Ķīniešu ārstniecības augu polisaharīdu priekšrocības un mehānismi pretosteoporozes terapijai

Kontaktpersona: Odrija Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-pasts:audrey.hu@wecistanche.com

Šaņ Šaņ Lei a,1, Dzje Su d,1, Jaņ Džan a,1, Sjao ven Huan a, Sju ping Van a, Min Cong Huang b,*, Bo Li c,*, Dan Shou a,d,**
a * Medicīnas nodaļa, Džedzjanas tradicionālās ķīniešu medicīnas akadēmija, Hangdžou, Džedzjana 310007, PR Ķīna
b * Drošības novērtēšanas centrs, Hangdžou Medicīnas koledža, Hangžou, Džedzjana 310053, PR, Ķīna
c * Zhejiang University of Technology, Hangzhou, Zhejiang 310014, PR China
d * Džedzjanas Ķīnas medicīnas universitāte, Hangdžou, Džedzjana 310053, PR Ķīna

Abstrakts

Osteoporoze ir sistēmiska vielmaiņas kaulu slimība, kuras sastopamības biežums palielinās. Ķīniešu ārstniecības augiem ir sena vēsture kaulu slimību ārstēšanā. Polisaharīdi ir svarīga fitoķīmisko vielu kategorija ķīniešu ārstniecības augos, un to ieguvumi veselībai ir palielinājuši sabiedrības interesi. Daudzi pētījumi liecina, ka polisaharīdiem piemīt anti-osteoporozes iedarbība, līdzsvarojot kaulu rezorbciju un kaulu veidošanos, taču detalizēta iedarbība un mehānismi nav sistemātiski apkopoti. Mēs veicām visaptverošu literatūras pārskatu, lai konsolidētu pētījumus laika posmam no 2000. līdz 2021. gadam, veicot elektronisku meklēšanu PubMed, CNKI, VIP un Wanfang datu bāzēs. Kopumā 19 ķīniešu ārstniecības augu polisaharīdi 54 pētījumos ir pierādījuši kaulu homeostāzi aizsargājošas īpašības. In vivo un in vitro eksperimenti ir parādījuši, ka polisaharīdiem piemīt īpašības pēcmenopauzes osteoporozes, senils osteoporozes un glikokortikoīdu izraisītas sekundāras osteoporozes, īpaši pēcmenopauzes osteoporozes, ārstēšanā. Turklāt vairākus signalizācijas ceļus, piemēram, Wnt/-catenin signalizācijas ceļu, BMP/SMAD/RUNX2 signalizācijas ceļu, OPG/RANKL/RANK signalizācijas ceļu, apoptozes ceļu un transkripcijas faktorus, regulē polisaharīdi un tie piedalās kaulu uzlabošanā. homeostāze. Šis pārskats sniegs labāku izpratni par polisaharīdu anti-osteoporozes iedarbību un vienlaicīgu signalizācijas ceļu modulāciju.

Atslēgvārdi:Polisaharīdi, ķīniešu ārstniecības augi, mehānismi, kaulu homeostāze

Ķīniešu ārstniecības augs{0}}Cistanche, ir labs pret osteoporozi

1. Ievads

Osteoporoze ir sistēmiska vielmaiņas kaulu slimība, ko raksturo mikroarhitektūras pasliktināšanās, zema kaulu masa un paaugstināts lūzumu risks. Saskaņā ar Ķīnas Nacionālās veselības komisijas 2018. gadā veiktās pirmās osteoporozes epidemioloģiskās aptaujas rezultātiem osteoporozes izplatības rādītājs sievietēm, kas vecākas par 50 gadiem, sasniedza 32,1%, bet sievietēm, kas vecākas par 65 gadiem, – 51,6%. Aptuveni 10 miljoniem cilvēku, kas vecāki par 50 gadiem Amerikas Savienotajās Valstīs, ir osteoporoze, un 34 miljoni cilvēku ir pakļauti šīs slimības riskam. Apvienotajā Karalistē 50 procenti sieviešu, kas vecākas par 50 gadiem, un 20 procenti vīriešu cieš no osteoporozes izraisītiem lūzumiem [1]. Trausli lūzumi, ko izraisa osteoporoze, var palielināt saslimstību un mirstību, radot milzīgu sociālo slogu [2].

Ir labi zināms, ka kaulu homeostāzes nelīdzsvarotību izraisa lielāka osteoklastu izraisītā kaulu rezorbcija, nekā osteoblastu izraisītā kaulu veidošanās izraisa osteoporozi. Daudzi faktori izraisa kaulu homeostāzi, bet galvenais mehānisms ir nelīdzsvarotība starp osteoblastiem un osteoklastiem, tostarp (i) samazināta osteoblastu (OB) diferenciācija un aktivitāte, kā rezultātā samazinās kaulu nogulsnēšanās; (ii) palielināta osteoklastu (OC) diferenciācija un aktivitāte, kā rezultātā notiek pārmērīga kaulu rezorbcija; un iii) iekaisums un oksidatīvais stāvoklis [3]. Turklāt OB un OC funkcijas regulē dažādi transkripcijas faktori un signalizācijas ceļi.

Ķīnā osteoporozes ārstēšanai simtiem gadu izmanto vairākus ķīniešu ārstniecības augus, kas atvieglo locītavu darbību un stiprina kaulus un muskuļus. Polisaharīdi ir viena no galvenajām aktīvajām sastāvdaļām daudzos Ķīnas ārstniecības augos, piemēram, Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute, Angelica sinensis (Oliv.) Diels un Morinda Officinalis Kā. Tikmēr ir pierādīts, ka polisaharīdiem ir vairākas funkcijas, piemēram, antioksidanta [4], imūnmodulācijas [5] un pretnoguruma funkcijas [6]. Līdz šim daudzi pētījumi ir norādījuši, ka polisaharīdiem piemīt anti-osteoporozes iedarbība, līdzsvarojot kaulu rezorbciju un kaulu veidošanos, taču detalizēta iedarbība un mehānismi nav sistemātiski apkopoti.

