Hiina ravimtaimedest pärinevate polüsahhariidide eelised ja mehhanismid osteoporoosivastases ravis

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post: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,**
* Meditsiini osakond, Zhejiangi traditsioonilise hiina meditsiini akadeemia, Hangzhou, Zhejiang 310007, PR Hiina
b * Ohutuse hindamise keskus, Hangzhou meditsiinikolledž, Hangzhou, Zhejiang 310053, PR Hiina
c * Zhejiangi Tehnikaülikool, Hangzhou, Zhejiang 310014, PR Hiina
d * Zhejiangi Hiina meditsiiniülikool, Hangzhou, Zhejiang 310053, PR Hiina

Abstraktne

Osteoporoos on süsteemne metaboolne luuhaigus, mille esinemissagedus suureneb. Hiina ravimtaimedel on luuhaiguste ravimisel pikk ajalugu. Polüsahhariidid on Hiina ravimtaimedes oluline fütokemikaalide kategooria ja nende kasulikkus tervisele on suurendanud avalikkuse huvi. Paljud uuringud on näidanud, et polüsahhariididel on osteoporoosivastane toime, tasakaalustades luu resorptsiooni ja luu moodustumist, kuid üksikasjalikke toimeid ja mehhanisme ei ole süstemaatiliselt kokku võetud. Tegime põhjaliku kirjanduse ülevaate, et konsolideerida uuringud perioodiks 2000–2021, tehes PubMedi, CNKI, VIP ja Wanfangi andmebaasides elektroonilisi otsinguid. Kokku on 54 uuringus 19 liiki Hiina ravimtaimede polüsahhariidid näidanud luu homöostaasi kaitsvaid omadusi. In vivo ja in vitro katsed on näidanud, et polüsahhariididel on omadused postmenopausaalse osteoporoosi, seniilse osteoporoosi ja glükokortikoididest põhjustatud sekundaarse osteoporoosi, eriti menopausijärgse osteoporoosi ravis. Lisaks reguleerivad polüsahhariidid mitmeid signalisatsiooniteid, nagu Wnt/-kateniini signaalirada, BMP/SMAD/RUNX2 signaalirada, OPG/RANKL/RANK signaalirada, apoptoosirada ja transkriptsioonifaktorid, ning need osalevad luu parandamises. homöostaas. See ülevaade annab parema ülevaate polüsahhariidide osteoporoosivastastest toimetest ja sellega kaasnevatest signaaliradade modulatsioonidest.

Märksõnad:Polüsahhariidid, Hiina ravimtaimed, mehhanismid, luu homöostaas

Hiina ravimtaim{0}}Cistanche on hea osteoporoosi vastu

1. Sissejuhatus

Osteoporoos on süsteemne metaboolne luuhaigus, mida iseloomustab mikroarhitektuuri halvenemine, madal luumass ja suurenenud luumurdude risk. Hiina riikliku tervisekomisjoni 2018. aastal läbi viidud esimese osteoporoosi epidemioloogilise uuringu tulemuste kohaselt ulatus osteoporoosi levimus üle 50-aastastel naistel 32,1 protsendini, samas kui üle 65-aastastel naistel oli see 51,6 protsenti. Umbes 10 miljonil üle 50-aastasel inimesel Ameerika Ühendriikides on osteoporoos ja 34 miljonil inimesel on selle haiguse oht. Ühendkuningriigis kannatab 50 protsenti üle 50-aastastest naistest ja 20 protsenti meestest osteoporootiliste luumurdude all [1]. Osteoporoosist põhjustatud rabedad luumurrud võivad põhjustada haigestumuse ja suremuse suurenemist, mis toob kaasa tohutu sotsiaalse koormuse [2].

On teada, et luu homöostaasi tasakaalustamatust põhjustab rohkem osteoklastide vahendatud luu resorptsioon kui osteoblastide vahendatud luu moodustumine põhjustab osteoporoosi. Paljud tegurid põhjustavad luu homöostaasi, kuid põhimehhanismiks on tasakaalustamatus osteoblastide ja osteoklastide vahel, sealhulgas (i) vähenenud osteoblastide (OB) diferentseerumine ja aktiivsus, mille tulemuseks on luude ladestumise vähenemine; (ii) suurenenud osteoklastide (OC) diferentseerumine ja aktiivsus, mille tulemuseks on luu liigne resorptsioon; ja (iii) põletik ja oksüdatiivne seisund [3]. Lisaks reguleerivad OB ja OC funktsioone mitmesugused transkriptsioonifaktorid ja signaalirajad.

