Kinų vaistinių žolelių polisacharidų nauda ir mechanizmai, skirti gydyti nuo osteoporozės

Kontaktai: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 El. paštas: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 * Medicinos skyrius, Džedziango tradicinės kinų medicinos akademija, Hangdžou, Džedziangas 310007, PR, Kinija
b * Saugos vertinimo centras, Hangdžou medicinos koledžas, Hangdžou, Džedziangas 310053, PR Kinija
c * Džedziango technologijos universitetas, Hangdžou, Džedziangas 310014, PR Kinija
d * Zhejiang Kinijos medicinos universitetas, Hangdžou, Zhejiang 310053, PR China

Abstraktus

Osteoporozė yra sisteminė metabolinė kaulų liga, kurios dažnis didėja. Kinijos vaistiniai augalai turi ilgą kaulų ligų gydymo istoriją. Polisacharidai yra svarbi kinų vaistažolių fitocheminių medžiagų kategorija, o jų nauda sveikatai padidino visuomenės susidomėjimą. Daugybė tyrimų parodė, kad polisacharidai pasižymi antiosteoporozės poveikiu, subalansuodami kaulų rezorbciją ir kaulų formavimąsi, tačiau išsamus poveikis ir mechanizmai nebuvo sistemingai apibendrinti. Atlikome išsamią literatūros apžvalgą, siekdami konsoliduoti 2000–2021 m. laikotarpio tyrimus, atlikdami elektronines paieškas PubMed, CNKI, VIP ir Wanfang duomenų bazėse. Iš viso polisacharidai iš 19 rūšių kiniškų vaistinių augalų 54 tyrimuose parodė kaulų homeostazę apsaugines savybes. In vivo ir in vitro eksperimentai parodė, kad polisacharidai turi savybių gydant pomenopauzinę osteoporozę, senatvinę osteoporozę ir gliukokortikoidų sukeltą antrinę osteoporozę, ypač pomenopauzinę osteoporozę. Be to, polisacharidai reguliuoja daugybę signalizacijos takų, tokių kaip Wnt/-catenin signalizacijos kelias, BMP/SMAD/RUNX2 signalizacijos kelias, OPG/RANKL/RANK signalizacijos kelias, apoptozės kelias ir transkripcijos faktoriai. homeostazė. Ši apžvalga leis geriau suprasti anti-osteoporozinį polisacharidų poveikį ir kartu vykstančius signalizacijos takų moduliavimus.

Raktiniai žodžiai:Polisacharidai, kiniškos vaistažolės, mechanizmai, kaulų homeostazė

Kinų vaistinė žolė{0}}Cistanche, tinka nuo osteoporozės

1. Įvadas

Osteoporozė yra sisteminė metabolinė kaulų liga, kuriai būdingas mikroarchitektūros pablogėjimas, maža kaulų masė ir padidėjusi lūžių rizika. 2018 m. Kinijos nacionalinės sveikatos komisijos atlikto pirmojo osteoporozės epidemiologinio tyrimo duomenimis, vyresnių nei 50 metų moterų osteoporozės paplitimas siekė 32,1 proc., o tarp vyresnių nei 65 metų moterų – 51,6 proc. Maždaug 10 milijonų vyresnių nei 50 metų žmonių Jungtinėse Valstijose serga osteoporoze, o 34 milijonams žmonių gresia ši liga. Jungtinėje Karalystėje 50 procentų vyresnių nei 50 metų moterų ir 20 procentų vyrų kenčia nuo osteoporozinių lūžių [1]. Trapūs lūžiai, kuriuos sukelia osteoporozė, gali padidinti sergamumą ir mirtingumą, o tai sukelia didžiulę socialinę naštą [2].

Gerai žinoma, kad kaulų homeostazės disbalansą sukelia daugiau osteoklastų sukeltos kaulų rezorbcijos, o ne dėl osteoblastų sukeliamo kaulų formavimosi dėl osteoporozės. Daugelis veiksnių lemia kaulų homeostazę, tačiau pagrindinis mechanizmas yra disbalansas tarp osteoblastų ir osteoklastų, įskaitant (i) sumažėjusią osteoblastų (OB) diferenciaciją ir aktyvumą, dėl kurio sumažėja kaulų nusėdimas; (ii) padidėjusi osteoklastų (OC) diferenciacija ir aktyvumas, dėl ko per didelė kaulų rezorbcija; ir iii) uždegimas ir oksidacinė būklė [3]. Be to, OB ir OC funkcijas reguliuoja įvairūs transkripcijos faktoriai ir signalizacijos keliai.

Kinijoje šimtus metų osteoporozei gydyti naudojamos kelios kiniškos vaistažolės, turinčios sąnarius palengvinančių, kaulus ir raumenis stiprinančių funkcijų. Polisacharidai yra vienas iš pagrindinių aktyvių daugelio Kinijos vaistinių augalų komponentų, tokių kaip Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute, Angelica sinensis (Oliv.) Diels ir Morinda Officinalis How. Tuo tarpu buvo įrodyta, kad polisacharidai atlieka daugybę funkcijų, tokių kaip antioksidantas [4], imunomoduliatorius [5] ir anti-nuovargis [6]. Iki šiol daugybė tyrimų parodė, kad polisacharidai, subalansuodami kaulų rezorbciją ir kaulų formavimąsi, turi antiosteoporozės poveikį, tačiau išsamus poveikis ir mechanizmai nebuvo sistemingai apibendrinti.

Šioje apžvalgoje iš viso surinkome 54 polisacharidų antiosteoporozės tyrimus nuo 2000 iki 2021 metų, o polisacharidai iš 19 rūšių kiniškų vaistinių augalų buvo ištirti. Šie tyrimai apėmė 25 in vivo eksperimentinius tyrimus ir 40 in vitro eksperimentų. Eksperimentinis gyvūnų modelis apėmė žiurkes, kurių kiaušialąstės pašalintos (OVX), SAMP6 peles ir gliukokortikoidų sukeltos osteoporozės (GIOP) zebrafish. MCET3-E1 ląstelės, BMSC, deksametazono sukeltos OB ir RANK sukeltos BMM ląstelių modeliai buvo plačiai naudojami in vitro eksperimentuose. Neapdorotų polisacharidų arba išgrynintų polisacharidų kovos su osteoporoze mechanizmai buvo sutelkti į OB arba OC proliferaciją, diferenciaciją, įskaitant transkripcijos faktorių ekspresiją, uždegiminius veiksnius, signalų kelius, tokius kaip Wnt/-catenin signalizacijos kelias, BMP/SMAD/RUNX2 signalizacijos kelias, OPG/RANKL/RANK signalizacijos kelias ir kt. Apžvelgėme 19 rūšių kiniškų vaistinių augalų polisacharidų antiosteoporozės poveikį ir mechanizmus ir apibendriname juos 1 lentelėje.