Šajā pārskatā mēs apkopojām 54 pētījumus par polisaharīdiem pret osteoporozi no 2000. līdz 2021. gadam, un tika pētīti polisaharīdi no 19 ķīniešu ārstniecības augu veidiem. Šie pētījumi ietvēra 25 in vivo eksperimentālos pētījumus un 40 in vitro eksperimentus. Eksperimentālais dzīvnieku modelis ietvēra žurkas, kurām veikta ovariektomija (OVX), SAMP6 peles un glikokortikoīdu izraisītas osteoporozes (GIOP) zebrafish. MCET3-E1 šūnas, BMSC, deksametazona izraisīti OB un RANK izraisīti BMM šūnu modeļi ir plaši izmantoti in vitro eksperimentos. Neapstrādātu polisaharīdu vai attīrītu polisaharīdu mehānismi pret osteoporozi bija vērsti uz OB vai OC proliferāciju, diferenciāciju, tostarp transkripcijas faktoru ekspresiju, iekaisuma faktoriem, signālu ceļiem, piemēram, Wnt/-catenin signalizācijas ceļu, BMP/SMAD/RUNX2 signalizācijas ceļu, OPG/RANKL/RANK signalizācijas ceļš utt. Mēs pārskatījām 19 ķīniešu ārstniecības augu polisaharīdu pretosteoporozes iedarbību un mehānismus un apkopojām tos 1. tabulā.

2. Polisaharīdi, kas iegūti no ķīniešu ārstniecības augiem pretosteoporozes ārstēšanai

No 19 garšaugu veidiem 13/19 bija no sakneņu daļas, 1/19 no zieda, 2/19 no lapu daļas, 1/19 no augļa daļas un 2/19 no sēnēm. Visi pierādījumi par polisaharīdiem no šiem ķīniešu ārstniecības augiem, lai uzlabotu kaulu homeostāzi un ierobežotu kaulu zudumu, ir aprakstīti turpmākajos punktos.

2.1. Polisaharīdi, kas iegūti no ķīniešu ārstniecības augu sakneņiem

Achyranthes bidentata Blume (AC, "Niu xi"), Morinda Officinalis How (MO, "Ba-Ji-Tian"), Curculigo orchioides Gaertn (CO, "Xian Mao"), Cynomorium solārijs Rupr. (CY, "Suo yang"), Cistanche deserticola Ma (CD, "Rou Cong Rong") un Cibotium barometz (L.) J. Sm (CB, "Gou Ji") ir ķīniešu ārstniecības augs, kas "tonizē nieres un stiprina kaulus" un ir īpaši piemērotas pēcmenopauzes osteoporozes ārstēšanai. Tiek ziņots, ka galvenajiem aktīvajiem polisaharīdu savienojumiem ir precīza labvēlīga iedarbība pret osteoporozi OVX žurku modeļos. Ir ziņots, ka neapstrādāti polisaharīdi no AC [7, 8], MO [9–11], CO [12], CY [17] un ABPB-3 [13] (attīrīts polisaharīds no AC) palielina kaulu veidošanos. minerālu blīvumu (KMB), uzlabo augšstilba kaula biomehāniskos rādītājus OVX žurkām un regulē trabekulārā kaula mikroarhitektūru pēc nepārtrauktas ievadīšanas gandrīz 3 mēnešus. Tikmēr ABPB-3 var paaugstināt arī osteokalcīna (OCN) [13], kaulu glutamāta proteīna (BGP) un urīna dezoksipiridinola (DPD) līmeni [15]. In vitro eksperimentā polisaharīdi no CB (CBP) un jauns homogēns heteropolisaharīds COP70–3 no CO palielināja sārmainās fosfatāzes (ALP) aktivitāti un uzlaboja mineralizācijas ātrumu [12] [16]. Cits attīrīts polisaharīds COP90–1 no CO veicināja primārā peles OB proliferāciju un diferenciāciju [17]. Turklāt divi jauni polisaharīdi ABW50-1 un ABPB-3 no AC ievērojami palielināja kaulu masu GIOP zebrafish modeļos [18] [13]. CD (CDP) polisaharīdi ievērojami uzlaboja kaulu histopatoloģiskos bojājumus un veicināja jauna kaula veidošanos SAMP6 pelēm [45].

Astragali Radix (AS, "Huang qi"), Angelica sinensis (Oliv.) Diels (AN, "Dang Gui") un Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz. (HP, "Hong qi") ir ķīniešu ārstniecības augi, kas "papildina cji un baro asinis". Ir ziņots, ka AS polisaharīdi (ASP) spēj novērst kaulu masas samazināšanos, palielināt seruma ALP un BGP, kā arī regulēt augšstilba kaula biomehāniskos rādītājus OVX pelēm un Dex izraisītas un stresa izraisītas osteoporozes žurkām atkarībā no devas. veidā [20,21]. AN (ANP) polisaharīdi palielināja trabekulu skaitu un veicināja kaulu bojājumu atjaunošanos 2. tipa diabēta žurkām. In vivo pētījumā 40 mg/l ASP palielināja kalcija mezgliņu skaitu un ALP aktivitāti BMSC, ko izraisīja 25,5 mmol/l glikoze [22]. Šķiet, ka ANP un HP (HPP) polisaharīdi uzlabo OB proliferāciju un uzlabo ALP aktivitāti atkarībā no devas [23, 24].

Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute (RP, "Huang Jing") un Dendrobium officinale Kimura et Migo (DO, "Tie pi shi hu") ir ķīniešu ārstniecības augi, kas "baro Iņ". In vivo pētījumi ir parādījuši, ka RP (RPP) polisaharīdi var ievērojami palielināt visu KMB un uzlabot kaulu trabekulāro mikrostruktūru OVX žurkām pēc nepārtrauktas ievadīšanas [25, 26], kā arī var uzlabot simptomus osteoporozes lūzumu modelī [27]. DO polisaharīdi (DOP) novērsa trabekulārās mikrostrukturālās degradāciju un uzlaboja BS/TV, Tb. N, un Tb.Sp vecuma izraisītas osteoporozes modeļa samazināšanās [28]. Tāpat ikdienas polisaharīdu ievadīšana no Gastrodia elata Bl. (GA, "Tian ma") un Saposhnikovia divaricata (Turcz.) Schischk. (SA, "Fang Feng") arī palielināja KMB [29,30] un seruma Ca2 plus, Mg2 plus un P2− līmeni [31] OVX modelī.

cistanche tubolosa priekšrocības

2.2. Polisaharīdi, kas iegūti no ķīniešu ārstniecības augu lapām

Epimedium brevicornum Maxim (EB, "Yin Yang Huo") ir ļoti populāra lapa, ko ķīniešu medicīnā tūkstošiem gadu tradicionāli izmanto kaulu slimību un dzimumdziedzeru disfunkcijas ārstēšanai. EB varētu atvieglot pēcmenopauzes simptomus un kavēt osteoporozi un citas kaulu zuduma slimības. Nesenais in vitro pētījums norādīja, ka EB polisaharīds (EBP) var stimulēt un uzlabot deksametazona izraisīto OB šūnu proliferāciju un diferenciāciju [32].

