木豆素通过阻碍破骨细胞形成和RANKL诱导的信号通路从而预防人和小鼠骨质疏松症

【作者】 孙友强； 刘予豪； 陈雷雷； 王超； 珍妮弗·迪克娜； 邹许亭； 洪志楠； 杨帆； 文森特·库克； 周驰； 邵敏； 王海彬； 何伟； 徐家科；

【机构】 广州中医药大学岭南医学研究中心骨伤科实验室； 广州中医药大学第一附属医院三骨科； 西澳大学病理与分子生物实验室； 广州中医药大学第三附属医院三骨科；

【摘要】 概述骨质疏松是一种溶骨性疾病,机理主要表现为破骨细胞形成明显增强和骨吸收逐渐增多。当前,筛选出可抑制破骨细胞形成和功能的药物对于治疗骨质疏松症至关重要。木豆素是一种天然化合物,提取自中药木豆叶,目前已有研究证明其具有明显的抗菌、抗炎和抗癌作用,然而其在骨质疏松症中是否有预防作用尚不清楚。目的探讨木豆素单体对骨质疏松症等类溶骨性疾病的防治作用及具体机制。方法通过提取并培养12周龄C57BL/6小鼠BMM和培养RAW264.7细胞,进行MTS、破骨细胞生成TRAcP染色、Luciferase荧光素酶基因报告、PCR、Western Blot、ROS清除、钙离子震荡等体外实验;并通过建立OVX小鼠模型,观察作用后的小鼠Micro-CT形态学,股骨近端骨组织HE,TRAcP染色等组织形态学试验,探讨木豆素对于OVX小鼠的骨丢死等方面的作用效果;最后通过木豆素胶囊(主要含木豆提取物)治疗40例OP患者,随访时间0.5-1.1(0.86±0.31)年,观察治疗前后的患者骨密度的改变情况,明确该木豆素治疗OP的临床疗效。结果木豆素可通过剂量依赖的方式抑制RANKL诱导的破骨细胞形成和骨吸收;并且能够抑制破骨细胞形成过程中的破骨标志基因如CTSK,V-ATPase-d2,TRAcP,Calcitonin receptor,NFATc1和C-Fos的表达;还能够通过抑制破骨细胞分化过程中的上下游通路中蛋白质的表达水平,从而抑制RANKL诱导的NF-κB和NFAT通路的活性。另外,还可抑制RANKL诱导的活性氧(ROS)反应以及破骨细胞分化过程中重要的钙离子震荡反应。此外,通过小鼠体内卵巢切除动物模型试验,我们发现木豆素能够扭转由卵巢切除术引起的骨丢失,具体表现为micro-CT实验组比对照组骨量增加,TRAcP染色见破骨细胞减少,HE染色见骨量增多等表现。临床研究发现,40例患者的治疗前后的骨密度增加具有统计学意义(其中性别是影响因素)。结论木豆素通过抑制RANKL诱导的破骨细胞形成和破骨细胞的功能来减少OVX小鼠的骨丢失;木豆素胶囊可改善OP患者的骨密度,这些都证明了木豆素可作为抗骨质疏松等溶骨性疾病的一种潜在治疗选择。更多还原