2. Polisacharidai, gauti iš kiniškų vaistinių žolelių nuo osteoporozės

Iš 19 rūšių žolelių 13/19 buvo iš šakniastiebių dalies, 1/19 iš žiedų, 2/19 iš lapų, 1/19 iš vaisinės dalies ir 2/19 iš grybų. Visi įrodymai, kad šių Kinijos vaistinių žolelių polisacharidai gerina kaulų homeostazę ir riboja kaulų retėjimą, pateikiami tolesnėse pastraipose.

2.1. Polisacharidai, gauti iš kiniškų vaistinių žolelių šakniastiebių

Achyranthes bidentata Blume (AC, "Niu xi"), Morinda Officinalis How (MO, "Ba-Ji-Tian"), Curculigo orchioides Gaertn (CO, "Xian Mao"), Cynomorium soliariumas Rupr. (CY, "Suo yang"), Cistanche deserticola Ma (CD, "Rou Cong Rong") ir Cibotium barometz (L.) J. Sm (CB, "Gou Ji") yra kinų vaistinis augalas, kuris "tonizuoja inkstus ir stiprina kaulus“ ir yra ypač taikomos osteoporozei po menopauzės gydyti. Pranešama, kad pagrindiniai aktyvūs polisacharidų junginiai turi tikslų teigiamą poveikį kovojant su osteoporoze OVX žiurkių modeliuose. Buvo pranešta, kad neapdoroti polisacharidai iš AC [7,8], MO [9–11], CO [12], CY [17] ir ABPB-3 [13] (išgrynintas polisacharidas iš AC) padidina kaulą. mineralinis tankis (KMT), pagerina OVX žiurkių šlaunikaulio biomechaninius rodiklius ir reguliuoja trabekulinio kaulo mikroarchitektūrą po nuolatinio vartojimo beveik 3 mėnesius. Tuo tarpu ABPB{12}} taip pat gali padidinti osteokalcino (OCN) [13], kaulų glutamato baltymo (BGP) ir deoksipiridinolio (DPD) kiekį šlapime [15]. In vitro eksperimento metu polisacharidai iš CB (CBP) ir naujas homogeninis heteropolisacharidas COP70–3 iš CO padidino šarminės fosfatazės (ALP) aktyvumą ir padidino mineralizacijos greitį [12] [16]. Kitas išgrynintas polisacharidas COP90–1 iš CO skatino pirminės pelės OB proliferaciją ir diferenciaciją [17]. Be to, du nauji polisacharidai ABW50-1 ir ABPB-3 iš AC žymiai padidino kaulų masę GIOP zebrafish modeliuose [18] [13]. CD (CDP) polisacharidai žymiai sumažino kaulų histopatologinius pažeidimus ir paskatino SAMP6 pelių naujo kaulo susidarymą [45].

Astragali Radix (AS, "Huang qi"), Angelica sinensis (Oliv.) Diels (AN, "Dang Gui") ir Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz. (HP, "Hong qi") yra kiniškos vaistažolės, kurios "papildo qi ir maitina kraują". Buvo pranešta, kad AS polisacharidai (ASP) gali pakeisti kaulų masės sumažėjimą, padidinti serumo ALP ir BGP bei reguliuoti šlaunikaulio biomechaninius rodiklius OVX pelėms ir Dex sukeltos bei streso sukeltos osteoporozės žiurkėms, priklausomai nuo dozės. būdu [20,21]. Polisacharidai iš AN (ANP) padidino trabekulių skaičių ir skatino 2 tipo cukriniu diabetu sergančių žiurkių kaulų pažeidimo taisymą. In vivo tyrimas, 40 mg/l ASP padidino kalcio mazgelių skaičių ir ALP aktyvumą BMSC, kurį sukelia 25,5 mmol/l gliukozės [22]. Atrodo, kad ANP ir polisacharidai iš HP (HPP) pagerina OB proliferaciją ir padidina ALP aktyvumą priklausomai nuo dozės [23, 24].

Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute (RP, "Huang Jing") ir Dendrobium officinale Kimura et Migo (DO, "Tie pi shi hu") yra Kinijos vaistiniai augalai, kurie "maitina Yin". Tyrimai in vivo parodė, kad RP (RPP) polisacharidai gali žymiai padidinti visą KMT ir pagerinti kaulų trabekulinę mikrostruktūrą OVX žiurkėms po nuolatinio vartojimo [25, 26] ir taip pat gali pagerinti simptomus osteoporozinio lūžio modelyje [27]. DO polisacharidai (DOP) užkirto kelią trabekulinės mikrostruktūros degradacijai ir pagerino BS/TV, Tb. N, ir Tb.Sp amžiaus sukeltos osteoporozės modelio sumažėjimas [28]. Taip pat kasdien skiriant polisacharidus iš Gastrodia elata Bl. (GA, "Tian ma") ir Saposhnikovia divaricata (Turcz.) Schischk. (SA, "Fang Feng") taip pat padidino KMT [29, 30] ir Ca2 plus, Mg2 plus ir P2− koncentraciją serume [31] OVX modelyje.

cistanche tubolosa nauda

2.2. Polisacharidai, gauti iš Kinijos vaistinių augalų lapų

Epimedium brevicornum Maxim (EB, "Yin Yang Huo") yra labai populiarus lapas, kinų medicinoje tūkstančius metų tradiciškai naudojamas kaulų ligoms ir lytinių liaukų disfunkcijai gydyti. EB gali palengvinti pomenopauzinius simptomus ir slopinti osteoporozę bei kitas kaulų retėjimo ligas. Neseniai atliktas tyrimas in vitro parodė, kad EB polisacharidas (EBP) gali paskatinti ir pagerinti deksametazono sukeltą OB ląstelių proliferaciją ir diferenciaciją [32].