Hairyvein Agrimonia Herb and Bud (AP, "Xian he cao") pieder Rosaceae un tiek izmantota kā ķīniešu medicīna diabēta un aritmijas ārstēšanai. No AP tika izolēts ūdenī šķīstošs polisaharīds (APP-AW), un trīs APP-AW sulfātie atvasinājumi (S1, S2 un S3) varēja inhibēt apoptozi deksametazona izraisītā OB modelī [33].

2.3. Polisaharīdi, kas iegūti no ķīniešu ārstniecības augu sēnēm un sēnēm

Poria cocos (Schw.) Wolf ķīniešu medicīna. (PO, "Fu ling") kopš seniem gadiem ir plaši izmantots ikdienas uzturā un medicīnā Ķīnā un citās Āzijas valstīs. Kā klasisks antioksidants PO nesen uzrādīja priekšrocības stenokardijas, hipertensijas un kaulu metabolisma ārstēšanā. PO polisaharīds (POP) ir aktīvs un primārais savienojums, kas iegūts no PO. In vivo pētījums liecināja, ka POP ārstēšana no devas atkarīgā veidā traucēja RANKL izraisītu OC veidošanos RAW264.7 un BMMS šūnās un vājināja rezorbcijas aktivitāti [34].

Polystictus versicolor (L.) Fr. (TV, "Yun Zhi") ir viena no populārākajām Coriolus Versicolor(L. ex Fr.) Quel ārstniecības sēnēm, pateicoties tās dažādajām bioloģiski aktīvajām sastāvdaļām. Ir pierādīts, ka TV polisaharopeptīdiem (TVP) ir imūnregulējošas funkcijas normālām un I tipa cukura diabēta (DM) žurkām. Nesenais pētījums parādīja, ka TVP bija efektīva osteoporozes ārstēšana žurkām ar cukura diabētu. Salīdzinot ar modeļu grupu, TVP mazināja DM izraisītu kaulu pasliktināšanos, ko noteica, palielinot proksimālā stilba kaula kaula tilpumu, trabekulāro skaitu un augšstilba kaula stiprumu (11 procenti maksimālā slodze, 22 procenti stīvuma un 14 procenti modulis) un samazina augšstilba garozas porainību par 25 procentiem [35].

2.4. Polisaharīdi, kas iegūti no citiem ķīniešu ārstniecības augiem

Lycium chinense Miller (LY, "Gou qi"), kas pieder Lycium barbarum L., ir plaši izplatīts Ķīnas ziemeļrietumos, un ir reģistrēts, ka tā augļiem ir nozīme pēcmenopauzes metabolismā. Pēcmenopauzes estrogēnu deficīta izraisītas osteoporozes un deksametazona izraisītas osteoporozes grauzēju modeļi ir parādījuši, ka LYP varētu nodrošināt efektīvu osteoporozes ārstēšanu. In vivo pētījumi ir parādījuši, ka LY polisaharīds (LYP) ievērojami palielinājās

jostas KMB un augšstilba kaula sausais svars OVX žurkām pēc 12 nedēļu ārstēšanas uzlaboja trabekulāro kaulu struktūru un samazināja lakunālo uzsūkšanos [24]. Turklāt LYP palielināja arī kalcija līmeni asinīs, ALP saturu un KMB glikokortikoīdu izraisītas osteoporozes žurkām [36].

Carthamus Flos (SF, "Hong Hua") no Carthamus tinctorius L. ir izmantots kā ķīniešu medicīna insulta un koronāro sirds slimību ārstēšanai. Mūsdienu farmakoloģiskie eksperimenti arī ir parādījuši, ka no SF (SFP) izolētajiem polisaharīdiem ir potenciāla terapeitiskā vērtība nepilnīgas osteoģenēzes un osteoporozes ārstēšanā. In vitro pētījumi parādīja, ka SFP var no devas atkarīgi uzlabot primārā OB proliferāciju un mineralizāciju un ka šo uzlabošanos papildināja paaugstināta ALP aktivitāte un kolagēna sintēzes ekspresija [37].

3. Mehānisms, ar kuru polisaharīdi uzlabo kaulu homeostāzi, regulējot OB un OC

3.1. Mehānisms, ar kuru polisaharīdi veicina osteoblastu izraisītu kaulu veidošanos

OB iziet četrus kaulu veidošanās posmus, tostarp osteoblastu proliferāciju, ekstracelulārās matricas nobriešanu, ekstracelulārās matricas mineralizāciju un osteoblastu apoptozi. Daudzi faktori, piemēram, signalizācijas ceļi un transkripcijas faktori, var regulēt šos posmus un galu galā regulēt kaulu veidošanos. Šeit mēs apkopojam transkripcijas faktorus un signalizācijas ceļus, ar kuriem polisaharīdi ietekmē kaulu veidošanos OB. OB-mediētās kaulu veidošanās un OB funkcijas polisaharīdu regulēšanas mehānismi, kas ir iesaistīti mūsu pētījumos, ir parādīti 1. 1. un 2.

