Ávinningur og verkunarháttur fjölsykrna úr kínverskum lækningajurtum til meðferðar gegn beinþynningu

Tengiliður: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Netfang: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 * Læknadeild, Zhejiang Academy of Traditional Chinese Medicine, Hangzhou, Zhejiang 310007, PR Kína
b * Center of Safety Evaluation, Hangzhou Medical College, Hangzhou, Zhejiang 310053, PR Kína
c * Tækniháskólinn í Zhejiang, Hangzhou, Zhejiang 310014, PR Kína
d * Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou, Zhejiang 310053, PR Kína

Ágrip

Beinþynning er almennur efnaskiptasjúkdómur í beinum með vaxandi tíðni. Kínverskar lækningajurtir hafa langa sögu um að meðhöndla beinsjúkdóma. Fjölsykrur eru mikilvægur flokkur jurtaefna í kínverskum lækningajurtum og heilsuhagur þeirra hefur aukið áhuga almennings. Fjölmargar rannsóknir hafa gefið til kynna að fjölsykrur hafi áhrif gegn beinþynningu með því að koma jafnvægi á beinaupptöku og beinmyndun, en nákvæm áhrif og aðferðir hafa ekki verið teknar kerfisbundið saman. Við gerðum yfirgripsmikla úttekt á bókmenntum til að styrkja rannsóknir fyrir tímabilið 2000–2021 með því að framkvæma rafræna leit á PubMed, CNKI, VIP og Wanfang gagnagrunnunum. Alls hafa fjölsykrur úr 19 tegundum kínverskra lækningajurta í 54 rannsóknum sýnt verndandi eiginleika beinajafnvægis. In vivo og in vitro tilraunir hafa sýnt fram á að fjölsykrur hafa eiginleika við meðhöndlun á beinþynningu eftir tíðahvörf, öldrunarbeinþynningu og sykurstera af völdum aukabeinþynningar, sérstaklega beinþynningu eftir tíðahvörf. Þar að auki er fjöldi boðleiða, eins og Wnt/-catenin boðferillinn, BMP/SMAD/RUNX2 boðferillinn, OPG/RANKL/RANK boðferillinn, apoptosis ferillinn og umritunarþættir, stjórnað af fjölsykrum og taka þátt í að bæta beinin. homeostasis. Þessi endurskoðun mun veita betri skilning á beinþynningaráhrifum fjölsykra og samhliða mótun merkjaleiða.

Leitarorð:Fjölsykrur, kínverskar lækningajurtir, kerfi, beinjafnvægi

Kínversk lækningajurt--Cistanche, er góð gegn beinþynningu

1. Inngangur

Beinþynning er kerfisbundinn efnaskiptasjúkdómur í beinum sem einkennist af hrörnun í örarkitektúr, lágum beinmassa og aukinni hættu á beinbrotum. Samkvæmt niðurstöðum fyrstu faraldsfræðilegu könnunarinnar á beinþynningu, sem gerð var af heilbrigðisnefnd Kína árið 2018, náði tíðni beinþynningar hjá konum eldri en 50 ára 32,1 prósent, en hjá konum eldri en 65 ára var 51,6 prósent. Um það bil 10 milljónir manna eldri en 50 ára í Bandaríkjunum eru með beinþynningu og 34 milljónir manna eru í hættu á þessum sjúkdómi. Í Bretlandi þjást 50 prósent kvenna yfir 50 ára og 20 prósent karla af beinþynningarbrotum [1]. Brothætt beinbrot af völdum beinþynningar geta leitt til aukinnar veikinda og dánartíðni, sem hefur í för með sér mikla félagslega byrði [2].

Það er vel þekkt að ójafnvægi í jafnvægi í beinum stafar af meiri beinupptöku beinþynningar en beinmyndun sem miðlað er við beinþynningu leiðir til beinþynningar. Margir þættir leiða til jafnvægis í beinum, en grundvallaraðferðin er ójafnvægi milli beinfrumuefna og beinþynningar, þar á meðal (i) minnkuð aðgreining og virkni beinfrumuefna (OB), sem leiðir til minni beinútfellingar; (ii) aukin aðgreining og virkni beinoklasta (OC), sem leiðir til of mikils beinuppsogs; og (iii) bólgu og oxunarástand [3]. Að auki er virkni OB og OC stjórnað af ýmsum umritunarþáttum og boðleiðum.

Í Kína hafa nokkrar kínverskar lækningajurtir sem hafa virkni til að létta liði og styrkja bein og vöðva verið notaðar til meðferðar á beinþynningu í hundruð ára. Fjölsykrur eru einn af helstu virku innihaldsefnum margra kínverskra lækningajurta, eins og Polygonatum sibiricum Delar. fyrrverandi Redoute, Angelica sinensis (Oliv.) Diels og Morinda Officinalis How. Á sama tíma hefur verið sýnt fram á að fjölsykrur hafa margar aðgerðir, svo sem andoxunarefni [4], ónæmisstýringu [5] og gegn þreytuaðgerðum [6]. Hingað til hafa fjölmargar rannsóknir bent til þess að fjölsykrur hafi áhrif gegn beinþynningu með því að koma jafnvægi á beinupptöku og beinmyndun, en nákvæm áhrif og verkunarháttur hafa ekki verið teknar kerfisbundið saman.