Hiinas on osteoporoosi raviks sadu aastaid kasutatud mitmeid Hiina ravimtaimi, millel on liigeseid kergendav ning luid ja lihaseid tugevdav toime. Polüsahhariidid on paljude Hiina ravimtaimede, näiteks Polygonatum sibiricum Delar, üks peamisi aktiivseid komponente. ex Redoute, Angelica sinensis (Oliv.) Diels ja Morinda Officinalis Kuidas. Vahepeal on tõestatud, et polüsahhariididel on mitmeid funktsioone, nagu antioksüdant [4], immunomoduleeriv [5] ja väsimusevastane funktsioon [6]. Praeguseks on arvukad uuringud näidanud, et polüsahhariididel on osteoporoosivastane toime, tasakaalustades luu resorptsiooni ja luu moodustumist, kuid üksikasjalikke toimeid ja mehhanisme ei ole süstemaatiliselt kokku võetud.

Selles ülevaates kogusime kokku 54 polüsahhariidide uuringut osteoporoosivastase võitluse kohta aastatel 2000–2021 ning uuriti 19 erinevat tüüpi Hiina ravimtaimede polüsahhariide. Need uuringud hõlmasid 25 in vivo eksperimentaalset uuringut ja 40 in vitro katset. Katseloommudel hõlmas munasarjade eemaldamisega (OVX) rotte, SAMP6 hiiri ja glükokortikoididest põhjustatud osteoporoosi (GIOP) sebrakala. In vitro katsetes on laialdaselt kasutatud MCET3-E1 rakke, BMSC-sid, deksametasooniga indutseeritud OB ja RANK-indutseeritud BMM-i rakumudeleid. Toorpolüsahhariidide või puhastatud polüsahhariidide mehhanismid osteoporoosivastases võitluses keskendusid OB või OC proliferatsioonile, diferentseerumisele, sealhulgas transkriptsioonifaktorite ekspressioonile, põletikulistele teguritele, signaaliradadele, nagu Wnt/-kateniini signaalirada, BMP/SMAD/RUNX2 signaalirada, OPG/RANKL/RANK signaalirada jne. Vaatasime üle 19 erinevat tüüpi Hiina ravimtaimede polüsahhariidide osteoporoosivastased toimed ja mehhanismid ning tegime need kokku tabelis 1.

2. Hiina ravimtaimedest saadud polüsahhariidid osteoporoosi vastu

19 maitsetaimede hulgast oli 13/19 risoomiosast, 1/19 õiest, 2/19 leheosast, 1/19 viljaosast ja 2/19 seenest. Kõik tõendid nende Hiina ravimtaimede polüsahhariidide kohta luude homöostaasi parandamiseks ja luukadu piiramiseks on esitatud järgmistes lõikudes.

2.1. Hiina ravimtaimede risoomidest saadud polüsahhariidid

Achyranthes bidentata Blume (AC, "Niu xi"), Morinda Officinalis How (MO, "Ba-Ji-Tian"), Curculigo orchioides Gaertn (CO, "Xian Mao"), Cynomorium solaarium Rupr. (CY, "Suo yang"), Cistanche deserticola Ma (CD, "Rou Cong Rong") ja Cibotium barometz (L.) J. Sm (CB, "Gou Ji") on Hiina ravimtaimed, mis "toonustavad neerusid ja tugevdada luud" ja neid kasutatakse eriti postmenopausaalse osteoporoosi raviks. On teatatud, et polüsahhariidide peamistel aktiivsetel ühenditel on OVX rotimudelites täpne kasulik toime osteoporoosivastasele toimele. AC [7,8], MO [9–11], CO [12], CY [17] ja ABPB-3 [13] (AC-st puhastatud polüsahhariid) polüsahhariidid suurendavad luukoe suurenemist. mineraalne tihedus (BMD), parandab OVX rottide reieluu biomehaanilisi indekseid ja reguleerib trabekulaarse luu mikroarhitektuuri pärast pidevat manustamist peaaegu 3 kuud. Samal ajal võib ABPB-3 tõsta ka seerumi osteokaltsiini (OCN) [13], luu glutamaadi valgu (BGP) ja uriini desoksüpüridinooli (DPD) taset [15]. In vitro katses suurendasid CB (CBP) polüsahhariidid ja CO uudne homogeenne heteropolüsahhariid COP70–3 aluselise fosfataasi (ALP) aktiivsust ja mineraliseerumise kiirust [12] [16]. Teine CO puhastatud polüsahhariid, COP90–1, soodustas hiire primaarse OB proliferatsiooni ja diferentseerumist [17]. Lisaks suurendasid kaks uudset AC polüsahhariidi ABW50-1 ja ABPB-3 GIOP-sebrakala mudelites märkimisväärselt luumassi [18] [13]. CD (CDP) polüsahhariidid leevendasid märkimisväärselt luu histopatoloogilisi kahjustusi ja soodustasid uue luu moodustumist SAMP6 hiirtel [45].

