这篇文章的标题是《Cistanche deserticola 多糖抑制小鼠卵巢切除引起的骨质疏松及RANKL诱导的破骨细胞生成》,由Wen Xiao等人撰写,发表于《Journal of Functional Foods》期刊,发布日期为2021年4月18日。文章探讨了Cistanche deserticola(沙漠人参)中的活性成分——Cistanche deserticola多糖(CDP)对骨质疏松症的潜在治疗效果,尤其是在破骨细胞生成(osteoclastogenesis)和功能的调节作用。
骨质疏松症是一种严重的骨骼疾病,通常发生在老年人群体中,其特征是骨密度下降、骨组织微结构异常、骨脆性增加以及骨折风险升高。世界范围内有超过2亿人受此病影响,并且它对现代社会带来了巨大的医疗和社会经济负担。现有的骨质疏松症治疗方法主要依赖激素替代治疗、双膦酸盐类药物或去诺珠单抗治疗。然而,这些治疗方法存在长期副作用,例如增加乳腺癌的风险和发生非典型股骨骨折的风险。因此,迫切需要探索具有更少副作用且能够有效抑制骨质疏松症的药物。
Cistanche deserticola(沙漠人参)是中国传统的药用植物,广泛用于增强体力和治疗各种疾病,特别是在改善骨质疏松症方面已有一定的临床研究。Cistanche deserticola多糖(CDP)作为其主要的药理活性成分,具有多种药理学特性,但其在破骨细胞生成和骨质疏松症中的作用机制尚未得到充分研究。本研究旨在提取并纯化CDP,并探讨其对骨质疏松症的潜在作用机制。
本研究的实验流程包括体内和体外两大部分:体内小鼠卵巢切除(OVX)模型的构建,和体外RANKL诱导的破骨细胞生成实验。
本研究使用了OVX小鼠模型来模拟女性绝经后的骨质疏松症。研究团队通过双侧卵巢切除手术建立了骨质疏松症小鼠模型,并随机分为五组进行不同处理:1) 假手术组;2) 卵巢切除组(OVX组);3) 卵巢切除+雌激素组(E2组);4) 卵巢切除+CDP低剂量组;5) 卵巢切除+CDP高剂量组。每组小鼠接受不同的处理,包括CDP低剂量(300mg/kg)和高剂量(600mg/kg)治疗。
在12周的治疗期结束后,通过Micro-CT扫描、组织切片H&E染色、TRACP染色、骨矿密度(BMD)和骨小梁参数的测量等手段,评估CDP对骨质疏松症的干预效果。结果显示,CDP显著改善了OVX小鼠的骨密度,增加了骨小梁数量,抑制了骨吸收标志物TRACP和RANKL的水平,并有效抑制了破骨细胞生成。
体外实验使用来自6周龄C57BL/6雌性小鼠的骨髓单核细胞(BMMs)进行培养。研究团队用不同浓度的CDP处理BMMs,并加入RANKL和M-CSF诱导其分化为破骨细胞。通过TRACP染色、细胞增殖实验、骨吸收实验等手段,评估了CDP在破骨细胞生成过程中的作用。结果表明,CDP显著抑制了RANKL诱导的破骨细胞生成,且在不影响细胞活力的情况下,抑制了破骨细胞的骨吸收功能。
研究使用了实时定量PCR(RT-qPCR)、Western Blot、免疫荧光等技术检测了相关基因和蛋白的表达水平,以进一步阐明CDP对破骨细胞生成的影响。数据分析使用了SPSS软件,通过单因素方差分析(ANOVA)和t检验进行统计分析。
Micro-CT分析结果显示,OVX小鼠骨小梁数量减少,骨密度降低,而CDP治疗组(尤其是高剂量组)显著改善了骨小梁的数量和骨密度。H&E染色结果进一步证明,CDP治疗组骨小梁的数量明显增加,骨结构得到恢复。
TRACP染色结果显示,OVX小鼠的破骨细胞数量明显增加,而CDP治疗组则显著减少了破骨细胞的数量,表明CDP有效抑制了破骨细胞的生成。血清中钙(Ca)浓度和磷(P)浓度的检测结果也显示,CDP能够恢复OVX小鼠的矿物质代谢水平,特别是提高了血清钙浓度,抑制了骨吸收。
在体外实验中,CDP处理显著降低了破骨细胞的数量和大小,并抑制了破骨细胞的骨吸收功能。RT-qPCR分析表明,CDP显著下调了RANKL诱导的NFATc1、CTSK、ACP5、MMP9等破骨细胞特异性基因的表达,进一步确认了CDP对破骨细胞生成的抑制作用。
CDP对NF-κB和MAPK信号通路的抑制作用也是研究的重点。Western Blot分析显示,CDP处理降低了NF-κB通路中IκBα的降解和p65的磷酸化水平,抑制了NF-κB的激活。同时,CDP还抑制了MAPK通路中ERK、JNK和P38的磷酸化水平,表明CDP通过这两个信号通路的调控发挥其抑制破骨细胞生成的作用。
本研究表明,Cistanche deserticola多糖(CDP)能够通过抑制破骨细胞生成,显著减缓由卵巢切除引起的小鼠骨质疏松症。CDP通过抑制RANKL诱导的NF-κB和MAPK信号通路的激活,从而抑制NFATc1的下游效应,进而减少破骨细胞的形成和骨吸收。这一发现为CDP作为治疗骨质疏松症的潜在药物提供了科学依据。
本研究的结果不仅为CDP作为治疗骨质疏松症的潜力提供了理论依据,同时也为进一步开发天然药物在骨质疏松症治疗中的应用提供了新的视角和思路。