Í þessari umfjöllun söfnuðum við samtals 54 rannsóknum á fjölsykrum gegn beinþynningu frá 2000 til 2021 ára og fjölsykrur úr 19 tegundum kínverskra lækningajurta voru rannsakaðar. Þessar rannsóknir innihéldu 25 in vivo tilraunarannsóknir og 40 in vitro tilraunir. Tilraunadýralíkanið innihélt rottur með eggjastokkum (OVX), SAMP6 mýs og sykurstera-framkallaða beinþynningu (GIOP) sebrafiska. MCET3-E1 frumur, BMSC, dexametasón-framkallað OB og RANK-framkallað BMM frumulíkön hafa verið mikið notuð í tilraunum í glasi. Aðferðir óhreinsaðra fjölsykra eða hreinsaðra fjölsykra gegn beinþynningu beindust að OB eða OC fjölgun, aðgreiningu, þar með talið tjáningu umritunarþátta, bólguþátta, boðleiða eins og Wnt/-catenin boðferil, BMP/SMAD/RUNX2 boðleið, OPG/RANKL/RANK merkjaleið o.s.frv. Við skoðuðum beinþynningaráhrif og verkun fjölsykra úr 19 tegundum kínverskra lækningajurta og tókum þetta saman í töflu 1.

2. Fjölsykrur unnar úr kínverskum lækningajurtum gegn beinþynningu

Meðal 19 jurtategunda voru 13/19 úr rótarhlutanum, 1/19 úr blóminu, 2/19 úr blaðahluta, 1/19 úr ávaxtahluta og 2/19 úr sveppum. Allar vísbendingar um fjölsykrur úr þessum kínversku lækningajurtum til að bæta beinjafnvægi og takmarka beinmissi er greint frá í eftirfarandi málsgreinum.

2.1. Fjölsykrur unnar úr rhizomes kínverskra lækningajurta

Achyranthes bidentata Blume (AC, "Niu xi"), Morinda Officinalis How (MO, "Ba-Ji-Tian"), Curculigo orchioides Gaertn (CO, "Xian Mao"), Cynomorium sólstofu Rupr. (CY, "Suo yang"), Cistanche deserticola Ma (CD, "Rou Cong Rong") og Cibotium barometz (L.) J. Sm (CB, "Gou Ji") eru kínversk lækningajurt sem "tónar nýrun og styrkja bein“ og eru sérstaklega notaðar til meðferðar við beinþynningu eftir tíðahvörf. Greint er frá því að helstu virku efnasambönd fjölsykrna hafi nákvæm jákvæð áhrif gegn beinþynningu í OVX rottumódelum. Greint hefur verið frá því að hráar fjölsykrur úr AC [7,8], MO [9–11], CO [12], CY [17] og ABPB-3 [13] (hreinsað fjölsykrur úr AC) auka bein steinefnaþéttni (BMD), bæta lífmekanískar vísitölur lærleggja í OVX rottum og stjórna örarkitektúr æðabeina eftir samfellda gjöf í næstum 3 mánuði. Á sama tíma gæti ABPB-3 einnig aukið sermi osteocalcin (OCN) [13], bein glútamat prótein (BGP) og þvag deoxýpýridínól (DPD) gildi [15]. Í in vitro tilraun jók fjölsykrur frá CB (CBP) og ný einsleit heterópólýsykra COP70-3 úr CO virkni alkalísks fosfatasa (ALP) og jók steinefnamyndunarhraða [12] [16]. Önnur hreinsuð fjölsykra, COP90-1, úr CO stuðlaði að útbreiðslu og aðgreiningu aðal músa OB [17]. Ennfremur, tvær nýjar fjölsykrur af ABW50-1 og ABPB-3 frá AC juku beinmassa sérstaklega í GIOP sebrafiskalíkönum [18] [13]. Fjölsykrur frá CD (CDP) bættu verulega vefjameinafræðilegum skemmdum í beinum og ýttu undir myndun nýs beina í SAMP6 músum [45].

Astragali Radix (AS, "Huang qi"), Angelica sinensis (Oliv.) Diels (AN, "Dang Gui") og Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz. (HP, „Hong qi“) eru kínverskar lækningajurtir sem „bæta við qi og næra blóð“. Tilkynnt hefur verið um að AS-fjölsykrur (ASP) geti snúið við minnkun beinmassa, aukið ALP og BGP í sermi og stjórnað lífmekanískum vísitölum lærleggsins í OVX músum og Dex-völdum og streituvöldum beinþynningu rottum í skammtaháðri háttur [20,21]. Fjölsykrur úr AN (ANP) jók fjölda æðarblóma og ýttu undir viðgerð á beinskaða hjá rottum með sykursýki af tegund 2. In vivo rannsókn, 40 mg/L ASP jók kalsíumhnúðafjölda og ALP virkni í BMSCs af völdum 25,5 mmól/L glúkósa [22]. ANP og fjölsykrur frá HP (HPP) virðast bæta útbreiðslu OB og auka ALP virkni á skammtaháðan hátt [23,24].

Polygonatum sibiricum Delar. fyrrverandi Redoute (RP, "Huang Jing") og Dendrobium officinale Kimura et Migo (DO, "Tie pi shi hu") eru kínverskar lækningajurtir sem "næra Yin". In vivo rannsóknir hafa sýnt fram á að fjölsykrur frá RP (RPP) gætu verulega aukið heildar beinþéttni og bætt beinskekkjusmábyggingu OVX rotta eftir stöðuga gjöf [25,26] og gætu einnig bætt einkenni í beinþynningarbrotalíkani [27]. DO fjölsykrur (DOP) komu í veg fyrir niðurbrot á trabecular microstructure og bættu BS/TV, Tb. N, og lækkun á Tb.Sp aldursframkallaðri beinþynningu líkani [28]. Sömuleiðis er dagleg gjöf fjölsykrna úr Gastrodia elata Bl. (GA, "Tian ma") og Saposhnikovia divaricata (Turcz.) Schischk. (SA, "Fang Feng") jók einnig BMD [29,30] og sermis Ca2 plús, Mg2 plús og P2− gildi [31] í OVX líkaninu.

cistanche tubolosa kostir

2.2. Fjölsykrur unnar úr laufum kínverskra lækningajurta

Epimedium brevicornum Maxim (EB, „Yin Yang Huo“) er mjög vinsælt laufblað, jafnan notað til að meðhöndla beinsjúkdóma og kynkirtlasjúkdóma í kínverskri læknisfræði í þúsundir ára. EB gæti létt á einkennum eftir tíðahvörf og hamlað beinþynningu og öðrum beinmissisjúkdómum. Nýleg in vitro rannsókn benti til þess að EB fjölsykra (EBP) gæti örvað og bætt útbreiðslu og sérhæfingu OB frumna af völdum dexametasóns [32].