1. attēls. Mūsu pētījumos iesaistītie osteoporozes mehānismu kopsavilkums. Veicināt (→), kavēt (⊥). BMSC Wnt proteīnu saistīšanās ar membrānu piesaistītiem frizzle receptoriem un LRP5/6 kopreceptoru ierosina Axin1 kompleksu, kavē -katenīna ubikvitināciju un degradāciju un paātrina tā pārvietošanos kodolā [38]. Šis kodolkatenīns saistās ar T-šūnu faktora/limfoīdus pastiprinošo faktoru saimes transkripcijas faktoru (TCF/LEF) locekļus un aktivizē tos, aktivizē pakārtotos mērķa gēnus, piemēram, Runx2 un Osterix (Osx), tādējādi veicinot paaugstināšanu. OB diferenciācijai un izplatīšanai [32]. DKK-1 kavē Wnt saistīšanos ar frizzled receptoriem un LRP5/6, tiek bloķēts wnt/-catenin signalizācijas ceļš. OB kaulu morfoģenētiskās olbaltumvielas (BMP) saistās ar BMP receptoru (BMPR), aktivizē SMAD1/5/8 proteīnus, kas nonāk kodolā, pēc tam regulē RUNX2 gēna ekspresiju. Runx2 var apvienoties ar kodolu saistošo faktoru, veidojot heterologu dimēra struktūru un pēc tam saistīties ar DNS, izraisot ar kaulu veidošanos saistītu gēnu, piemēram, Osx, kaulu glutamāta proteīna (BGP) un ALP, ekspresiju. PIP3, ko ražo PI3K aktivācija, saistās ar PH domēnu Akt N galā, pārvieto Akt uz plazmas membrānu, kas katalizē Akt ser473 un Thr308 vietu fosforilēšanos. Pēc Akt aktivācijas tas veicina bax-2, kaspāzes 3 pakārtoto proapoptotisko faktoru ekspresiju un inhibē BCL-2 antiapoptotisko faktoru. Pre-OC, IL-1, IL-6 un TNF-aktīvais NF-κB, kas uzlabo NF-κB translokāciju kodolā, kas izraisa diferenciāciju no pirmsOC uz OC. OC gadījumā IL-6 saistās ar interleikīna 6 receptoriem (IL-6R), TNF- ar TNF receptoriem (TNFR), RANKL saistās ar RANK un tālāk piesaista ar TNFR saistītus faktorus (TRAF) lai uzsāktu pakārtotās signālu kaskādes, tostarp NF-κB fosforilāciju, p38 fosforilāciju, JNK un ERK1/2. RANKL-RANK signālu gala rezultāts ir osteoklastu transkripcijas faktoru, piemēram, NF-κB, aktivatora proteīna 1 (AP{) aktivizēšana. {55}}), proto-onkogēna proteīns (FOS) un aktivēto T-šūnu aktivētais kodolfaktors (NFATc1). NFATc1 izraisīja osteoklastu specifisko gēnu, piemēram, tartrātu rezistentās skābes fosfatāzes (TRAP) un katepsīna K (Ctsk) ekspresiju, kas izraisa diferenciāciju un veicina OC nobriešanu.

2. att. Polisaharīdu kopsavilkums un iespējamie mehānismi, kas ir iesaistīti osteoporozes ārstēšanā. ĀKK: polisaharīds no Achyranthes bidentata Blume; ASP: polisaharīds no Astragali Radix; ANP: polisaharīds no Angelica Sinensis (Oliv.) Diels; APP: polisaharīds no Hairyvein Agrimonia Herb and Bud; COP: polisaharīds no Curculigo orchioides Gaertn; CYP: polisaharīds no Cynomorium songaricum Rupr; CDP: polisaharīds no Cistanche deserticola Ma; CBP: polisaharīds no Cibotium barometz (L.) J. Sm; DOP: polisaharīds no Dendrobium officinale Kimura et Migo; EBP: polisaharīds no Epimedium brevicornum Maxim; WSS25: polisaharīds no Gastrodia elata Bl.; HPP: polisaharīds no Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz.; LYP: polisaharīds no Lycium chinense Miller; MOP: polisaharīds no Morinda Officinalis How; POP: polisaharīds no Poria cocos (Schw.) Wolf.; RPP: polisaharīds no Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute; SAP: polisaharīds no Sap oshnikovia divaricata (Turcz.) Schischk.; SFP: polisaharīds no Carthami Flos.; TVP: polisaharīds no Polystictus Versicolor (L.) Fr.

3.1.1. Transkripcijas faktori

BMSC osteogēno diferenciāciju regulē dažādi transkripcijas faktori, piemēram, ar Runtu saistītais transkripcijas faktors 2 / kodols saistošais faktors 1 (Runx2 / Cbfa1) un osterix. Cbf 1, kas pazīstams arī kā poliomavīrusu pastiprinātāju saistošais proteīns 2A (PEBP2 A) vai akūtas mieloleikozes faktors 3 (AML3), ir runt strukturālo gēnu saimes transkripcijas faktors. Osterix, kritisks faktors, kas kontrolē pakārtotos mērķus kaulu veidošanā, ir svarīgs OB diferenciācijas regulators un ir agrākais un specifiskākais OB diferenciācijas marķieris.

MOP mediēta BMSC seruma iejaukšanās 14 dienas pārregulēja Cbf 1 mRNS ekspresiju un veicināja osteogēno diferenciāciju [39]. Cits pētījums parādīja, ka Cbf 1 mRNS ekspresija žurku kalvārijas OB tika paaugstināta pēc apstrādes ar Morinda Officinalis ūdens ekstraktu un MOP saturošu serumu 72 stundas, un MOP iedarbība bija labāka nekā ūdens ekstrakta iedarbība. no Morinda Officinalis [40]. MOP, kas 30 dienas tika ievadīts OVX osteoporozes žurkām, palielināja stilba kaula gēnu Cbf 1 un DMP1 ekspresiju [10]. Jauns inulīna fruktāns MOW90-1, kas izolēts no MO90, regulēja Runx2 un Osterix ekspresiju un veicināja MC3T3-E1 šūnu proliferāciju, diferenciāciju un mineralizāciju [14].

Nesenā in vitro pētījumā tika novērtēta HPP ietekme uz MC3T3-E1 osteoblastisko šūnu osteogēno diferenciāciju un konstatēts, ka HPP no devas atkarīgā veidā regulēja ALP aktivitāti un palielināja Runx2 un Osterix ekspresiju un transkripcijas aktivitāti. divi OB diferenciācijas galvenie gēni [24]. Liao et al atklāja, ka ANP var ievērojami paaugstināt CyclinD1, Runx2 un Osterix mRNS ekspresiju [22, 23]. ASP arī palielināja CyclinD1 ekspresiju un veicināja proliferāciju [41].