Astragali Radix (AS, "Huang qi"), Angelica sinensis (Oliv.) Diels (AN, "Dang Gui") ja Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz. (HP, "Hong qi") on Hiina ravimtaimed, mis "täiendavad qi-d ja toidavad verd". On teatatud, et AS-polüsahhariidid (ASP) suudavad annusest sõltuvatel annustel ümber pöörata luumassi vähenemise, suurendada seerumi ALP-d ja BGP-d ning reguleerida reieluu biomehaanilisi näitajaid OVX hiirtel ja Dex-indutseeritud ja stressist põhjustatud osteoporoosi rottidel. viisil [20,21]. AN (ANP) polüsahhariidid suurendasid trabeekulite arvu ja soodustasid luuvigastuste paranemist II tüüpi diabeediga rottidel. In vivo uuring suurendas 40 mg/l ASP-d kaltsiumisõlmede arvu ja ALP aktiivsust BMSC-des, mida indutseeris 25,5 mmol/l glükoos [22]. Näib, et ANP ja HP ​​(HPP) polüsahhariidid parandavad OB proliferatsiooni ja suurendavad ALP aktiivsust annusest sõltuval viisil [23, 24].

Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute (RP, "Huang Jing") ja Dendrobium officinale Kimura et Migo (DO, "Tie pi shi hu") on Hiina ravimtaimed, mis "toidavad Yini". In vivo uuringud on näidanud, et RP (RPP) polüsahhariidid võivad pärast pidevat manustamist märkimisväärselt suurendada kogu BMD-d ja parandada luu trabekulaarset mikrostruktuuri OVX rottidel [25, 26] ning samuti parandada sümptomeid osteoporoosi luumurdude mudelis [27]. DO polüsahhariidid (DOP) hoidsid ära trabekulaarse mikrostruktuuri lagunemise ja parandasid BS/TV, Tb. N ja Tb.Sp vanusest põhjustatud osteoporoosi mudeli vähenemine [28]. Samamoodi on Gastrodia elata Bl. polüsahhariidide igapäevane manustamine. (GA, "Tian ma") ja Saposhnikovia divaricata (Turcz.) Schischk. (SA, "Fang Feng") suurendas ka BMD [29,30] ja seerumi Ca2 pluss, Mg2 plus ja P2− taset [31] OVX mudelis.

cistanche tubolosa eelised

2.2. Hiina ravimtaimede lehtedest saadud polüsahhariidid

Epimedium brevicornum Maxim (EB, "Yin Yang Huo") on väga populaarne leht, mida on traditsiooniliselt kasutatud luuhaiguste ja sugunäärmete talitlushäirete raviks Hiina meditsiinis tuhandeid aastaid. EB võib leevendada menopausijärgseid sümptomeid ja pärssida osteoporoosi ja muid luuhõrenemise haigusi. Hiljutine in vitro uuring näitas, et EB polüsahhariid (EBP) võib stimuleerida ja parandada deksametasooni poolt indutseeritud OB-rakkude proliferatsiooni ja diferentseerumist [32].

Hairyvein Agrimonia Herb and Bud (AP, "Xian he cao") kuulub Rosaceae hulka ja seda kasutatakse Hiina meditsiinina diabeedi ja arütmia raviks. AP-st eraldati vees lahustuv polüsahhariid (APP-AW) ja kolm APP-AW sulfaaditud derivaati (S1, S2 ja S3) võivad inhibeerida apoptoosi deksametasooniga indutseeritud OB mudelis [33].

2.3. Hiina ravimtaimede seentest ja seentest saadud polüsahhariidid

Poria cocos (Schw.) Wolfi hiina meditsiin. (PO, "Fu ling") on Hiinas ja teistes Aasia riikides iidsetest aastatest alates tuntud igapäevases dieedis ja meditsiinis. Klassikalise antioksüdandina on PO viimasel ajal olnud kasulikud stenokardia, hüpertensiooni ja luu ainevahetuse ravis. PO polüsahhariid (POP) on PO-st ekstraheeritud aktiivne ja esmane ühend. In vivo uuring näitas, et POP-ravi kahjustas annusest sõltuval viisil RANKL-i indutseeritud OC moodustumist RAW264.7 ja BMMS rakkudes ning nõrgendas resorptsiooniaktiivsust [34].

Polystictus versicolor (L.) Fr. (TV, "Yun Zhi") on Coriolus Versicolor(L. ex Fr.) Quel'i üks populaarsemaid ravimseeni oma erinevate bioloogiliselt aktiivsete komponentide tõttu. On näidatud, et TV (TVP) polüsahharopeptiididel on normaalsetel ja I tüüpi suhkurtõve (DM) rottidel immuunsüsteemi reguleerivad funktsioonid. Hiljutine uuring näitas, et TVP oli tõhus osteoporoosi ravi suhkurtõvega rottidel. Võrreldes mudelrühmaga leevendas TVP DM-i põhjustatud luude halvenemist, mis määrati proksimaalse sääreluu luumahu, trabekulaararvu ja reieluu luu tugevuse suurendamise teel (maksimaalne koormus 11%, jäikus 22% ja moodul 14%) ning reieluu kortikaalse poorsuse vähendamine 25 protsenti [35].