Hairyvein Agrimonia Herb and Bud (AP, "Xian he cao") tilheyrir Rosaceae og er notað sem kínversk lyf til að meðhöndla sykursýki og hjartsláttartruflanir. Vatnsleysanleg fjölsykra (APP-AW) var einangruð úr AP og þrjár súlfaðar afleiður (S1, S2 og S3) frá APP-AW gátu hindrað frumudauða í dexametasón-örvuðu OB líkani [33].

2.3. Fjölsykrur unnar úr sveppum og sveppum úr kínverskum lækningajurtum

Kínverska læknisfræði Poria cocos (Schw.) Wolf. (PO, "Fu ling") hefur frægt verið notað fyrir daglegt mataræði og lyf í Kína og öðrum Asíulöndum frá fornu fari. Sem klassískt andoxunarefni sýndi PO nýlega kosti til meðferðar á hjartaöng, háþrýstingi og beinefnaskiptum. PO fjölsykra (POP) er virkt og aðal efnasamband unnið úr PO. In vivo rannsókn benti til þess að POP meðferð skerti RANKL-framkallaða OC myndun í RAW264.7 og BMMS frumum á skammtaháðan hátt og dró úr uppsogsvirkni [34].

Polystictus versicolor (L.) Fr. (TV, "Yun Zhi") er einn vinsælasti lækningasveppurinn frá Coriolus Versicolor(L. fyrrverandi Fr.) Quel vegna ýmissa líffræðilega virkra þátta hans. Sýnt hefur verið fram á að fjölsykrupeptíð frá sjónvarpi (TVP) hafa ónæmisstýrandi virkni í venjulegum rottum og sykursýki af tegund I (DM) rottum. Nýleg rannsókn sýndi fram á að TVP væri áhrifarík meðferð við beinþynningu hjá rottum með sykursýki. Í samanburði við líkanahópinn mildaði TVP beinarýrnun af völdum DM, eins og hún var ákvarðað með því að auka beinrúmmál proximal tibia, trabecular fjölda og lærleggsstyrk (11 prósent hámarksálag, 22 prósent stífleiki og 14 prósent stuðull) og með minnkar grop í lærleggsberki um 25 prósent [35].

2.4. Fjölsykrur unnar úr öðrum kínverskum lækningajurtum

Lycium chinense Miller (LY, "Gou qi"), sem tilheyrir Lycium barbarum L., er víða dreift í norðvesturhluta Kína og ávextir þess eru skráðir til að gegna hlutverki í inngrip í umbrot eftir tíðahvörf. Nagdýralíkön af beinþynningu af völdum estrógenskorts eftir tíðahvörf og beinþynningu af völdum dexametasóns hafa sýnt að LYP gæti veitt árangursríka meðferð við beinþynningu. In vivo rannsóknir hafa sýnt að LY fjölsykra (LYP) jókst marktækt

beinþéttni í lendarhrygg og þurrþyngd lærleggja í OVX rottum eftir meðferð í 12 vikur, bætt beinabyggingu og minnkað frásog í lacunal [24]. Þar að auki jók LYP einnig kalsíum í blóði, ALP innihald og BMD í beinþynningu rottum af völdum sykurstera [36].

Carthamus Flos (SF, "Hong Hua") frá Carthamus tinctorius L. hefur verið notað sem kínversk lyf við meðferð á heilablóðfalli og kransæðasjúkdómum. Nútíma lyfjafræðilegar tilraunir hafa einnig sýnt fram á að fjölsykrur einangraðar úr SF (SFP) hafa hugsanlegt lækningalegt gildi til meðhöndlunar á ófullkominni beinmyndun og beinþynningu. In vitro rannsóknir sýndu að SFP gæti skammtaháð aukið útbreiðslu aðal OB og steinefnamyndun og að þessari aukningu fylgdi aukinni ALP virkni og tjáningu kollagenmyndunar [37].

3. Verkunarháttur sem fjölsykrur bæta jafnvægi í beinum með því að stjórna OB og OC

3.1. Verkunarháttur sem fjölsykrur stuðla að beinmyndun sem miðlar beinþynningum

OB gangast undir fjögur stig í beinmyndun, þar á meðal útbreiðslu beinfrumuefna, þroska utanfrumufylkis, steinefnamyndun utanfrumufylkis og frumudauða beinfrumuefna. Margir þættir, eins og merkjaleiðir og umritunarþættir, geta stjórnað þessum stigum og að lokum stjórnað beinmyndun. Hér tökum við saman umritunarþættina og merkjaleiðir sem fjölsykrur hafa áhrif á beinmyndun í OB. Aðferðir OB-miðlaðrar beinmyndunar og fjölsykrustjórnunar á OB virkni sem taka þátt í rannsóknum okkar eru sýndar á myndum. 1 og 2.