3.1.2. Wnt/-catenin signalizācijas ceļš

Wnt / -catenin signalizācijas ceļam ir svarīga loma BMSC pašatjaunošanās, virziena diferenciācijas, preosteoblastu proliferācijas, OB veidošanās un apoptozes procesā. OB diferenciācijas veicināšanas procesā Wnt kontrolē OB diferenciācijas gēnus, regulējot -katenīna līmeni BMSC. Aktivizētā Wnt signalizācija varētu veicināt -katenīna agregāciju, izraisot OB diferenciāciju un kaulu veidošanos. Wnt3a un Wnt10b ekspresija BMSC var aktivizēt Wnt / -catenin signalizācijas ceļu un veicināt BMSC izplatīšanos [42]. DKK-1 ir Wnt signālu ceļa inhibitors, kavē kaulu veidošanos un izraisa osteoporozi, savukārt DKK-1 antagonizācija var palielināt kaulu masu [43].

MOP palielināja OB proliferācijas ātrumu in vitro, palielināja ALP aktivitāti un pazemināja DKK-1 olbaltumvielu ekspresiju [44]. Turpmāka CDP anti-osteoporozes iedarbības molekulāro mehānismu izpēte in vivo liecina, ka kaulu deģenerācijas pavājināšanās ir saistīta ar Wnt/-catenin signalizācijas ceļa aktivizēšanu [45]. RPP iejaukšanās uzlaboja BMSC ALP aktivitāti no devas atkarīgā veidā, ievērojami uzlaboja šūnu mineralizācijas spēju, ievērojami palielināja ALP, Runx2 un Osteocalcin gēnu ekspresiju BMSC, ievērojami regulēja -katenīna ekspresiju un veicināja. augstā TCF saistīšanās vietu ekspresija. Mehānisms var būt saistīts ar Wnt/-catenin signalizācijas ceļa aktivizēšanu un BMSC diferenciācijas veicināšanu OB [46], taču RPP neietekmēja BMP ceļu. Rezultāti arī parādīja, ka RPP veicināja OB diferenciāciju un mineralizāciju, regulējot ERK/GSK-3/-katenīna signalizācijas ceļu [47]. Li et al. atklāja, ka BMP9 ir tiešs miR-152 mērķis, un ASP var pazemināt miR- 152 izpausmes un veicināt BMP9 augšupregulāciju, tādējādi aktivizējot PI3K/AKT un Wnt/-catenin ceļa signālu pārraidi BMSC [ 41]. ASP mazināja oksidatīvā stresa izraisīto osteoporozi, regulējot FoxO3a/Wnt2/-catenin signalizācijas ceļu [48]. LYP mediēts serums aktivizē ar Wnt signalizācijas ceļu saistītu proteīnu ekspresiju - katenīns un Wnt10b veicina BMSC diferenciāciju par OB un palielina mineralizētos mezgliņus [49].

cistanche tubolosa ekstrakts: ārstē diabēta slimības

3.1.3. BMP/SMAD/RUNX2 signalizācijas ceļš

BMP / SMAD signalizācijas ceļam ir svarīga loma kaulu veidošanās gēnu transkripcijas aktivizēšanā. Kaulu morfoģenētiskais proteīns II (BMP2), kas ir TGF-superģimenes loceklis, ir ļoti izteikts OB un regulē diferenciāciju gan in vitro, gan in vivo [50]. BMP saistās ar heterodimēriem receptoriem, lai aktivizētu SMAD proteīnus, kas tieši vai caur Runx2 transaktivē osteoklastogēnos gēnus [51]. Runx2 ir BMP2/Smad signāla transdukcijas mehānisma pakārtotais mērķa gēns un transkripcijas faktors, kas nepieciešams osteoblastoģenēzei. Runx2 var apvienoties ar kodolu saistošo faktoru, veidojot heterologu dimēra struktūru un pēc tam saistīties ar DNS, izraisot ar kaulu veidošanos saistītu gēnu, piemēram, COL-І, BGP un ALP, ekspresiju.

Huang et al izolēja divus jaunus polisaharīdus, CBP70-1-1 un CBP70-1-2, no Cibotium barometz sakneņiem un atklāja, ka tie varētu veicināt OB proliferāciju zemā koncentrācijā. CBP70-1-1 pie 3,93 un 7.86 μM un CBP70–1-2 pie 1,73 un 6,92 μM ievērojami palielināja ALP aktivitāti un mineralizēja mezgliņus MC3T3-E1 šūnās. Turklāt CBP70-1-2 palielināja BMP2 ekspresiju un transkripcijas aktivitāti, un palielinātā BMP2 ekspresija pēc tam stimulēja pakārtoto gēnu Smad1. Tiek palielināta Smad1 fosforilēšanās, kas vēl vairāk stimulē osteogēno marķiera gēnu Runx2, lai veicinātu kaulu veidošanos [50].

Cits pētījums parādīja, ka CEP var uzlabot kaulu informāciju, regulējot BMP2 / Smad1 un Smad5 / Runx2 proteīnu ekspresiju [52]. Chen et al atklāja, ka Gastrodia elata Bl. polisaharīds WSS25 varētu kavēt BMP2 / Smad1 ceļu ekspresiju un kavēt osteoklastisko diferenciāciju [29]. RPP veicināja kaulu veidošanos OVX žurkām, palielinot ALP, OPG un BGP līmeni un BMP2 olbaltumvielu ekspresiju [26]. APP uzlaboja ALP aktivitāti, veicināja OB proliferāciju un diferenciāciju un palielināja OB diferenciācijas marķieru proteīnus BMP2, Runx2, Osterix un Osteocalcin. Molekulārais mehānisms bija saistīts ar pastiprinātu miR-70 ekspresiju [53] un Wnt/-catenin signalizācijas ceļa regulēšanu [54].