2.4. Teistest Hiina ravimtaimedest saadud polüsahhariidid

Lycium chinense Miller (LY, "Gou qi"), mis kuulub Lycium barbarum L.-sse, on laialt levinud Loode-Hiinas ja selle viljadel on registreeritud roll menopausijärgses ainevahetuses. Menopausijärgse östrogeenipuudusest põhjustatud osteoporoosi ja deksametasoonist põhjustatud osteoporoosi näriliste mudelid on näidanud, et LYP võib pakkuda tõhusat osteoporoosi ravi. In vivo uuringud on näidanud, et LY polüsahhariid (LYP) suurenes oluliselt

nimmepiirkonna BMD ja reieluu kuivkaal OVX rottidel pärast 12-nädalast ravi, paranes trabekulaarse luu struktuur ja vähenes lakunaalne imendumine [24]. Lisaks suurendas LYP glükokortikoididest põhjustatud osteoporoosi rottidel ka vere kaltsiumisisaldust, ALP sisaldust ja BMD-d [36].

Carthamus tinctorius L. päritolu Carthamus Flos (SF, "Hong Hua") on kasutatud Hiina meditsiinina insuldi ja südame isheemiatõve raviks. Kaasaegsed farmakoloogilised katsed on samuti näidanud, et SF-st (SFP) eraldatud polüsahhariididel on potentsiaalne terapeutiline väärtus ebatäiusliku osteogeneesi ja osteoporoosi raviks. In vitro uuringud näitasid, et SFP võib annusest sõltuvalt suurendada primaarse OB proliferatsiooni ja mineralisatsiooni ning et selle võimendusega kaasnes suurenenud ALP aktiivsus ja kollageeni sünteesi ekspressioon [37].

3. Mehhanism, mille abil polüsahhariidid parandavad luu homöostaasi, reguleerides OB ja OC

3.1. Mehhanism, mille abil polüsahhariidid soodustavad osteoblastide vahendatud luu moodustumist

OB läbib luu moodustumise neli etappi, sealhulgas osteoblastide proliferatsioon, rakuvälise maatriksi küpsemine, ekstratsellulaarse maatriksi mineralisatsioon ja osteoblastide apoptoos. Paljud tegurid, nagu signaalirajad ja transkriptsioonifaktorid, võivad neid etappe reguleerida ja lõpuks reguleerida luu moodustumist. Siin võtame kokku transkriptsioonifaktorid ja signaalirajad, mille kaudu polüsahhariidid mõjutavad luu moodustumist OB-s. Meie uurimistööga seotud OB-vahendatud luu moodustumise ja OB-funktsiooni polüsahhariidide reguleerimise mehhanismid on näidatud joonistel fig. 1 ja 2.

Joonis 1. Meie uurimistööga seotud osteoporoosi kokkuvõtlikud mehhanismid. Edendada (→), pärssida (⊥). BMSC-des käivitab Wnt valkude seondumine membraaniga seotud frizzle retseptorite ja LRP5/6 kaasretseptoriga Axin1 kompleksi, mis inhibeerib -kateniini ubikvitinatsiooni ja lagunemist ning kiirendab selle translokatsiooni tuuma [38]. See tuumakateniin seondub ja kaasaktiveerib T-rakufaktori / lümfoidseid võimendavaid faktoreid transkriptsioonifaktorite perekonna (TCF/LEF) liikmeid, aktiveerides allavoolu sihtgeene, nagu Runx2 ja Osterix (Osx), mis viib edutamiseni. OB-de diferentseerumiseks ja levikuks [32]. DKK-1 inhibeerib Wnt-i seondumist kräsunud retseptoritega ja LRP5/6-ga, wnt/-kateniini signaalirada on blokeeritud. OB-s seonduvad luu morfogeneetilised valgud (BMP) BMP retseptoriga (BMPR), aktiveerivad SMAD1/5/8 valgud, mis sisenevad tuuma ja reguleerivad seejärel RUNX2 geeniekspressiooni. Runx2 võib kombineerida tuuma sidumisfaktoriga, et moodustada heteroloogne dimeerne struktuur ja seejärel seonduda DNA-ga, indutseerides luu moodustumisega seotud geenide, nagu Osx, Bone glutamate protein (BGP) ja ALP, ekspressiooni. PI3K aktiveerimisel toodetud PIP3 seondub PH domeeniga Akt N-otsas, translokeerib Akt plasmamembraanile, mis katalüüsib Akt ser473 ja Thr308 saitide fosforüülimist. Pärast Akt aktiveerimist soodustab see bax-2, kaspaas 3 allavoolu pro-apoptootiliste faktorite ekspressiooni ja inhibeerib BCL-2 anti-apoptootilist faktorit. Pre-OC, IL-1, IL-6 ja TNF-aktiivne NF-κB, mis parandab NF-κB translokatsiooni tuuma, mis kutsub esile diferentseerumise pre-OC-st OC-ks. OC-s seondub IL-6 interleukiin 6 retseptoriga (IL-6R), TNF- seondub TNF-retseptoriga (TNFR), RANKL seondub RANK-iga ja värbab veelgi TNFR-iga seotud faktoreid (TRAF) initsieerida allavoolu signaalikaskaade, sealhulgas NF-κB fosforüülimine, p38 fosforüülimine, JNK ja ERK1/2. RANKL-RANK signaalimise lõpptulemus on osteoklastide transkriptsioonifaktorite, nagu NF-κB, aktivaatorvalk 1 (AP{) aktiveerimine. {55}}), protoonkogeenne valk (FOS) ja aktiveeritud T-rakkude aktiveeritud tuumafaktor (NFATc1). NFATc1 indutseeris osteoklastispetsiifiliste geenide, nagu tartraadiresistentne happeline fosfataas (TRAP) ja katepsiin K (Ctsk) ekspressiooni, mis viib diferentseerumiseni ja soodustab OC küpsemist.