Mynd 1. Yfirlitsaðferðir beinþynningar sem taka þátt í rannsóknum okkar. Stuðla (→), hindra (⊥). Í BMSCs hindrar binding Wnt próteina við himnubundin frizzle viðtaka og LRP5/6 co-viðtaka Axin1 flókið ubiquitination og niðurbrot á -catenin og flýta fyrir flutningi þess inn í kjarna [38]. Þetta kjarna-catenin binst og samvirkir meðlimi T-frumuþáttar/eitlaeyðandi þátta fjölskyldu umritunarþátta (TCF/LEF) virkjar niðurstreymis markgen, eins og Runx2 og Osterix (Osx), sem leiðir þannig til kynningar fyrir aðgreiningu og útbreiðslu OBs [32]. DKK-1 hamlar Wnt-bindingu við krumpuðum viðtökum og LRP5/6, wnt/-catenin boðleiðin er læst. Í OB bindast beinformandi prótein (BMP) BMP viðtakanum (BMPR), virkja SMAD1/5/8 prótein sem fara inn í kjarnann, stjórna síðan RUNX2 genatjáningu. Runx2 getur sameinast kjarnabindandi þáttum til að mynda misleita tvíliða uppbyggingu og bindast síðan við DNA, sem framkallar tjáningu beinamyndunartengdra gena, eins og Osx, bein glútamatprótein (BGP) og ALP. PIP3 framleitt með PI3K virkjun binst PH léninu í N-enda Akt, flytur Akt yfir í plasmahimnuna, sem hvetur Akt ser473 og Thr308 staða fosfórun. Eftir Akt virkjun, stuðlar það að tjáningu niðurstraums pro-apoptótískra þátta bax-2, kaspasa 3 og hindrar and-apoptotic þátt BCL-2. Í for-OC, IL-1, IL-6 og TNF-virkt NF-KB, sem bætir flutning NF-KB inn í kjarnann, sem veldur aðgreiningu frá pre-OC til OC. Í OC binst IL-6 interleukin 6 viðtaka (IL-6R), TNF- binst TNF-viðtaka (TNFR), RANKL binst RANK og nýtir frekar TNFR-tengda þætti (TRAFs) til að koma af stað niðurstraums merkjafalli, þar á meðal NF-kB fosfórun, p38 fosfórun, JNK og ERK1/ 2. Lokaniðurstaða RANKL-RANK merkja er virkjun beinþynningar umritunarþátta, eins og NF-kB, virkjaprótein 1 (AP{ {55}}), Proto-oncogene prótein (FOS) og virkjaður kjarnaþáttur virkjaðra T-frumna (NFATc1). NFATc1 framkallaði tjáningu beinoklastsértækra gena eins og tartratþolinn sýrufosfatasa (TRAP) og cathepsin K (Ctsk), sem leiðir til aðgreiningar og stuðlar að þroskun OC.

Mynd 2. Samantekt á fjölsykrum og mögulegum aðferðum sem taka þátt í meðferð beinþynningar. ACP: fjölsykra frá Achyranthes bidentata Blume; ASP: fjölsykra frá Astragali Radix; ANP: fjölsykra frá Angelica Sinensis (Oliv.) Diels; APP: fjölsykra frá Hairyvein Agrimonia Herb and Bud; COP: fjölsykra frá Curculigo orchioides Gaertn; CYP: fjölsykra frá Cynomorium songaricum Rupr; CDP: fjölsykra frá Cistanche deserticola Ma; CBP: fjölsykra frá Cibotium barometz (L.) J. Sm; DOP: fjölsykra frá Dendrobium officinale Kimura et Migo; EBP: fjölsykra frá Epimedium brevicornum Maxim; WSS25: fjölsykra frá Gastrodia elata Bl.; HPP: fjölsykra frá Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz.; LYP: fjölsykra frá Lycium chinense Miller; MOP: fjölsykra frá Morinda Officinalis How; POP: fjölsykra frá Poria cocos (Schw.) Wolf.; RPP: fjölsykra frá Polygonatum sibiricum Delar. fyrrverandi Redoute; SAP: fjölsykra frá Sap oshnikovia divaricata (Turcz.) Schischk.; SFP: fjölsykra frá Carthami Flos.; TVP: fjölsykra frá Polystictus Versicolor (L.) Fr.

3.1.1. Umritunarþættir

Osteogenic sérhæfing BMSCs er stjórnað af ýmsum umritunarþáttum, svo sem Runt-tengdum umritunarþáttum 2/kjarna bindiþáttur 1 (Runx2/Cbfa1) og osterix. Cbf 1, einnig þekkt sem pólýómaveiru-bindandi prótein 2 A (PEBP2 A) eða brátt mergfrumuhvítblæði Factor 3 (AML3), er umritunarþáttur af burðargenafjölskyldunni. Osterix, mikilvægur þáttur sem stjórnar niðurstreymismarkmiðum í beinamyndun, er mikilvægur eftirlitsaðili aðgreiningar á OB og er elsta og sértækasta merkið fyrir OB aðgreining.

MOP-miðluð sermisíhlutun BMSCs í 14 daga uppstýrði tjáningu Cbf 1 mRNA og stuðlaði að beinmyndunaraðgreiningu [39]. Önnur rannsókn sýndi að tjáning Cbf 1 mRNA í OB rottum var uppstillt eftir meðferð með vatnsþykkni af Morinda Officinalis og MOP-innihaldandi sermi í 72 klst. og áhrif MOP voru betri en áhrif vatnsútdráttar af Morinda Officinalis [40]. MOP sem gefið var OVX beinþynningu rottum í 30 daga jók tjáningu sköflungsgenanna Cbf 1 og DMP1 [10]. Nýtt inúlín frúktan MOW90-1 einangrað úr MO90 uppstýrði tjáningu Runx2 og Osterix og stuðlaði að fjölgun, aðgreiningu og steinefnamyndun MC3T3-E1 frumna [14].

Nýleg in vitro rannsókn metin áhrif HPP á beinmyndandi aðgreiningu MC3T3-E1 beinþynningarfrumna og kom í ljós að HPP stýrði ALP virkni á skammtaháðan hátt og jók tjáningu og umritunarvirkni Runx2 og Osterix, tvö aðalgen OB aðgreiningar [24]. Liao et al komust að því að ANP gæti sérstaklega uppstýrt mRNA tjáningu CyclinD1, Runx2 og Osterix [22,23]. ASP jók einnig tjáningu CyclinD1 og stuðlaði að útbreiðslu [41].