3.1.4. Antiapoptozes mediēti ceļi

Apoptozei, ieprogrammētas šūnu nāves formai, ir galvenā loma audu homeostāzē, un apoptozes atcelšana ir saistīta ar daudziem patoloģiskiem stāvokļiem [55]. Bcl-2 saimes proteīniem ir vai nu pro-, vai antiapoptotiskas aktivitātes, un tie regulē mitohondriju apoptozes ceļu, kontrolējot mitohondriju ārējās membrānas caurlaidību (MOMP). MOMP ir galvenais notikums iekšējā apoptotiskā ceļā. Bakss, kas piedalās MOMP veidošanā, noved pie mitohondriju starpmembrānu telpas satura izdalīšanās citoplazmā. Atbrīvotais citohroms c saistās ar citozola proteīnu, kas satur kaspāzes vervēšanas domēnu (CARD), veidojot apoptosomu un pēc tam piesaistot vairākas procaspāzes-9 molekulas, beidzot aktivizējot pakārtotās izpildītāja kaspāzes, piemēram, kaspāzes-3. Bcl-2 anti-apoptotiskie proteīni bloķē šūnu nāvi, novēršot Bax aktivāciju un homo-oligomerizāciju [56]. Turklāt Bax proteīnu regulē fosforilēšana no Akt atkarīgā veidā, un šis fosforilācijas notikums kavē Bax ietekmi uz mitohondrijiem, saglabājot to citoplazmā [57].

Glikokortikoīdus plaši izmanto, lai ārstētu iekaisuma slimības, un tie izraisa aptuveni 30% OB šūnu apoptozi pacientiem ar osteoporozi, ko izraisa pārmērīga glikokortikoīdu lietošana. Ūdenī šķīstošs polisaharīds (APP-AW) tika izolēts no Agrimonia pilosa, un trīs sulfāti atvasinājumi (S1, S2 un S3) no APP-AW inhibēja apoptozi deksametazona izraisītā OB modelī [33], mainīja Bax pieaugumu. , citohroma un kaspāzes-3 un samazināta Bcl-2 un c-Myc proteīna ekspresija MC3T3-E1 šūnās. In vitro pētījums parādīja, ka MOP inhibē OB apoptozi, ko izraisa all-trans-retīnskābe [58]. Šķiet, ka SFP aizsargā OB šūnas no deksametazona izraisītas apoptozes, iespējams, pateicoties tā ietekmei uz kaspāzes -3 aktivācijas un PARP šķelšanās novēršanu [37]. EBP ir pārregulējis Bcl-xl un Bcl-2 ekspresiju un samazinājis Bax un kaspāzes-3 ekspresiju, izmantojot PI3K/Akt/mTOR signalizācijas ceļu deksametazona izraisītā OB [32].

3.1.5. Oksidatīvā stresa izraisīti ceļi

Oksidatīvā stresa reakcijas pastiprināšanās novecošanas laikā var būt svarīgs faktors, kas izraisa osteoporozi. Oksidatīvais stress ir patoloģisks stāvoklis, kas nozīmē reaktīvo skābekļa sugu (ROS) pārprodukciju apstākļos, kad to izvadīšana ir samazināta. Kā oksidatīvo bojājumu indikators un regulators ir ar kodolfaktoru eritroīdo 2- saistītais faktors 2 (Nrf2)/hēma oksigenāzes 1 (HO-1) ceļš, kas aizsargā pret oksidatīviem bojājumiem un šūnu nāvi. pētniecībā daudzu gadu garumā. In vivo pētījums parādīja, ka DOP var glābt H2O2- izraisīto BMSC diferenciācijas likteni un palielināt Nrf2, HO-1 un Nqo1 ekspresiju [28].

3.1.6. Veicina kaulam specifisku matricu un kaulu mineralizāciju

Kaulu sialoproteīns (BSP), osteopontīns un osteokalcīns ir nobrieduša OB fenotipiski marķieri un svarīgi matricas mineralizācijas marķieri. Osteopontīnu izdala OB un piedalās kaulu matricas mineralizācijā, kas var apvienoties ar hidroksiapatītu caur reģionu, kas bagāts ar asparagīnskābi, un piedalās kaulu matricas mineralizācijā. BSP, galvenais ārpusšūnu nekolagēna matricas proteīns kaulu audos, kas lokalizēts mineralizētajā matricā, var veicināt hidroksiapatīta mineralizācijas kodolu veidošanos in vitro un palielināt kalcija iekļaušanu un mezgliņu veidošanos. Osteokalcīns, ko ražo un izdala gandrīz tikai OB, saistās ar Ca2 plus un ir atbildīgs par kaulu matricas mineralizāciju [59].

MOP (50 ug⋅mL-1) veicināja MC3T3-E1 šūnu proliferāciju, veicināja 1. tipa kolagēna (COL-І) un osteokalcīna sekrēciju un pastiprināja ALP aktivitāti [60]. RPP uzlaboja osteoporozes lūzumu biomehāniskās īpašības un KMB žurkām, samazinot kaulu ALP, TRAPa un TNF- saturu žurku osteoporozes gadījumā [25] un paaugstinot ALP, OPG un BGP līmeni un BMP2 proteīnu ekspresiju [25]. 26]. Attīrīts polisaharīds ABW70-1, kas izolēts no radix achyranthis bidentatae, veicināja MC3T3-E1 šūnu proliferāciju, palielināja ALP aktivitāti, minerālu mezgliņu veidošanos un Osterix, Osteocalcin un BSP gēnu ekspresiju, kā arī veicināja osteogēna diferenciācija [8].

Cistanche tubulosa labvēlīgi ietekmē kaulus

3.2. Mehānisms, ar kuru polisaharīdi kavē osteoklastu izraisītu kaulu rezorbciju

Kaulu rezorbcija ir aktivētās OC un kaula matricas mijiedarbības rezultāts. OC loma kaulu rezorbcijā ietver galvenokārt četrus posmus: osteoklastu adhēziju un polarizāciju, kaulu rezorbcijas mikrovides paskābināšanos, kaulu matricas degradāciju un endocitozes transportu. Osteoklastu adhēzijas un polarizācijas procesā osteoklastu prekursori tiek piesaistīti kaula virsmai integrīna iedarbībā un diferencējas par OC, ko stimulē M-CSF, RANKL un citokīni. Šajā procesā diferenciāciju var veicināt arī transkripcijas faktori un citokīni, piemēram, IL-1 un IL-6. Pēc tam OC ģenerē skābu mikrovidi starp šūnu un kaula virsmu [61], un nobrieduši OC izdala dažādus enzīmus, tostarp proteīna kināzi K, matricas metaloproteināzes (MMP) un tartrātu rezistento skābo fosfatāzi [62], lai noārdās. kaulu matrica. Mūsu pētījumos iesaistītie osteoklastu mediētās kaulu rezorbcijas un OC funkcijas polisaharīdu regulēšanas mehānismi ir parādīti 1. 1. un 2.