Joonis 2. Osteoporoosi ravis osalevate polüsahhariidide ja võimalike mehhanismide kokkuvõte. ACP: polüsahhariid Achyranthes bidentata Blume'ist; ASP: Astragali Radix polüsahhariid; ANP: polüsahhariid firmalt Angelica Sinensis (Oliv.) Diels; APP: Hairyvein Agrimonia Herb and Bud polüsahhariid; COP: polüsahhariid liigist Curculigo orchioides Gaertn; CYP: polüsahhariid liigist Cynomorium songaricum Rupr; CDP: polüsahhariid liigist Cistanche deserticola Ma; CBP: polüsahhariid Cibotium barometz (L.) J. Sm; DOP: polüsahhariid liigist Dendrobium officinale Kimura et Migo; EBP: polüsahhariid Epimedium brevicornum Maximist; WSS25: polüsahhariid Gastrodia elata Bl.; HPP: polüsahhariid firmalt Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz.; LYP: polüsahhariid firmalt Lycium chinense Miller; MOP: polüsahhariid firmalt Morinda Officinalis How; POP: Poria cocos (Schw.) Wolf. polüsahhariid; RPP: polüsahhariid liigist Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute; SAP: polüsahhariid liigist Sap oshnikovia divaricata (Turcz.) Schischk.; SFP: polüsahhariid firmalt Carthami Flos.; TVP: polüsahhariid ettevõttelt Polystictus Versicolor (L.) Fr.

3.1.1. Transkriptsioonifaktorid

BMSC-de osteogeenset diferentseerumist reguleerivad erinevad transkriptsioonifaktorid, nagu Runtiga seotud transkriptsioonifaktor 2 / tuuma sidumisfaktor 1 (Runx2 / Cbfa1) ja osterix. Cbf 1, tuntud ka kui polüoomiviiruse võimendajat siduv valk 2 A (PEBP2 A) või akuutse müeloidse leukeemia faktor 3 (AML3), on runt struktuurgeenide perekonna transkriptsioonifaktor. Osterix, kriitiline tegur, mis kontrollib allavoolu sihtmärke luu moodustumisel, on OB diferentseerumise oluline regulaator ning kõige varasem ja spetsiifilisem OB diferentseerumise marker.

BMSC-de MOP-vahendatud seerumi sekkumine 14 päeva jooksul reguleeris Cbf 1 mRNA ekspressiooni ja soodustas osteogeenset diferentseerumist [39]. Teine uuring näitas, et Cbf 1 mRNA ekspressioon roti kalvariaalses OB-s oli pärast 72-tunnist töötlemist Morinda Officinalise vesiekstrakti ja MOP-i sisaldava seerumiga ülesreguleeritud ning MOP-i toime oli parem kui veeekstrakti mõju. Morinda Officinalis [40]. OVX osteoporoosi rottidele 30 päeva jooksul manustatud MOP suurendas sääreluu geenide Cbf 1 ja DMP1 ekspressiooni [10]. MO90-st eraldatud uus inuliinfruktaan MOW{13}} reguleeris Runx2 ja Osterix ekspressiooni üles ning soodustas MC3T3-E1 rakkude proliferatsiooni, diferentseerumist ja mineraliseerumist [14].