3.1.2. Wnt/ -catenin merkjaleið

Wnt/-catenin boðleiðin gegnir mikilvægu hlutverki í sjálfsendurnýjun, stefnuaðgreiningu, útbreiðslu foreoblasta, OB myndun og frumudruflanir BMSCs. Í því ferli að stuðla að OB aðgreiningu stjórnar Wnt OB aðgreiningargenum með því að stjórna magni -catenin í BMSCs. Virkjað Wnt merkjasending gæti stuðlað að -catenin samloðun, sem hefur í för með sér OB aðgreining og beinmyndun. Tjáning Wnt3a og Wnt10b í BMSCs getur virkjað Wnt/-catenin boðleiðina og stuðlað að útbreiðslu BMSCs [42]. DKK-1 er hemill á Wnt-boðaleiðinni, hamlar beinmyndun og leiðir til beinþynningar á meðan mótvægi á DKK-1 getur aukið beinmassa [43].

MOP jók útbreiðslu hraða OBs in vitro, jók ALP virkni og lækkaði próteintjáningu DKK-1 [44]. Frekari in vivo rannsókn á sameindaháttum á bak við beinþynningaráhrif CDP bendir til þess að dempun beinhrörnunar tengist virkjun Wnt/-catenin boðleiðar [45]. RPP inngrip bætti ALP virkni BMSCs á skammtaháðan hátt, jók marktækt steinefnamyndun frumna, jók marktækt tjáningu ALP, Runx2 og Osteocalcin gena í BMSCs, hækkaði marktækt tjáningu -catenin og stuðlaði að mikil tjáning TCF-bindingarstaða. Vélbúnaðurinn gæti tengst því að virkja Wnt/-catenin boðleiðina og stuðla að aðgreiningu BMSCs í OBs [46], en RPP hafði engin áhrif á BMP leiðina. Niðurstöður sýndu einnig fram á að RPP stuðlaði að sérhæfingu og steinefnamyndun með því að stjórna ERK/GSK-3/-catenin boðleiðinni [47]. Li o.fl. komst að því að BMP9 er beint skotmark miR-152 og ASP gæti niðurstýrt miR- 152 tjáningu og stuðlað að uppstjórnun BMP9, og þar með virkjað PI3K/AKT og Wnt/ -catenin ferilboð í BMSCs [ 41]. ASP létti beinþynningu af völdum oxunarálags með því að stjórna FoxO3a/Wnt2/-catenin boðleiðinni [48]. LYP-miðlað sermi virkjar tjáningu Wnt-merkjaleiðatengdra próteina -catenin og Wnt10b stuðlar að aðgreiningu BMSCs í OB og eykur steinefnabundna hnúða [49].

cistanche tubolosa þykkni: meðhöndla sykursýkissjúkdóma

3.1.3. BMP/SMAD/RUNX2 merkjaleið

BMP/SMAD boðferillinn gegnir mikilvægu hlutverki við að virkja umritun beinamyndunargena. Beinformað prótein II (BMP2), sem er meðlimur TGF- yfirfjölskyldunnar, er mjög tjáð í OB og stjórnar aðgreiningu bæði in vitro og in vivo [50]. BMP binst heterodimeric viðtaka til að virkja SMAD prótein, sem umvirkja beinþynningargen annað hvort beint eða í gegnum Runx2 [51]. Runx2 er niðurstreymis markgenið BMP2/Smad merkjaflutningskerfisins og umritunarþáttur sem er nauðsynlegur fyrir beinmyndun. Runx2 getur sameinast kjarnabindandi þáttum til að mynda misleita tvíliða uppbyggingu og bindast síðan við DNA, sem framkallar tjáningu gena sem tengjast beinmyndun, eins og COL-І, BGP og ALP.

Huang et al einangruðu tvær nýjar fjölsykrur, CBP70-1-1 og CBP70-1-2, úr rhizomes af Cibotium barometz og komust að því að þær gætu stuðlað að útbreiðslu OB við lágan styrk. CBP70-1-1 við 3,93 og 7.86 μM og CBP70–1-2 við 1,73 og 6,92 μM jók marktækt ALP virkni og steinefnalausa hnúða í MC3T3-E1 frumum. Þar að auki jók CBP70-1-2 tjáningu og umritunarvirkni BMP2 og aukin tjáning BMP2 örvaði í kjölfarið niðurstreymisgenið Smad1. Fosfórun Smad1 er aukin, sem örvar enn frekar beinskemmdargenið Runx2 til að stuðla að beinmyndun [50].

Önnur rannsókn sýndi að CEP gæti bætt beinupplýsingar með því að hækka prótein tjáningu BMP2/Smad1 og Smad5/Runx2 [52]. Chen o.fl. komust að því að Gastrodia elata Bl. fjölsykra WSS25 gæti hamlað tjáningu BMP2/Smad1 ferla og hamlað beinþynningaraðgreiningu [29]. RPP stuðlaði að beinmyndun í OVX rottum með því að auka magn ALP, OPG og BGP og prótein tjáningu BMP2 [26]. APP jók ALP virkni, stuðlaði að fjölgun og aðgreiningu OB og jók OB aðgreiningarmerkjaprótein BMP2, Runx2, Osterix og Osteocalcin. Sameindabúnaðurinn var tengdur aukinni miR-70 tjáningu [53] og stjórnun á Wnt/-catenin boðleiðinni [54].