Hairyvein Agrimonia Herb and Bud (AP, "Xian he cao") priklauso Rosaceae ir yra naudojama kaip kinų medicina diabetui ir aritmijai gydyti. Iš AP buvo išskirtas vandenyje tirpus polisacharidas (APP-AW), o trys sulfatuoti dariniai (S1, S2 ir S3) iš APP-AW gali slopinti apoptozę deksametazono sukeltame OB modelyje [33].

2.3. Polisacharidai, gauti iš kiniškų vaistinių augalų grybų ir grybų

Kinų medicina iš Poria cocos (Schw.) Wolf. (PO, "Fu ling") nuo seno buvo plačiai naudojamas kasdienei mitybai ir medicinai Kinijoje ir kitose Azijos šalyse. Kaip klasikinis antioksidantas, PO neseniai buvo naudingas krūtinės anginos, hipertenzijos ir kaulų metabolizmo gydymui. PO polisacharidas (POP) yra aktyvus ir pirminis junginys, ekstrahuotas iš PO. Tyrimas in vivo parodė, kad gydymas POP sumažino RANKL sukeltą OC susidarymą RAW264.7 ir BMMS ląstelėse priklausomai nuo dozės ir susilpnino rezorbcijos aktyvumą [34].

Polystictus versicolor (L.) kun. (TV, "Yun Zhi") yra vienas populiariausių vaistinių grybų iš Coriolus Versicolor(L. ex Fr.) Quel dėl įvairių biologiškai aktyvių komponentų. Nustatyta, kad polisacharopeptidai iš TV (TVP) turi imuninės reguliavimo funkcijas normalioms ir I tipo cukriniu diabetu (DM) žiurkėms. Neseniai atliktas tyrimas parodė, kad TVP buvo veiksmingas cukriniu diabetu sergančių žiurkių osteoporozės gydymas. Palyginti su modelių grupe, TVP sumažino DM sukeltą kaulų pablogėjimą, kuris nustatytas padidinus proksimalinio blauzdikaulio kaulo tūrį, trabekulų skaičių ir šlaunikaulio kaulo stiprumą (11 proc. maksimali apkrova, 22 proc. standumas ir 14 proc. modulis) ir sumažina šlaunikaulio žievės poringumą 25 procentais [35].

2.4. Polisacharidai, gauti iš kitų Kinijos vaistinių augalų

Lycium chinense Miller (LY, "Gou qi"), priklausantis Lycium barbarum L., yra plačiai paplitęs šiaurės vakarų Kinijoje, o jo vaisiai vaidina svarbų vaidmenį įsikišdami į metabolizmą po menopauzės. Graužikų pomenopauzinio estrogeno trūkumo sukeltos osteoporozės ir deksametazono sukeltos osteoporozės modeliai parodė, kad LYP gali būti veiksmingas osteoporozės gydymas. In vivo tyrimai parodė, kad LY polisacharidas (LYP) žymiai padidėjo

OVX žiurkių juosmens KMT ir sausas šlaunikaulio svoris po 12 savaičių gydymo pagerino trabekulinio kaulo struktūrą ir sumažino lakūninę absorbciją [24]. Be to, LYP taip pat padidino kalcio kiekį kraujyje, ALP kiekį ir KMT gliukokortikoidų sukeltos osteoporozės žiurkėms [36].

Carthamus Flos (SF, "Hong Hua") iš Carthamus tinctorius L. buvo naudojamas kaip kinų medicina insulto ir koronarinės širdies ligos gydymui. Šiuolaikiniai farmakologiniai eksperimentai taip pat parodė, kad iš SF (SFP) išskirti polisacharidai turi galimą terapinę vertę gydant netobulą osteogenezę ir osteoporozę. Tyrimai in vitro parodė, kad SFP, priklausomai nuo dozės, gali sustiprinti pirminio OB proliferaciją ir mineralizaciją, ir kad šį padidėjimą lydėjo padidėjęs ALP aktyvumas ir kolageno sintezės ekspresija [37].

3. Mechanizmas, kuriuo polisacharidai pagerina kaulų homeostazę, reguliuodami OB ir OC

3.1. Mechanizmas, kuriuo polisacharidai skatina osteoblastų sukeltą kaulų formavimąsi

OB vyksta keturios kaulų formavimosi stadijos, įskaitant osteoblastų proliferaciją, ekstraląstelinės matricos brendimą, ekstraląstelinės matricos mineralizaciją ir osteoblastų apoptozę. Daugelis veiksnių, tokių kaip signalizacijos keliai ir transkripcijos veiksniai, gali reguliuoti šiuos etapus ir galiausiai reguliuoti kaulų formavimąsi. Čia apibendriname transkripcijos faktorius ir signalizacijos kelius, kuriais polisacharidai veikia kaulų formavimąsi OB. OB tarpininkaujamo kaulų formavimosi mechanizmai ir OB funkcijos polisacharidinis reguliavimas, dalyvaujantys mūsų tyrime, parodyti Fig. 1 ir 2.