Hiljutises in vitro uuringus hinnati HPP mõju MC3T3-E1 osteoblastiliste rakkude osteogeensele diferentseerumisele ja leiti, et HPP reguleeris ALP aktiivsust annusest sõltuval viisil ning suurendas Runx2 ja Osterixi ekspressiooni ja transkriptsioonilist aktiivsust. kaks OB diferentseerumise põhigeeni [24]. Liao jt leidsid, et ANP võib märkimisväärselt ülesreguleerida CyclinD1, Runx2 ja Osterixi mRNA ekspressiooni [22, 23]. ASP suurendas ka CyclinD1 ekspressiooni ja soodustas proliferatsiooni [41].

3.1.2. Wnt/ -kateniini signaalirada

Wnt/-kateniini signaalirada mängib olulist rolli BMSC-de eneseuuenemises, suunalises diferentseerumises, preosteoblastide proliferatsioonis, OB moodustumisel ja apoptoosis. OB diferentseerumise edendamise protsessis kontrollib Wnt OB diferentseerumisgeene, reguleerides -kateniini taset BMSC-des. Aktiveeritud Wnt signaaliülekanne võib soodustada kateniini agregatsiooni, mille tulemuseks on OB diferentseerumine ja luu moodustumine. Wnt3a ja Wnt10b ekspressioon BMSC-des võib aktiveerida Wnt / -kateniini signaaliülekanderaja ja soodustada BMSC-de vohamist [42]. DKK-1 on Wnt signaaliraja inhibiitor, inhibeerib luu moodustumist ja põhjustab osteoporoosi, samas kui DKK-1 antagoniseerimine võib suurendada luumassi [43].

MOP suurendas OB-de proliferatsiooni kiirust in vitro, suurendas ALP aktiivsust ja vähendas DKK-1 valgu ekspressiooni [44]. CDP osteoporoosivastase toime taga olevate molekulaarsete mehhanismide edasine in vivo uurimine näitab, et luu degeneratsiooni nõrgenemine on seotud Wnt/-kateniini signaaliraja aktiveerimisega [45]. RPP sekkumine parandas annusest sõltuval viisil BMSC-de ALP aktiivsust, suurendas oluliselt rakkude mineralisatsioonivõimet, suurendas oluliselt ALP, Runx2 ja Osteocalcin geenide ekspressiooni BMSC-des, reguleeris oluliselt -kateniini ekspressiooni ja soodustas TCF sidumissaitide kõrge ekspressioon. Mehhanism võib olla seotud Wnt/-kateniini signaaliraja aktiveerimise ja BMSC-de OB-deks diferentseerumise soodustamisega [46], kuid RPP-l ei olnud BMP-rajale mõju. Leiud näitasid ka, et RPP soodustas OB diferentseerumist ja mineraliseerumist, reguleerides ERK/GSK-3/-kateniini signaalirada [47]. Li et al. leidis, et BMP9 on miR-152 otsene sihtmärk ja ASP võib miR- 152 ekspressioone alla reguleerida ja soodustada BMP9 ülesreguleerimist, aktiveerides seeläbi PI3K/AKT ja Wnt/-kateniini raja signaaliülekande BMSC-des [ 41]. ASP leevendas oksüdatiivsest stressist põhjustatud osteoporoosi, reguleerides FoxO3a/Wnt2/-kateniini signaaliülekande rada [48]. LYP-vahendatud seerum aktiveerib Wnt signaalirajaga seotud valkude - kateniini ekspressiooni ja Wnt10b soodustab BMSC-de diferentseerumist OB-deks ja suurendab mineraliseerunud sõlmede moodustumist [49].

cistanche tubolosa ekstrakt: diabeetiliste haiguste ravi

3.1.3. BMP/SMAD/RUNX2 signaalirada

BMP / SMAD signaalirada mängib olulist rolli luu moodustumise geeni transkriptsiooni aktiveerimisel. Luu morfogeneetiline valk II (BMP2), TGF- superperekonna liige, ekspresseerub kõrgelt OB-s ja reguleerib diferentseerumist nii in vitro kui ka in vivo [50]. BMP seob heterodimeerseid retseptoreid, et aktiveerida SMAD valke, mis transaktiveerivad osteoklastogeenseid geene kas otse või Runx2 kaudu [51]. Runx2 on BMP2 / Smad signaali ülekandemehhanismi allavoolu sihtgeen ja osteoblastogeneesiks vajalik transkriptsioonifaktor. Runx2 võib kombineerida tuuma sidumisfaktoriga, et moodustada heteroloogne dimeerne struktuur ja seejärel seonduda DNA-ga, indutseerides luu moodustumisega seotud geenide, nagu COL-І, BGP ja ALP, ekspressiooni.