3.1.4. Antiapoptosis miðlaðar leiðir

Æfðu frumudauði, sem er form forritaðs frumudauða, gegnir lykilhlutverki í vefjajafnvægi og afnám frumudauða hefur verið bendlað við fjölmargar meinafræðilegar aðstæður [55]. Prótein af Bcl-2 fjölskyldunni hafa annaðhvort for- eða andapoptótísk virkni og stjórna hvatberaferli apoptosis með því að stjórna hvatbera ytri himnu permeabilization (MOMP). MOMP er lykilatburðurinn í innri apoptotic ferli. Bax, sem tekur þátt í að mynda MOMP, leiðir til losunar á innihaldi hvatbera millihimnurýmis í umfrymið. Sýtókróm c sem losað er binst frumudróppróteini sem inniheldur kaspasa-nýliðunarsvæði (CARD) til að mynda apoptósómið og í kjölfarið til að fá margar prókaspasa-9 sameindir, að lokum virkja niðurstreymis böðulkaspasa eins og caspasa-3. And-apoptótísk prótein af Bcl-2 hindra frumudauða með því að koma í veg fyrir virkjun og homo-oligomerization Bax [56]. Þar að auki er Bax prótein stjórnað af fosfórun á Akt-háðan hátt og þessi fosfórunaratburður hindrar áhrif Bax á hvatbera með því að viðhalda því í umfrymi [57].

Sykursterar eru mikið notaðir til að meðhöndla bólgusjúkdóma og leiða til um það bil 30 prósenta OB frumu apoptosis hjá sjúklingum með beinþynningu af völdum óhóflegrar notkunar sykurstera. Vatnsleysanleg fjölsykra (APP-AW) var einangruð úr Agrimonia pilosa og þrjár súlfaðar afleiður (S1, S2 og S3) frá APP-AW hamluðu frumudauða í dexametasón-örvuðu OB líkani [33], sneru við aukningu á Bax. , cýtókróm og kaspasa-3 og minnkaði Bcl-2 og c-Myc próteintjáningu í MC3T3-E1 frumum. In vitro rannsókn sýndi að MOP hamlaði OB apoptosis framkallað af all-trans retínósýru [58]. SFP virðist vernda OB frumur frá dexametasón af völdum apoptosis, hugsanlega vegna áhrifa þess á að snúa við virkjun kaspasa-3 og klofnunar á PARP [37]. EBP hefur uppstýrt tjáningu Bcl-xl og Bcl-2 og minnkað Bax og caspase-3 tjáningu í gegnum PI3K/Akt/mTOR merkjaleiðina í dexametasón-örvuðu OB [32].

3.1.5. Oxunarálagsmiðlaðar leiðir

Aukning á oxunarálagi við öldrun getur verið mikilvægur þáttur sem veldur beinþynningu. Oxunarálag er sjúklegt ástand sem felur í sér offramleiðslu hvarfgjarnra súrefnistegunda (ROS) við aðstæður þegar brotthvarf þeirra er minnkað. Sem vísbending og eftirlitsaðili um oxunarskemmdir hefur kjarnaþátturinn erythroid 2- tengdur þáttur 2 (Nrf2)/Heme Oxygenase 1 (HO-1) ferillinn, sem verndar gegn oxunarskemmdum og frumudauða, verið aðaláhersla rannsókna í mörg ár. In vivo rannsókn sýndi að DOP gæti bjargað H2O2- völdum skipta um BMSC aðgreiningar örlög og aukið tjáningu Nrf2, HO-1 og Nqo1 [28].

3.1.6. Stuðlar að beinsértæku fylki og steinefnamyndun beina

Bein síalóprótein (BSP), osteopontin og osteocalcin eru svipgerðarmerki fyrir þroskað OB og mikilvæg merki um steinefnamyndun fylkis. Osteopontin er seytt af OB og tekur þátt í steinefnamyndun beingrunnsins, sem getur sameinast hýdroxýapatiti í gegnum svæði sem er ríkt af asparaginsýru og tekur þátt í steinefnamyndun beinagrunnsins. BSP, stórt utanfrumuefni utan kollagena fylkispróteins í beinvef sem er staðsett við steinefnasambandið, getur stuðlað að kjarnamyndun hýdroxýapatíts steinefnamyndunar in vitro og aukið kalsíumupptöku og hnúðamyndun. Osteocalcin, framleitt og seytt nánast eingöngu af OB, binst Ca2 plús og er ábyrgt fyrir steinefnamyndun beinagrunnsins [59].

MOP (50 ug⋅mL-1) stuðlaði að MC3T3-E1 frumufjölgun, stuðlaði að seytingu kollagens tegundar 1 (COL-І) og Osteocalcin og jók ALP virkni [60]. RPP bætti lífmekaníska eiginleika og beinþéttni beinþynningarbrota í rottum með því að minnka innihald beina ALP, TRAPa og TNF- í beinþynningu hjá rottum [25] og auka magn ALP, OPG og BGP og próteintjáningu BMP2 [25] 26]. Hreinsuð fjölsykra ABW70-1, einangruð úr radix achyranthis bidentatae, stuðlaði að útbreiðslu MC3T3-E1 frumna, jók ALP virkni, myndun steinefnahnúða og genatjáningu Osterix, Osteocalcin og BSP og stuðlaði að beinmyndandi aðgreining [8].

Cistanche tubulosa gagnast beinum

3.2. Verkunarháttur þar sem fjölsykrur hamla beinuppsog vegna beinþynninga

Beinupptaka er afleiðing af víxlverkun milli virkjaðs OC og beinfylkisins. Hlutverk OC í beinupptöku felur aðallega í sér fjögur stig: viðloðun og skautun beinþynna, súrnun í örumhverfi beinuppsogs, niðurbrot beinfylkis og innfrumuflutningur. Í ferli viðloðun og skautun beinþynna eru forverar beinþynningar safnað upp á yfirborð beina undir virkni -integrins og aðgreinast í OC örvað af M-CSF, RANKL og frumulyfjum. Í þessu ferli geta umritunarþættir og frumuefni eins og IL-1 og IL-6 einnig stuðlað að aðgreiningu. Í kjölfarið myndar OC súrt örumhverfi milli frumunnar og yfirborðs beinsins [61] og þroskaðir OCs seyta ýmsum ensímum, þar á meðal próteinkínasa K, matrix metalloproteinasa (MMPs) og tartratþolinn sýrufosfatasa [62] til að brotna niður. bein fylkið. Aðferðir beinuppsogs með beinum hætti og fjölsykrurstjórnunar á OC virkni sem taka þátt í rannsóknum okkar eru sýndar á myndum. 1 og 2.