1 pav. Apibendrinti mūsų tyrimuose dalyvaujantys osteoporozės mechanizmai. Skatinti (→), slopinti (⊥). BMSC, Wnt baltymų prisijungimas prie membranos surištų garbanojimo receptorių ir LRP5/6 koreceptorių inicijuoja Axin1 kompleksą, slopina -katenino ubikvitinaciją ir skaidymą bei pagreitina jo perkėlimą į branduolį [38]. Šis branduolinis kateninas jungiasi ir kartu suaktyvina T-ląstelių faktoriaus / limfoidinį aktyvumą didinančio faktoriaus transkripcijos faktorių šeimos narius (TCF/LEF), aktyvuoja pasroviui esančius tikslinius genus, tokius kaip Runx2 ir Osterix (Osx), todėl skatinamas skatinimas. OB diferenciacijai ir platinimui [32]. DKK-1 slopina Wnt prisijungimą prie susiraukšlėjusių receptorių ir LRP5/6, todėl wnt/-catenin signalizacijos kelias yra blokuojamas. OB kaulų morfogenetiniai baltymai (BMP) jungiasi prie BMP receptoriaus (BMPR), aktyvuoja SMAD1/5/8 baltymus, kurie patenka į branduolį, tada reguliuoja RUNX2 geno ekspresiją. Runx2 gali sujungti su šerdies surišimo faktoriumi, kad sudarytų heterologinę dimero struktūrą, o vėliau prisijungtų prie DNR, sukeldamas su kaulų formavimu susijusių genų, tokių kaip Osx, kaulų glutamato baltymas (BGP) ir ALP, ekspresiją. PIP3, pagamintas aktyvinant PI3K, jungiasi prie PH domeno Akt N gale, perkelia Akt į plazmos membraną, kuri katalizuoja Akt ser473 ir Thr308 vietų fosforilinimą. Suaktyvinus Akt, jis skatina bax-2, kaspazės 3 proapoptozinių faktorių ekspresiją ir slopina antiapoptotinį BCL-2 faktorių. Prieš OC, IL-1, IL-6 ir TNF aktyvus NF-κB, kuris pagerina NF-κB perkėlimą į branduolį, o tai skatina diferenciaciją nuo prieš OC į OC. Esant OC, IL-6 jungiasi prie interleukino 6 receptoriaus (IL-6R), TNF- prie TNF-receptoriaus (TNFR), RANKL prisijungia prie RANK ir toliau įtraukia su TNFR susijusius veiksnius (TRAF). pradėti signalizacijos kaskadas pasroviui, įskaitant NF-κB fosforilinimą, p38 fosforilinimą, JNK ir ERK1/2. Galutinis RANKL-RANK signalizacijos rezultatas yra osteoklastų transkripcijos faktorių, tokių kaip NF-κB, aktyvatoriaus baltymas 1 (AP{) {55}}), protoonkogeno baltymas (FOS) ir aktyvuotas aktyvuotų T ląstelių branduolinis faktorius (NFATc1). NFATc1 sukėlė osteoklastams būdingų genų, tokių kaip tartratui atspari rūgštinė fosfatazė (TRAP) ir katepsinas K (Ctsk), ekspresiją, kuri lemia diferenciaciją ir skatina OC brendimą.

2 pav. Polisacharidų ir galimų mechanizmų, susijusių su osteoporozės gydymu, santrauka. AKR: polisacharidas iš Achyranthes bidentata Blume; ASP: polisacharidas iš Astragali Radix; ANP: polisacharidas iš Angelica Sinensis (Oliv.) Diels; APP: polisacharidas iš Hairyvein Agrimonia Herb and Bud; COP: polisacharidas iš Curculigo orchioides Gaertn; CYP: polisacharidas iš Cynomorium songaricum Rupr; CDP: polisacharidas iš Cistanche deserticola Ma; CBP: polisacharidas iš Cibotium barometz (L.) J. Sm; DOP: polisacharidas iš Dendrobium officinale Kimura et Migo; EBP: polisacharidas iš Epimedium brevicornum Maxim; WSS25: polisacharidas iš Gastrodia elata Bl.; HPP: polisacharidas iš Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz.; LYP: polisacharidas iš Lycium chinense Miller; MOP: polisacharidas iš Morinda Officinalis How; POP: polisacharidas iš Poria cocos (Schw.) Wolf.; RPP: polisacharidas iš Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute; SAP: polisacharidas iš Sap oshnikovia divaricata (Turcz.) Schischk.; SFP: polisacharidas iš Carthami Flos.; TVP: polisacharidas iš Polystictus Versicolor (L.) Fr.

3.1.1. Transkripcijos veiksniai

BMSC osteogeninę diferenciaciją reguliuoja įvairūs transkripcijos faktoriai, tokie kaip su Runt susijęs transkripcijos faktorius 2 / branduolio surišimo faktorius 1 (Runx2 / Cbfa1) ir osterix. Cbf 1, taip pat žinomas kaip poliomaviruso stipriklį surišantis baltymas 2 A (PEBP2 A) arba ūminės mieloidinės leukemijos faktorius 3 (AML3), yra runt struktūrinių genų šeimos transkripcijos faktorius. Osterix, kritinis veiksnys, kontroliuojantis tolesnius kaulų formavimosi taikinius, yra svarbus OB diferenciacijos reguliatorius ir yra ankstyviausias ir specifiškiausias OB diferenciacijos žymuo.

MOP tarpininkaujama BMSC intervencija serume 14 dienų padidino Cbf 1 mRNR ekspresiją ir skatino osteogeninę diferenciaciją [39]. Kitas tyrimas parodė, kad Cbf 1 mRNR ekspresija žiurkės kalvarijos OB buvo sureguliuota po 72 valandų apdorojimo Morinda Officinalis vandens ekstraktu ir MOP turinčiu serumu, o MOP poveikis buvo geresnis nei vandens ekstrakto poveikis. Morinda Officinalis [40]. MOP, vartojamas OVX osteoporoze sergančioms žiurkėms 30 dienų, padidino blauzdikaulio genų Cbf 1 ir DMP1 ekspresiją [10]. Naujas inulino fruktanas MOW90-1, išskirtas iš MO90, padidino Runx2 ir Osterix ekspresiją ir skatino MC3T3-E1 ląstelių proliferaciją, diferenciaciją ir mineralizaciją [14].

Neseniai atliktas tyrimas in vitro įvertino HPP poveikį osteogeninei MC3T3-E1 osteoblastinių ląstelių diferenciacijai ir nustatė, kad HPP padidino ALP aktyvumą priklausomai nuo dozės ir padidino Runx2 bei Osterix ekspresiją ir transkripcijos aktyvumą. du pagrindiniai OB diferenciacijos genai [24]. Liao ir kt. nustatė, kad ANP gali ypač reguliuoti CyclinD1, Runx2 ir Osterix mRNR ekspresiją [22, 23]. ASP taip pat padidino CyclinD1 ekspresiją ir skatino proliferaciją [41].