Huang jt eraldasid Cibotium barometzi risoomidest kaks uudset polüsahhariidi, CBP70-1-1 ja CBP70-1-2, ning leidsid, et need võivad madala kontsentratsiooniga soodustada OB proliferatsiooni. CBP70-1-1 3,93 ja 7.86 μM ja CBP70–1-2 1,73 ja 6,92 μM juures suurendasid oluliselt ALP aktiivsust ja mineraliseerusid sõlmed MC3T3-E1 rakkudes. Lisaks suurendas CBP70-1-2 BMP2 ekspressiooni ja transkriptsioonilist aktiivsust ning BMP2 suurenenud ekspressioon stimuleeris seejärel allavoolu geeni Smad1. Smad1 fosforüülimine on suurenenud, mis stimuleerib veelgi osteogeenset markergeeni Runx2, et soodustada luude moodustumist [50].

Teine uuring näitas, et CEP võib parandada luu teavet, reguleerides BMP2 / Smad1 ja Smad5 / Runx2 valgu ekspressiooni [52]. Chen jt leidsid, et Gastrodia elata Bl. polüsahhariid WSS25 võib pärssida BMP2 / Smad1 radade ekspressiooni ja pärssida osteoklastilist diferentseerumist [29]. RPP soodustas luu moodustumist OVX rottidel, suurendades ALP, OPG ja BGP taset ning BMP2 valgu ekspressiooni [26]. APP suurendas ALP aktiivsust, soodustas OB proliferatsiooni ja diferentseerumist ning suurendas OB diferentseerumise markervalke BMP2, Runx2, Osterix ja Osteocalcin. Molekulaarne mehhanism oli seotud suurenenud miR-70 ekspressiooniga [53] ja Wnt/-kateniini signaaliraja reguleerimisega [54].

3.1.4. Antiapoptoosi vahendatud teed

Apoptoos, programmeeritud rakusurma vorm, mängib kudede homöostaasis keskset rolli ja apoptoosi dereguleerimine on seotud paljude patoloogiliste seisunditega [55]. Bcl-2 perekonna valkudel on kas pro- või antiapoptootiline toime ja need reguleerivad mitokondriaalset apoptoosi rada, kontrollides mitokondriaalset välismembraani permeabilisatsiooni (MOMP). MOMP on sisemise apoptootilise raja keskne sündmus. Bax, mis osaleb MOMP-de moodustamises, viib mitokondriaalse intermembraanse ruumi sisu vabanemiseni tsütoplasmasse. Vabanenud tsütokroom c seondub tsütosoolse valguga, mis sisaldab kaspaasi värbamisdomeeni (CARD), moodustades apoptoosi ja seejärel värvades mitu prokaspaasi-9 molekuli, aktiveerides lõpuks allavoolu täideviija kaspaasid, nagu kaspaas-3. Bcl-2 anti-apoptootilised valgud blokeerivad rakusurma, takistades Baxi aktivatsiooni ja homo-oligomerisatsiooni [56]. Veelgi enam, Baxi valku reguleerib fosforüülimine Akt-sõltuval viisil ja see fosforüülimise sündmus pärsib Baxi mõju mitokondritele, hoides seda tsütoplasmas [57].

Glükokortikoide kasutatakse laialdaselt põletikuliste haiguste raviks ja need põhjustavad glükokortikoidide liigsest kasutamisest põhjustatud osteoporoosiga patsientidel ligikaudu 30% OB-rakkude apoptoosi. Agrimonia pilosast eraldati vees lahustuv polüsahhariid (APP-AW) ja kolm APP-AW sulfaaditud derivaati (S1, S2 ja S3) inhibeerisid apoptoosi deksametasooniga indutseeritud OB mudelis [33], muutes Baxi tõusu vastupidiseks. , tsütokroom ja kaspaas-3 ning vähenenud Bcl-2 ja c-Myc valgu ekspressioon MC3T3-E1 rakkudes. In vitro uuring näitas, et MOP inhibeeris all-trans-retinoehappe poolt indutseeritud OB apoptoosi [58]. Paistab, et SFP kaitseb OB-rakke deksametasooni poolt indutseeritud apoptoosi eest, mis võib olla tingitud selle mõjust kaspaasi -3 aktiveerimise ja PARP lõhustamise tagasipööramisele [37]. EBP on deksametasooni indutseeritud OB-s PI3K/Akt/mTOR signaaliraja kaudu ülesreguleerinud Bcl-xl ja Bcl-2 ekspressiooni ning vähendanud Baxi ja kaspaasi-3 ekspressiooni [32].