3.2.1. Umritunarþættir

Aðgreiningu OC er stjórnað af ýmsum umritunarþáttum. Meðan á beinþynningu stendur er almennt viðurkennt að NFATc1, sem tilheyrir NFAT umritun yfirfjölskyldunni, sé nauðsynlegur umritunarþáttur sem stjórnar RANKL-framkölluðum beinþynningargenatjáningu [63]. NFATc1 er andstreymis kjarnaumritunarþáttur sem gegnir lykilhlutverki við að stjórna tjáningu margra beinþynningarsértækra gena [64], eins og tartratþolinn sýrufosfatasa (TRAP), 3- integrín, cathepsin K (Ctsk), og MMP-9, sem taka þátt í stjórnun á aðgreiningu beinþynninga, samruna og virkjun. Á sama tíma brjóta Ctsk og MMP -9 niður lífræna beinfylki og stuðla að beinuppsogsvirkni [65].

In vivo rannsókn sýndi fram á að WSS25 (GAP) gæti hamlað beinþynningaraðgreiningu á fyrstu stigum og hamlað tjáningu á beinþynningarsértæku genum TRAP, NFATc1, MMP-9 og CtsK í RANKL-framkölluðum RAW264.7 frumum á skammtaháðan hátt [29]. Frekari rannsóknir komust að því að sameindakerfi WSS25 við myndun beinþynningar var í gegnum hömlun á tjáningu BMP2/Smad1 ferlisins [29]. RPP lækkaði beinþynningarvirkni á skammtaháðan hátt, þar með talið minni tjáningu TRAP, MMP-9, CtsK og NFATc1 í RAW264.7 frumum af völdum RANKL [66]. Að auki, RPP niður-stýrði miR-1224 tjáningu og lykilmarkmiðsameindinni Limd1 í Hippo boðleiðinni í beinmergsafleiddum átfrumum (BMM) [67]. Að auki sýndi in vitro rannsókn að CDP hindraði RANKL-framkallaða beinþynningaraðgreiningu frá BMMs og bældi samruna beinþynna með því að hindra uppsogsvirkni hýdroxýapatíts og minnka beinþynningarmerkja mRNA gildi NFATC1, MMP9, Ctsk og TRAP [19]. Önnur rannsókn greindi frá því að RPP stjórnaði einnig tjáningu tiltekinna gena, þar á meðal TRAP, MMP-9, CtsK og NFATc1, við OC myndun [66].

3.3.2. OPG/RANKL/RANK merkjaleið

OPG/RANKL/RANK ásakerfið er lykilatriði í að stjórna beinþynningaraðgreiningu og beinupptöku [68]. Rank, einnig þekktur sem TNFR yfirfjölskyldumeðlimur 11a, gegnir mikilvægu hlutverki í beinþynningu. RANKL binst stigi og nýtir frekar TNFR-tengda þætti til að koma af stað niðurstreymis merkjafalli, þar á meðal p38, JNK og ERK. Lokaniðurstaða RANKL-RANK merkja er virkjun beinþynningar umritunarþátta eins og NF-KB, virkjaprótein 1 (AP- 1), hringlaga adenósín einfosfat svörunar frumefnisbindandi prótein (CREB) og virkjað t-kjarna þáttur-1 (NFATc1), sem allir örva tjáningu beinþynningarmerkja, eins og TRAP, 3 integríns og CtsK [69]. OPG er meðlimur TNF viðtaka yfirfjölskyldunnar og er einnig þekktur sem osteoclastogenesis inhibitory factor (OCIF), sem getur samkeppnishæft andstæðingur RANKL og hindrað þannig aðgreiningu OC [70].

ACP-skammtaháð aukin beinmyndunarmerki OC og BAP í sermi og minnkuð beinupptökumerki TPACP5b, NTX og CTX í sermi hjá OVX rottum, og verkunarháttur getur tengst aukinni tjáningu OPG og RANK próteina í beinmergsvef og minnkun á RANKL tjáningu, sem leiðir þannig til hömlunar á beinupptöku [7]. Þar að auki hamlaði ACP RANKL-framkallaða fosfórýleringu á MAPK leiðinni [71]. CYP [15] jók sermisþéttni OPG og lækkaði RANKL og hlutfall RANKL/OPG í OVX beinþynningu líkani rottum. ASP jók sermisþéttni OPG, lækkaði RANKL og hlutfallið RANKL/OPG og lækkaði marktækt magn TNF- og IL-2, sem leiddi til hömlunar á aðgreiningarvirkni beinþynninga [20,21].

3.3.3. ERK/JNK merkjaleið

ERK/JNK boðleiðin tekur þátt í frumufjölgun og aðgreiningu og fosfórýleringarvirkjað ERK1/2 færist frá umfrymi til kjarna, sem miðlar umritunarvirkjun AP-1, c-Fos og c-Jun. og stuðlar að útbreiðslu og aðgreiningu OC. Niðurstilling á p38, ERK og JNK hamlaði tjáningu NFAcT1 og c-Fos í RANKL-framkallaðri beinþynningarmyndun. Meðferð með ERK eða JNK hemlum minnkaði marktækt fjölda OC og IL-6 framleiðslu [72]. Hugsanlegir aðferðir POP í beinþynningarmyndun voru tengdar við JNK og ERK boðleiðir (bæla ERK1/2 fosfórun, STAT3 og JNK1/2 tjáningu) [34]. Til að staðfesta árangursríka meðferð við beinþynningu eru frekari rannsóknir in vivo nauðsynlegar.