3.1.2. Wnt/-catenin signalizacijos kelias

Wnt / -catenin signalizacijos kelias vaidina svarbų vaidmenį atsinaujinant, kryptingai diferencijuojant, preosteoblastų proliferacijoje, OB formavime ir BMSC apoptozėje. Skatindamas OB diferenciaciją, Wnt kontroliuoja OB diferenciacijos genus, reguliuodamas -katenino lygį BMSC. Aktyvuota Wnt signalizacija gali skatinti -katenino agregaciją, dėl kurios atsiranda OB diferenciacija ir kaulų formavimasis. Wnt3a ir Wnt10b ekspresija BMSC gali suaktyvinti Wnt / -catenin signalizacijos kelią ir skatinti BMSC dauginimąsi [42]. DKK-1 yra Wnt signalizacijos kelio inhibitorius, slopina kaulų formavimąsi ir sukelia osteoporozę, o DKK-1 antagonizmas gali padidinti kaulų masę [43].

MOP padidino OB proliferacijos greitį in vitro, padidino ALP aktyvumą ir sumažino DKK-1 baltymų ekspresiją [44]. Tolesnis CDP anti-osteoporozės poveikio molekulinių mechanizmų tyrimas in vivo rodo, kad kaulų degeneracijos susilpnėjimas yra susijęs su Wnt/-katenino signalizacijos kelio aktyvavimu [45]. RPP intervencija pagerino BMSC ALP aktyvumą priklausomai nuo dozės, žymiai padidino ląstelių mineralizacijos gebėjimą, žymiai padidino ALP, Runx2 ir Osteocalcin genų ekspresiją BMSC, žymiai padidino -katenino ekspresiją ir paskatino. didelė TCF surišimo vietų ekspresija. Mechanizmas gali būti susijęs su Wnt/-catenin signalizacijos kelio aktyvavimu ir BMSC diferenciacijos į OB skatinimu [46], tačiau RPP neturėjo jokios įtakos BMP keliui. Išvados taip pat parodė, kad RPP skatino OB diferenciaciją ir mineralizaciją reguliuodamas ERK/GSK-3/-katenino signalizacijos kelią [47]. Li ir kt. nustatė, kad BMP9 yra tiesioginis miR-152 taikinys, o ASP gali sumažinti miR- 152 išraiškas ir skatinti BMP9 reguliavimą, taip suaktyvindamas PI3K/AKT ir Wnt/-catenin kelio signalizaciją BMSC [ 41]. ASP sumažino oksidacinio streso sukeltą osteoporozę reguliuodamas FoxO3a/Wnt2/-catenin signalizacijos kelią [48]. LYP tarpininkaujantis serumas aktyvina su Wnt signalizacijos keliu susijusių baltymų - katenino ir Wnt10b ekspresiją, skatina BMSC diferenciaciją į OB ir padidina mineralizuotus mazgelius [49].

cistanche tubolosa ekstraktas: gydo diabetines ligas

3.1.3. BMP/SMAD/RUNX2 signalizacijos kelias

BMP / SMAD signalizacijos kelias vaidina svarbų vaidmenį aktyvuojant kaulų formavimosi geno transkripciją. Kaulo morfogenetinis baltymas II (BMP2), TGF superšeimos narys, yra labai išreikštas OB ir reguliuoja diferenciaciją tiek in vitro, tiek in vivo [50]. BMP jungiasi su heterodimeriniais receptoriais, kad aktyvuotų SMAD baltymus, kurie tiesiogiai arba per Runx2 transaktyvuoja osteoklastogeninius genus [51]. Runx2 yra BMP2 / Smad signalo perdavimo mechanizmo tikslinis genas ir transkripcijos faktorius, reikalingas osteoblastogenezei. Runx2 gali sujungti su šerdies surišimo faktoriumi, kad sudarytų heterologinę dimero struktūrą, o vėliau prisijungtų prie DNR, sukeldamas su kaulų formavimu susijusių genų, tokių kaip COL-І, BGP ir ALP, ekspresiją.

Huang ir kt. išskyrė du naujus polisacharidus – CBP70-1-1 ir CBP70-1-2 iš Cibotium barometz šakniastiebių ir nustatė, kad jie gali skatinti OB proliferaciją esant mažai koncentracijai. CBP70-1-1 esant 3,93 ir 7.{6}} μM ir CBP70–1-2, esant 1,73 ir 6,92 μM, žymiai padidino ALP aktyvumą ir mineralizavo mazgus MC3T3-E1 ląstelėse. Be to, CBP70-1-2 padidino BMP2 ekspresiją ir transkripcijos aktyvumą, o padidėjusi BMP2 ekspresija vėliau stimuliavo pasroviui esantį geną Smad1. Padidėja Smad1 fosforilinimas, o tai dar labiau stimuliuoja osteogeninį žymeklį Runx2, kad paskatintų kaulų formavimąsi [50].

Kitas tyrimas parodė, kad CEP gali pagerinti kaulų informaciją, padidindamas BMP2 / Smad1 ir Smad5 / Runx2 baltymų ekspresiją [52]. Chen ir kt. nustatė, kad Gastrodia elata Bl. polisacharidas WSS25 gali slopinti BMP2 / Smad1 takų ekspresiją ir slopinti osteoklastinę diferenciaciją [29]. RPP skatino kaulų formavimąsi OVX žiurkėse, padidindamas ALP, OPG ir BGP kiekį bei BMP2 baltymų ekspresiją [26]. APP sustiprino ALP aktyvumą, skatino OB proliferaciją ir diferenciaciją bei padidino OB diferenciacijos žymenų baltymus BMP2, Runx2, Osterix ir Osteocalcin. Molekulinis mechanizmas buvo susijęs su sustiprinta miR-70 ekspresija [53] ir Wnt/-catenin signalizacijos kelio reguliavimu [54].