3.2.1. Transkripcijas faktori

OC diferenciāciju regulē dažādi transkripcijas faktori. Osteoklastoģenēzes laikā NFATc1, kas pieder pie NFAT transkripcijas virsdzimtas, parasti tiek uzskatīts par būtisku transkripcijas faktoru, kas regulē RANKL izraisītu osteoklastogēno gēnu ekspresiju [63]. NFATc1 ir augšējais kodola transkripcijas faktors, kam ir galvenā loma daudzu osteoklastu specifisko gēnu ekspresijas regulēšanā [64], piemēram, pret tartrātu rezistentā skābā fosfatāze (TRAP), 3- integrīns, katepsīns K (Ctsk), un MMP-9, kas ir iesaistīti osteoklastu diferenciācijas, saplūšanas un aktivācijas regulēšanā. Tikmēr Ctsk un MMP-9 noārda organisko kaulu matricu un veicina kaulu rezorbcijas aktivitāti [65].

In vivo pētījums parādīja, ka WSS25 (GAP) var kavēt osteoklastu diferenciāciju agrīnā stadijā un kavēt osteoklastu veidošanās specifisko gēnu TRAP, NFATc1, MMP-9 un CtsK ekspresiju RANKL inducētās RAW264.7 šūnās. no devas atkarīgā veidā [29]. Turpmākajos pētījumos atklājās, ka WSS25 molekulārais mehānisms osteoklastu veidošanā bija BMP2/Smad1 ceļa ekspresijas kavēšana [29]. RPP no devas atkarīgā veidā samazināja osteoklastisko aktivitāti, tostarp samazinātu TRAP, MMP-9, CtsK un NFATc1 ekspresiju RANKL inducētās RAW264.7 šūnās [66]. Turklāt RPP pazemināja miR-1224 ekspresiju un galveno mērķa molekulu Limd1 Hippo signālu ceļā kaulu smadzenēs iegūtos makrofāgos (BMM) [67]. Turklāt in vitro pētījums parādīja, ka CDP inhibēja RANKL izraisītu osteoklastu diferenciāciju no BMM un nomāca osteoklastu saplūšanu, inhibējot hidroksiapatīta rezorbcijas aktivitāti un pazeminot NFATC1, MMP9, Ctsk un TRAP osteoklastu marķiera mRNS līmeni [19]. Citā pētījumā ziņots, ka RPP arī pazemināja specifisku gēnu, tostarp TRAP, MMP-9, CtsK un NFATc1, ekspresiju OC veidošanās laikā [66].

3.3.2. OPG/RANKL/RANK signalizācijas ceļš

OPG/RANKL/RANK asu sistēma ir galvenais faktors osteoklastu diferenciācijas un kaulu rezorbcijas regulēšanā [68]. Rankam, kas pazīstams arī kā TNFR superģimenes loceklis 11a, ir izšķiroša nozīme osteoklastoģenēzē. RANKL saistās ar rangu un tālāk pieņem darbā ar TNFR saistītus faktorus, lai uzsāktu pakārtotās signalizācijas kaskādes, tostarp p38, JNK un ERK. RANKL-RANK signālu galīgais rezultāts ir osteoklastu transkripcijas faktoru, piemēram, NF-κB, aktivatora proteīna 1 (AP- 1), cikliskā adenozīna monofosfāta atbildes elementu saistošā proteīna (CREB) un aktivētā t-kodola aktivācija. faktors-1 (NFATc1), kas visi inducē osteoklastu marķieru, piemēram, TRAP, 3 integrīna un CtsK, ekspresiju [69]. OPG ir TNF receptoru virsģimenes loceklis un ir pazīstams arī kā osteoklastoģenēzes inhibējošais faktors (OCIF), kas var konkurētspējīgi antagonizēt RANKL, tādējādi kavējot OC diferenciāciju [70].

No ĀKK devas atkarīgi palielināti seruma OC un BAP kaulu veidošanās marķieri un samazināti seruma TPACP5b, NTX un CTX kaulu rezorbcijas marķieri OVX žurkām, un mehānisms var būt saistīts ar OPG un RANK proteīna ekspresijas palielināšanos kaulu smadzeņu audos un RANKL ekspresijas samazināšanās, tādējādi kavējot kaulu rezorbciju [7]. Turklāt ACP inhibēja RANKL izraisītu MAPK ceļa fosforilāciju [71]. CYP [15] palielināja OPG līmeni serumā un samazināja RANKL un RANKL/OPG attiecību OVX osteoporozes modeļa žurkām. ASP paaugstināja OPG līmeni serumā, samazināja RANKL un RANKL/OPG attiecību, kā arī būtiski samazināja TNF- un IL-2 līmeni, kā rezultātā tika kavēta osteoklastu diferenciācijas aktivitāte [20,21].

3.3.3. ERK/JNK signalizācijas ceļš

ERK/JNK signalizācijas ceļš ir iesaistīts šūnu proliferācijā un diferenciācijā, un fosforilācijas aktivizētais ERK1/2 pārvietojas no citoplazmas uz kodolu, kas mediē AP-1, c-Fos un c-Jun transkripcijas aktivāciju. un veicina OC izplatīšanos un diferenciāciju. P38, ERK un JNK pazemināta regulēšana inhibēja NFAcT1 un c-Fos ekspresiju RANKL izraisītā osteoklastoģenēzē. Ārstēšana ar ERK vai JNK inhibitoriem ievērojami samazināja OC un IL{11}} veidošanos [72]. Potenciālie POP mehānismi osteoklastoģenēzē tika saskaņoti ar JNK un ERK signalizācijas ceļiem (nomākta ERK1/2 fosforilācija, STAT3 un JNK1/2 ekspresija) [34]. Lai apstiprinātu efektīvu osteoporozes ārstēšanu, ir nepieciešami turpmāki pētījumi in vivo.

