figyelmet kell fordítani a poliszacharidok gyomor-bél traktus bélflórájára gyakorolt ​​hatására. A poliszacharidokat alacsony biológiai hozzáférhetőségük jellemzi, amely a first-pass metabolizmus szintjén bekövetkező lebomlástól és a gyomor-bél traktusból történő felszívódástól függ [81]. Számos tanulmány kimutatta, hogy a gyomor-bél traktus részt vesz az oszteoporózis kialakulásában és kialakulásában [82–84]. Még mindig nem tisztázott, hogy a poliszacharidok részt vesznek-e a csontanyagcserében a bélflóra szabályozásával, és hogyan, és új poliszacharid-stratégiát jelenthetnek a csontritkulás kezelésére.

Köszönetnyilvánítás

A kutatási munkát a Kínai Nemzeti Tudományos Alapítvány (82003977, 81803760, 82004022), a Zhejiang tartomány Kiváló Fiatal Tehetségek Alap projektje a Hagyományos Kínai Orvoslásért (2020ZQ011) és a Hagyományos Kínai Orvoslás Major Projects in Zhejiang tartomány (2018ZY003), Zhejiang tartomány alapvető közjóléti kutatási programja (LGF20H060006), Zhejiang tartomány orvosi és egészségügyi tudományos és technológiai programja (2020KY507).

Kínai gyógynövény{0}}Cistanche, jó a csontritkulás elleni küzdelemben

Forrás: "Kínai gyógynövényekből származó poliszacharidok előnyei és mechanizmusai az oszteoporózis elleni terápiában"Shan shan Lei a, et al.

---International Journal of Biological Macromolecules 193 (2021) 1996–2005