3.1.4. Antiapoptozės sąlygoti keliai

Apoptozė, užprogramuotos ląstelių mirties forma, vaidina pagrindinį vaidmenį audinių homeostazėje, o apoptozės reguliavimo panaikinimas buvo susijęs su daugeliu patologinių būklių [55]. Bcl-2 šeimos baltymai turi arba pro-, arba antiapopotinį aktyvumą ir reguliuoja mitochondrijų apoptozės kelią, kontroliuodami mitochondrijų išorinės membranos pralaidumą (MOMP). MOMP yra pagrindinis įvykis vidiniame apoptoziniame kelyje. Baxas, dalyvaujantis formuojant MOMP, veda į mitochondrijų tarpmembraninės erdvės turinio išsiskyrimą į citoplazmą. Išsiskyręs citochromas c jungiasi su citozoliniu baltymu, turinčiu kaspazės įdarbinimo domeną (CARD), kad sudarytų apoptosomą, o vėliau įdarbintų kelias procaspazės-9 molekules, galiausiai suaktyvindamas pasroviui esančias vykdytojo kaspazes, tokias kaip kaspazė-3. Anti-apoptotiniai Bcl-2 baltymai blokuoja ląstelių mirtį, užkertant kelią Bax aktyvacijai ir homo-oligomerizacijai [56]. Be to, Bax baltymas yra reguliuojamas fosforilinimo būdu priklausomai nuo Akt, o šis fosforilinimo įvykis slopina Bax poveikį mitochondrijoms, palaikydamas jį citoplazmoje [57].

Gliukokortikoidai yra plačiai naudojami uždegiminėms ligoms gydyti ir sukelia maždaug 30 procentų OB ląstelių apoptozę pacientams, sergantiems osteoporoze, kurią sukelia per didelis gliukokortikoidų vartojimas. Vandenyje tirpus polisacharidas (APP-AW) buvo išskirtas iš Agrimonia pilosa, o trys sulfatiniai dariniai (S1, S2 ir S3) iš APP-AW slopino apoptozę deksametazono sukeltame OB modelyje [33], panaikino Bax padidėjimą. , citochromo ir kaspazės-3 bei sumažėjusios Bcl-2 ir c-Myc baltymų ekspresijos MC3T3-E1 ląstelėse. In vitro tyrimas parodė, kad MOP slopina OB apoptozę, kurią sukelia visos trans retinoinės rūgštys [58]. Atrodo, kad SFP apsaugo OB ląsteles nuo deksametazono sukeltos apoptozės, galbūt dėl ​​jo poveikio kaspazės -3 aktyvacijai ir PARP skilimui [37]. EBP padidino Bcl-xl ir Bcl -2 ekspresijos reguliavimą ir sumažino Bax ir kaspazės -3 raišką per PI3K/ Akt/mTOR signalizacijos kelią deksametazono sukeltame OB [32].

3.1.5. Oksidacinio streso sąlygoti keliai

Oksidacinio streso atsako sustiprėjimas senstant gali būti svarbus veiksnys, sukeliantis osteoporozę. Oksidacinis stresas yra patologinė būklė, kuri reiškia perteklinę reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) gamybą tokiomis sąlygomis, kai sumažėja jų pašalinimas. Kaip oksidacinio pažeidimo indikatorius ir reguliatorius, su branduoliniu faktoriumi eritroidu 2- susijęs faktorius 2 (Nrf2)/hemo oksigenazės 1 (HO-1) kelias, apsaugantis nuo oksidacinės pažaidos ir ląstelių mirties, buvo pagrindinis mokslinių tyrimų dėmesys daugelį metų. In vivo atliktas tyrimas parodė, kad DOP gali išgelbėti H2O2- sukeltą BMSC diferenciacijos likimą ir padidinti Nrf2, HO-1 ir Nqo1 ekspresiją [28].

3.1.6. Skatina kaulams būdingą matricą ir kaulų mineralizaciją

Kaulo sialoproteinas (BSP), osteopontinas ir osteokalcinas yra brandaus OB fenotipiniai žymenys ir svarbūs matricos mineralizacijos žymenys. Osteopontiną išskiria OB ir jis dalyvauja kaulo matricos mineralizacijoje, kuri gali susijungti su hidroksiapatitu per regioną, kuriame gausu asparto rūgšties, ir dalyvauja kaulų matricos mineralizacijoje. BSP, pagrindinis ekstraląstelinis nekolageno matricos baltymas kauliniame audinyje, lokalizuotame mineralizuotoje matricoje, gali skatinti hidroksiapatito mineralizacijos branduolių susidarymą in vitro ir padidinti kalcio įsisavinimą bei mazgelių susidarymą. Osteokalcinas, kurį gamina ir išskiria beveik vien tik OB, jungiasi su Ca2 plus ir yra atsakingas už kaulų matricos mineralizaciją [59].

MOP (50 ug⋅mL-1) skatino MC3T3-E1 ląstelių dauginimąsi, skatino 1 tipo kolageno (COL-І) ir osteokalcino sekreciją bei sustiprino ALP aktyvumą [60]. RPP pagerino žiurkių osteoporozės lūžių biomechanines savybes ir KMT, sumažindamas kaulų ALP, TRAPa ir TNF kiekį sergant žiurkių osteoporoze [25] ir padidindamas ALP, OPG ir BGP kiekį bei BMP2 baltymų ekspresiją [25]. 26]. Išgrynintas polisacharidas ABW70-1, išskirtas iš radix achyranthis bidentatae, skatino MC3T3-E1 ląstelių dauginimąsi, padidino ALP aktyvumą, mineralinių mazgelių susidarymą ir Osterix, Osteocalcin ir BSP genų ekspresiją bei skatino osteogeninė diferenciacija [8].

Cistanche tubulosa naudinga kaulams

3.2. Mechanizmas, kuriuo polisacharidai slopina osteoklastų sukeltą kaulų rezorbciją

Kaulų rezorbcija yra aktyvintos OC ir kaulo matricos sąveikos rezultatas. OC vaidmuo kaulų rezorbcijoje daugiausia apima keturis etapus: osteoklastų adheziją ir poliarizaciją, kaulų rezorbcijos mikroaplinkos rūgštėjimą, kaulų matricos degradaciją ir endocitozės transportavimą. Osteoklastų adhezijos ir poliarizacijos procese osteoklastų pirmtakai yra įdarbinami į kaulo paviršių, veikiami -integrino, ir diferencijuojasi į OC, stimuliuojamą M-CSF, RANKL ir citokinų. Šiame procese transkripcijos faktoriai ir citokinai, tokie kaip IL-1 ir IL-6, taip pat gali skatinti diferenciaciją. Vėliau OC sukuria rūgštinę mikroaplinką tarp ląstelės ir kaulo paviršiaus [61], o subrendę OC išskiria įvairius fermentus, įskaitant baltymų kinazę K, matricos metaloproteinazes (MMP) ir tartratui atsparią rūgštinę fosfatazę [62], kad suirtų. kaulų matrica. Mūsų tyrimuose dalyvaujantys osteoklastų sukeltos kaulų rezorbcijos ir polisacharidinio OC funkcijos reguliavimo mechanizmai parodyti Fig. 1 ir 2.