3.3.4. Regulēti iekaisuma faktori

Daudzi iekaisuma faktori veicina OC diferenciāciju, mediējot RANKL ekspresiju [73]. TNF- ir spēcīgs kaulu rezorbcijas induktors, un tam ir svarīga loma kaulu metabolismā, kas var tieši izraisīt OC veidošanos no OC prekursoriem M-CSF klātbūtnē vai bez RANKL, aktivizējot NF-κB signālu pārraidi [74] un izraisīt RANK ekspresiju OC prekursoros [75]. Iekaisuma veicinošais citokīns IL-1 ir spēcīgs OC diferenciācijas un kaulu rezorbcijas stimulators, inducējot RANKL ekspresiju [76]. IL-6 inducē osteoklastoģenēzi un OC aktivāciju, inducējot RANKL ekspresiju OB un stromas šūnās [77].

Zhu et al. atklāja, ka MOP samazināja seruma IL{0}} un TNF ekspresijas līmeni [10]. Ren et al. norādīja, ka LYP ievadīšana 90 dienas ievērojami samazināja IL-6 saturu serumā [78]. ASP ir aizsargājoša iedarbība uz kaulu zudumu OVX pelēm, ievērojami samazinot TNF koncentrāciju un kavējot osteoklastoģenēzi [20]. Pēc ārstēšanas ar ASP paaugstinātais TNF- un IL-2 līmenis deksametazona izraisītas osteoporozes žurku modelī bija ievērojami samazināts, un pretiekaisuma iedarbība bija saistīta ar zarnu floras regulēšanu [21]. SA polisaharīda (SAP) ievadīšana 70 dienas būtiski samazināja IL-6 un TNF- līmeni serumā [30,31]. Citi ziņoja, ka RPP var kavēt kaulu rezorbciju, samazinot TRAPa un seruma IL-1, IL-6 un TNF- saturu žurkām ar osteoporozi [25,27].

Cistanche tubulosa pret osteoporozi

4. Secinājumi

Visbeidzot, in vivo un in vitro eksperimenti ir parādījuši, ka polisaharīdiem piemīt īpašības pēcmenopauzes osteoporozes, senils osteoporozes un glikokortikoīdu izraisītas sekundāras osteoporozes, īpaši pēcmenopauzes osteoporozes, ārstēšanai, veicinot OB diferenciāciju un aktivitāti un samazinot OC diferenciāciju un aktivitāti. Mehānismi, ar kuriem polisaharīdi uzlabo kaulu homeostāzi, galvenokārt ietver Wnt/-catenin signalizācijas ceļu, BMP/SMAD/RUNX2 signalizācijas ceļu, OPG/RANKL/RANK signalizācijas ceļu, ERK/JNK signālu ceļu, apoptozes ceļu un transkripcijas faktorus. Šis pārskats sniegs labāku izpratni par polisaharīdu anti-osteoporotisko iedarbību un signalizācijas ceļu modulāciju, kas ir noderīgs, lai nodrošinātu polisaharīdu teorētisko pamatu klīniskai lietošanai.

5. Nākotnes izredzes

Vairāki pētījumi nepārprotami pierādīja polisaharīdu labvēlīgo ietekmi uz osteoporozi in vitro un in vivo eksperimentos. Patlaban, lai gan nav ziņots par klīniskiem pētījumiem par osteoporozes ārstēšanu ar ķīniešu ārstniecības augu polisaharīdiem, ir izpētīti un novērtēti daudzi polisaharīdu klīniskie pielietojumi citu slimību, piemēram, audzēju [79], 2. tipa ārstēšanā. Diabēts [80]. Tostarp Poria kokosa polisaharīdu, Astragali Radix polisaharīdu un Lycium chinense Miller polisaharīdu ir apstiprinājusi CFDA kā izejvielas. Šajā rakstā apkopotajiem ķīniešu ārstniecības augiem ir sena vēsture kaulu slimību klīniskajā ārstēšanā, in vitro un in vivo eksperimenti arī liecina, ka no šiem augiem iegūtie polisaharīdi ietekmē osteoporozes pacientus. Tāpēc mēs uzskatām, ka turpmāki klīniskie pētījumi, lai apstiprinātu to anti-osteoporozes iedarbību, palīdzēs veicināt ķīniešu medicīnas augu polisaharīdu attīstību funkcionālos pārtikas produktos vai medikamentos.

Tomēr polisaharīdu izstrādes procesā no Ķīnas ārstniecības augiem ir vairāki punkti, kas jāapsver un jāturpina pētīt. Pirmkārt, polisaharīdiem piemīt lielas molekulmasas un sarežģītas struktūras īpašības, ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai izpētītu attiecības starp polisaharīdu bioloģisko aktivitāti un ķīmiskajām struktūrām.

Turklāt lielāka uzmanība jāpievērš polisaharīdu ietekmei uz kuņģa-zarnu trakta zarnu floru. Polisaharīdus raksturo to zemā biopieejamība, kas ir atkarīga no degradācijas, kas notiek pirmā loka metabolisma un uzsūkšanās no kuņģa-zarnu trakta līmenī [81]. Daudzos pētījumos ir atklāts, ka kuņģa-zarnu trakts ir iesaistīts osteoporozes rašanās un attīstības procesā [82–84]. Joprojām nav skaidrs, vai un kā polisaharīdi piedalās kaulu metabolismā, regulējot zarnu floru, un tas var piedāvāt jaunu polisaharīdu stratēģiju osteoporozes ārstēšanai.

Pateicības

Pētniecisko darbu finansiāli atbalstīja Ķīnas Nacionālais zinātnes fonds (Nr. 82003977, 81803760, 82004022), Džedzjanas provinces izcilo jauno talantu fonda tradicionālās ķīniešu medicīnas projekts (Nr. 2020ZQ011) un galvenie tradicionālās ķīniešu medicīnas projekti. Džedzjanas province (2018ZY003), Džedzjanas provinces sabiedrības labklājības pētniecības pamatprogramma (LGF20H060006), Džedzjanas provinces Medicīnas un veselības zinātnes un tehnoloģiju programma (2020KY507).

Ķīniešu ārstniecības augs{0}}Cistanche, ir labs pret osteoporozi

No: "Ķīnas ārstniecības augu polisaharīdu priekšrocības un mehānismi pretosteoporozes terapijā"Shan shan Lei a, et al.

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