3.3.4. Stýrðir bólguþættir

Margir bólguþættir stuðla að OC aðgreiningu með því að miðla RANKL tjáningu [73]. TNF- er öflugur örvandi beinuppsogs og gegnir mikilvægu hlutverki í beinefnaskiptum, sem getur beint framkallað myndun OC úr forverum OC í nærveru M-CSF eða fjarveru RANKL með því að virkja NF-KB boð [74] og framkalla RANK tjáningu í OC forverum [75]. Bólgueyðandi frumudrepið IL-1 er öflugur örvandi OC aðgreiningar og beinupptöku með því að örva RANKL tjáningu [76]. IL-6 örvar beinþynningu og OC virkjun með örvun á RANKL tjáningu í OB og stromal frumum [77].

Zhu o.fl. komst að því að MOP minnkaði IL-6 og TNF-tjáningargildi í sermi [10]. Ren o.fl. gaf til kynna að LYP gjöf í 90 daga dró verulega úr IL-6 innihaldi í sermi [78]. ASP hefur verndandi áhrif á beinmissi í OVX músum með því að draga verulega úr styrk TNF- og hamla beinþynningu [20]. Eftir meðferð með ASP lækkuðu aukið magn TNF- og IL-2 marktækt í rottalíkani af völdum beinþynningar af völdum dexametasóns og bólgueyðandi áhrifin tengdust stjórnun á þarmaflóru [21]. SA fjölsykru (SAP) gjöf í 70 daga dró verulega úr sermiþéttni IL-6 og TNF- [30,31]. Aðrir greindu frá því að RPP gæti hamlað beinupptöku með því að draga úr innihaldi TRAPa og sermis IL-1, IL-6 og TNF- í beinþynningarrottum [25,27].

Cistanche tubulosa gegn beinþynningu

4. Niðurstöður

Að lokum, in vivo og in vitro tilraunir hafa sýnt fram á að fjölsykrur hafa eiginleika til að meðhöndla beinþynningu eftir tíðahvörf, öldrunarbeinþynningu og sykurstera af völdum aukabeinþynningar, sérstaklega beinþynningu eftir tíðahvörf, með því að stuðla að sérhæfingu og virkni OB og minnka OC aðgreiningu og virkni. Aðferðirnar sem fjölsykrur bæta jafnvægi í beinum eru aðallega Wnt/-catenin boðleiðin, BMP/SMAD/RUNX2 boðferillinn, OPG/RANKL/RANK boðferillinn, ERK/JNK boðferillinn, frumudauðaferillinn og umritunarþættir. Þessi endurskoðun mun veita betri skilning á beinþynningaráhrifum fjölsykra og mótun merkjaleiða, sem er gagnlegt til að veita fræðilegan grunn fjölsykrna til klínískrar notkunar.

5. Framtíðarhorfur

Nokkrar rannsóknir höfðu ótvírætt sýnt fram á jákvæð áhrif fjölsykra á beinþynningu in vitro og in vivo tilraunir. Sem stendur, þó að engar klínískar rannsóknir séu tilkynntar um meðferð á beinþynningu með fjölsykrum úr kínverskum lækningajurtum, hefur mikið af klínískum notkun fjölsykra verið kannað og metið við meðferð annarra sjúkdóma, svo sem æxli [79], tegund 2 Sykursýki [80]. Meðal þeirra hafa Poria cocos fjölsykra, Astragali Radix fjölsykra og Lycium chinense Miller fjölsykra verið samþykkt af CFDA sem hráefni. Kínversku lækningajurtirnar sem teknar eru saman í þessari grein eiga sér langa sögu í klínískri meðferð beinasjúkdóma, in vitro og in vivo tilraunir sýna einnig að fjölsykrurnar sem unnar eru úr þessum jurtum hafa áhrif á beinþynningarsjúklinga. Þess vegna teljum við að frekari klínískar rannsóknir til að staðfesta beinþynningaráhrif þeirra muni hjálpa til við að stuðla að þróun kínverskra lækningajurta fjölsykrum í hagnýtur matvæli eða lyf.

Hins vegar, í þróun fjölsykrna úr kínverskum lækningajurtum, eru nokkur atriði sem þarf að huga að og rannsaka frekar. Í fyrsta lagi hafa fjölsykrur einkenni stórs mólþunga og flókinnar byggingar, frekari rannsókna til að kanna tengsl líffræðilegrar virkni fjölsykra og efnafræðilegrar uppbyggingar er þörf.

Auk þess ætti að huga betur að áhrifum fjölsykra á þarmaflóru í meltingarvegi. Fjölsykrur eru táknaðar með litlu aðgengi þeirra, sem er háð niðurbroti sem á sér stað við fyrstu umferð umbrot og frásog frá meltingarvegi [81]. Fjölmargar rannsóknir hafa komist að því að meltingarvegurinn tekur þátt í tilviki og þróun beinþynningar [82-84]. Hvort og hvernig fjölsykrur taka þátt í umbrotum beina með því að stjórna þarmaflóru er enn óljóst og gæti verið nýja fjölsykruraðferð til meðferðar á beinþynningu.

Viðurkenningar

Rannsóknarvinnan var styrkt fjárhagslega af National Science Foundation of China (nr. 82003977, 81803760, 82004022), Zhejiang Province Excellent Young Talents Fund Project of Traditional Chinese Medicine (nr. 2020ZQ011) og helstu verkefnum hefðbundinna kínverskra lækninga. Zhejiang-hérað (2018ZY003), Grunnrannsóknaráætlun um almannavelferð í Zhejiang-héraði (LGF20H060006), Lækna- og heilbrigðisvísinda- og tækniáætlun Zhejiang-héraðs (2020KY507).

Kínversk lækningajurt--Cistanche, er góð gegn beinþynningu

Úr: „Ávinningur og aðferðir fjölsykra úr kínverskum lækningajurtum til meðferðar gegn beinþynningu“ eftirShan Shan Lei a, o.fl.

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