3.2.1. Transkripcijos veiksniai

OC diferenciaciją reguliuoja įvairūs transkripcijos faktoriai. Osteoklastogenezės metu NFATc1, priklausantis NFAT transkripcijos superšeimai, paprastai laikomas esminiu transkripcijos faktoriumi, reguliuojančiu RANKL sukeltą osteoklastogeninio geno ekspresiją [63]. NFATc1 yra branduolinės transkripcijos faktorius, kuris atlieka pagrindinį vaidmenį reguliuojant daugelio osteoklastams specifinių genų [64], tokių kaip tartratui atspari rūgštinė fosfatazė (TRAP), 3- integrinas, katepsinas K (Ctsk), ekspresiją. ir MMP-9, kurie dalyvauja reguliuojant osteoklastų diferenciaciją, susiliejimą ir aktyvavimą. Tuo tarpu Ctsk ir MMP{9}} skaido organinę kaulo matricą ir prisideda prie kaulų rezorbcinio aktyvumo [65].

In vivo atliktas tyrimas parodė, kad WSS25 (GAP) gali slopinti osteoklastų diferenciaciją ankstyvoje stadijoje ir slopinti osteoklastų formavimuisi būdingų genų TRAP, NFATc1, MMP-9 ir CtsK ekspresiją RANKL sukeltose RAW264.7 ląstelėse. priklausomai nuo dozės [29]. Tolesni tyrimai parodė, kad WSS25 molekulinis mechanizmas formuojantis osteoklastams buvo susijęs su BMP2 / Smad1 kelio ekspresijos slopinimu [29]. RPP sumažino osteoklastinį aktyvumą priklausomai nuo dozės, įskaitant sumažėjusią TRAP, MMP-9, CtsK ir NFATc1 ekspresiją RANKL sukeltose RAW264.7 ląstelėse [66]. Be to, RPP sumažino miR-1224 ekspresiją ir pagrindinę tikslinę molekulę Limd1 Hippo signalizacijos kelyje kaulų čiulpų kilmės makrofaguose (BMM) [67]. Be to, in vitro tyrimas parodė, kad CDP slopino RANKL sukeltą osteoklastų diferenciaciją nuo BMM ir slopino osteoklastų susiliejimą, slopindamas hidroksiapatito rezorbcijos aktyvumą ir sumažindamas NFATC1, MMP9, Ctsk ir TRAP osteoklastų žymenų mRNR lygius [19]. Kitas tyrimas parodė, kad RPP taip pat sumažino specifinių genų, įskaitant TRAP, MMP-9, CtsK ir NFATc1, ekspresiją formuojant OC [66].

3.3.2. OPG/RANKL/RANK signalizacijos kelias

OPG/RANKL/RANK ašių sistema yra pagrindinis veiksnys, reguliuojantis osteoklastų diferenciaciją ir kaulų rezorbciją [68]. Rankas, taip pat žinomas kaip TNFR superšeimos narys 11a, vaidina lemiamą vaidmenį osteoklastogenezėje. RANKL prisijungia prie reitingo ir toliau įdarbina su TNFR susijusius veiksnius, kad inicijuotų signalizacijos kaskadas pasroviui, įskaitant p38, JNK ir ERK. Galutinis RANKL-RANK signalizacijos rezultatas yra osteoklastų transkripcijos faktorių, tokių kaip NF-κB, aktyvatoriaus baltymo 1 (AP- 1), ciklinio adenozino monofosfato atsako elementą surišančio baltymo (CREB) ir aktyvuoto t branduolio, suaktyvinimas. faktorius-1 (NFATc1), kurie visi skatina osteoklastų žymenų, tokių kaip TRAP, 3 integrinas ir CtsK, ekspresiją [69]. OPG yra TNF receptorių superšeimos narys ir taip pat žinomas kaip osteoklastogenezės slopinimo faktorius (OCIF), kuris gali konkurenciškai antagonizuoti RANKL, taip slopindamas OC diferenciaciją [70].

OVX žiurkėms, priklausomai nuo AKR dozės, padidėjo serumo OC ir BAP kaulų formavimosi žymenys ir sumažėjo TPACP5b, NTX ir CTX kaulų rezorbcijos žymenys, o mechanizmas gali būti susijęs su OPG ir RANK baltymų ekspresijos padidėjimu kaulų čiulpų audinyje ir RANKL ekspresijos sumažėjimas, todėl slopinama kaulų rezorbcija [7]. Be to, ACP slopino RANKL sukeltą MAPK kelio fosforilinimą [71]. CYP [15] padidino OPG koncentraciją serume ir sumažino RANKL bei RANKL/OPG santykį OVX osteoporozės modelio žiurkėms. ASP padidino OPG koncentraciją serume, sumažino RANKL ir RANKL/OPG santykį bei reikšmingai sumažino TNF- ir IL-2 kiekį, todėl slopinamas osteoklastų diferenciacijos aktyvumas [20,21].

3.3.3. ERK/JNK signalizacijos kelias

ERK/JNK signalizacijos kelias yra susijęs su ląstelių proliferacija ir diferenciacija, o fosforilinimo aktyvuotas ERK1/2 persikelia iš citoplazmos į branduolį, kuris tarpininkauja transkripciniam AP-1, c-Fos ir c-Jun aktyvavimui. ir skatina OC dauginimąsi ir diferenciaciją. Sumažėjęs p38, ERK ir JNK reguliavimas slopino NFAcT1 ir c-Fos ekspresiją RANKL sukeltoje osteoklastogenezėje. Gydymas ERK arba JNK inhibitoriais žymiai sumažino OC ir IL{11}} gamybą [72]. Galimi POP mechanizmai osteoklastogenezėje buvo suderinti su JNK ir ERK signalizacijos keliais (slopintas ERK1/2 fosforilinimas, STAT3 ir JNK1/2 ekspresija) [34]. Norint patvirtinti veiksmingą osteoporozės gydymą, reikalingi tolesni in vivo tyrimai.

3.3.4. Reguliuojami uždegiminiai veiksniai

Daugelis uždegiminių veiksnių skatina OC diferenciaciją tarpininkaudami RANKL ekspresijai [73]. TNF- yra stiprus kaulų rezorbcijos induktorius ir vaidina svarbų vaidmenį kaulų metabolizme, kuris gali tiesiogiai sukelti OC susidarymą iš OC pirmtakų, kai yra M-CSF arba nesant RANKL, aktyvuodamas NF-κB signalizaciją [74] ir sukelti RANK ekspresiją OC pirmtakuose [75]. Priešuždegiminis citokinas IL-1 yra galingas OC diferenciacijos ir kaulų rezorbcijos stimuliatorius, skatinantis RANKL ekspresiją [76]. IL-6 sukelia osteoklastogenezę ir OC aktyvaciją, indukuodamas RANKL ekspresiją OB ir stromos ląstelėse [77].

Zhu ir kt. nustatė, kad MOP sumažino IL{0}} ir TNF ekspresijos lygį serume [10]. Ren ir kt. parodė, kad LYP vartojimas 90 dienų reikšmingai sumažino IL-6 kiekį serume [78]. ASP turi apsauginį poveikį OVX pelių kaulų retėjimui, nes žymiai sumažina TNF koncentraciją ir slopina osteoklastogenezę [20]. Po gydymo ASP deksametazono sukeltos osteoporozės žiurkės modelyje žymiai sumažėjo padidėjęs TNF ir IL-2 kiekis, o priešuždegiminis poveikis buvo susijęs su žarnyno floros reguliavimu [21]. SA polisacharido (SAP) vartojimas 70 dienų reikšmingai sumažino IL-6 ir TNF-koncentraciją serume [30,31]. Kiti pranešė, kad RPP gali slopinti kaulų rezorbciją, sumažindamas TRAPa ir serumo IL-1, IL-6 ir TNF kiekį osteoporoze sergančioms žiurkėms [25,27].

Cistanche tubulosa nuo osteoporozės

4. Išvados

Apibendrinant galima pasakyti, kad eksperimentai in vivo ir in vitro parodė, kad polisacharidai pasižymi pomenopauzinės osteoporozės, senatvinės osteoporozės ir gliukokortikoidų sukeltos antrinės osteoporozės, ypač postmenopauzės osteoporozės, gydymui, skatindami OB diferenciaciją ir aktyvumą bei mažindami OC diferenciaciją ir aktyvumą. Mechanizmai, kuriais polisacharidai pagerina kaulų homeostazę, daugiausia apima Wnt / -catenin signalizacijos kelią, BMP / SMAD / RUNX2 signalizacijos kelią, OPG / RANKL / RANK signalizacijos kelią, ERK / JNK signalizacijos kelią, apoptozės kelią ir transkripcijos veiksnius. Ši apžvalga leis geriau suprasti anti-osteoporozinį polisacharidų poveikį ir signalizacijos kelių moduliavimą, o tai naudinga teikiant teorinį polisacharidų pagrindą klinikiniam pritaikymui.

5. Ateities perspektyvos

Keletas tyrimų neabejotinai įrodė teigiamą polisacharidų poveikį osteoporozei in vitro ir in vivo eksperimentais. Šiuo metu, nors klinikinių tyrimų apie osteoporozės gydymą polisacharidais iš Kinijos vaistinių augalų nėra, ištirta ir įvertinta daugybė polisacharidų klinikinių pritaikymų gydant kitas ligas, tokias kaip navikas [79], 2 tipas. Diabetas [80]. Tarp jų Poria cocos polisacharidas, Astragali Radix polisacharidas ir Lycium chinense Miller polisacharidas buvo patvirtinti CFDA kaip žaliavos. Šiame darbe apibendrinti Kinijos vaistiniai augalai turi ilgą kaulų ligų klinikinio gydymo istoriją, eksperimentai in vitro ir in vivo taip pat rodo, kad iš šių žolelių išgauti polisacharidai turi įtakos osteoporoze sergantiems pacientams. Todėl manome, kad tolesni klinikiniai tyrimai, siekiant patvirtinti jų anti-osteoporozės poveikį, padės paskatinti kinų medicinos žolelių polisacharidų vystymąsi į funkcinį maistą ar vaistus.

Tačiau kuriant polisacharidus iš Kinijos vaistinių žolelių, reikia atsižvelgti ir toliau tirti keletą dalykų. Pirma, polisacharidai pasižymi didelės molekulinės masės ir sudėtingos struktūros ypatybėmis, todėl reikia atlikti tolesnius tyrimus, siekiant ištirti ryšį tarp polisacharidų biologinio aktyvumo ir cheminių struktūrų.

Be to, daugiau dėmesio reikėtų skirti polisacharidų poveikiui virškinamojo trakto žarnyno florai. Polisacharidams būdingas mažas jų biologinis prieinamumas, kuris priklauso nuo skilimo, vykstančio pirmojo metabolizmo ir absorbcijos iš virškinimo trakto lygiu [81]. Daugybė tyrimų parodė, kad virškinimo traktas yra susijęs su osteoporozės atsiradimu ir vystymusi [82–84]. Vis dar neaišku, ar ir kaip polisacharidai dalyvauja kaulų metabolizme, reguliuojant žarnyno florą, ir gali būti nauja polisacharidų strategija osteoporozei gydyti.

Padėkos

Mokslinį darbą finansiškai rėmė Nacionalinis Kinijos mokslo fondas (Nr. 82003977, 81803760, 82004022), Džedziango provincijos puikių jaunųjų talentų fondo tradicinės kinų medicinos projektas (Nr. 2020ZQ011) ir pagrindiniai tradicinės kinų medicinos projektai. Džedziango provincija (2018ZY003), pagrindinė Džedziango provincijos visuomenės gerovės tyrimų programa (LGF20H060006), Džedziango provincijos medicinos ir sveikatos mokslo ir technologijų programa (2020KY507).

Kinų vaistinė žolė{0}}Cistanche, tinka nuo osteoporozės

Iš: „Kiniškų vaistinių žolelių polisacharidų nauda ir mechanizmai gydant nuo osteoporozės“Shan shan Lei ir kt.

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