3.1.5. Oksüdatiivse stressi vahendatud teed

Oksüdatiivse stressi vastuse tugevnemine vananemise ajal võib olla oluline osteoporoosi põhjustav tegur. Oksüdatiivne stress on patoloogiline seisund, mis tähendab reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) ületootmist tingimustes, kus nende eliminatsioon on vähenenud. Oksüdatiivsete kahjustuste indikaatori ja regulaatorina on oksüdatiivsete kahjustuste ja rakusurma eest kaitsva tuumafaktoriga erütroidi 2- seotud faktor 2 (Nrf2) / heemoksügenaas 1 (HO-1) raja paljude aastate uurimistöö peamine fookus. In vivo uuring näitas, et DOP võib päästa H2O2- indutseeritud BMSC diferentseerumise saatuse muutumise ja suurendada Nrf2, HO-1 ja Nqo1 ekspressiooni [28].

3.1.6. Soodustab luuspetsiifilist maatriksit ja luu mineralisatsiooni

Luu siaaloproteiin (BSP), osteopontiin ja osteokaltsiin on küpse OB fenotüübilised markerid ja olulised maatriksi mineralisatsiooni markerid. Osteopontiini sekreteerib OB ja see osaleb luumaatriksi mineralisatsioonis, mis võib asparagiinhapperikka piirkonna kaudu ühineda hüdroksüapatiidiga ja osaleb luumaatriksi mineralisatsioonis. BSP, peamine ekstratsellulaarne mittekollageenne maatriksvalk luukoes, mis paikneb mineraliseeritud maatriksis, võib soodustada hüdroksüapatiidi mineralisatsiooni tuuma moodustumist in vitro ja suurendada kaltsiumi inkorporeerimist ja sõlmede moodustumist. Osteokaltsiin, mida toodab ja sekreteerib peaaegu eranditult OB, seondub Ca2 plussiga ja vastutab luumaatriksi mineraliseerumise eest [59].

MOP (50 ug⋅mL-1) soodustas MC3T3-E1 rakkude proliferatsiooni, soodustas 1. tüüpi kollageeni (COL-І) ja osteokaltsiini sekretsiooni ning suurendas ALP aktiivsust [60]. RPP parandas rottide osteoporoosi murdude biomehaanilisi omadusi ja BMD-d, vähendades luu ALP, TRAPa ja TNF-sisaldust rottide osteoporoosi korral [25] ning suurendades ALP, OPG ja BGP taset ning BMP2 valgu ekspressiooni [25]. 26]. Radix achyranthis bidentatae'st eraldatud puhastatud polüsahhariid ABW70-1 soodustas MC3T3-E1 rakkude proliferatsiooni, suurendas ALP aktiivsust, mineraalsete sõlmede moodustumist ja Osterix'i, Osteokaltsiini ja BSP geeniekspressiooni ning soodustas osteogeenne diferentseerumine [8].

Cistanche tubulosa on kasulik luudele

3.2. Mehhanism, mille abil polüsahhariidid inhibeerivad osteoklastide vahendatud luu resorptsiooni

Luu resorptsioon on aktiveeritud OC ja luumaatriksi vahelise koostoime tulemus. OC roll luu resorptsioonis hõlmab peamiselt nelja etappi: osteoklastide adhesioon ja polarisatsioon, luu resorptsiooni mikrokeskkonna hapestumine, luumaatriksi lagunemine ja endotsütoosi transport. Osteoklastide adhesiooni ja polarisatsiooni protsessis värvatakse osteoklastide prekursorid -integriini toimel luu pinnale ja diferentseeruvad M-CSF, RANKL ja tsütokiinide poolt stimuleeritud OC-ks. Selles protsessis võivad diferentseerumist soodustada ka transkriptsioonifaktorid ja tsütokiinid, nagu IL-1 ja IL-6. Seejärel tekitab OC happelise mikrokeskkonna raku ja luu pinna vahel [61] ning küpsed OC-d sekreteerivad mitmesuguseid ensüüme, sealhulgas proteiinkinaasi K, maatriksi metalloproteinaase (MMP) ja tartraadiresistentset happelist fosfataasi [62], et laguneda. luu maatriks. Meie uurimistööga seotud osteoklastide vahendatud luu resorptsiooni ja polüsahhariidide reguleerimise mehhanismid on näidatud joonistel fig. 1 ja 2.

3.2.1. Transkriptsioonifaktorid

OC diferentseerumist reguleerivad erinevad transkriptsioonifaktorid. Osteoklastogeneesi ajal peetakse NFATc1, mis kuulub NFAT-i transkriptsiooni superperekonda, üldiselt oluliseks transkriptsioonifaktoriks, mis reguleerib RANKL-i poolt indutseeritud osteoklastogeense geeni ekspressiooni [63]. NFATc1 on ülesvoolu tuuma transkriptsioonifaktor, mis mängib võtmerolli paljude osteoklastispetsiifiliste geenide ekspressiooni reguleerimisel [64], nagu tartraadiresistentne happeline fosfataas (TRAP), 3- integriin, katepsiin K (Ctsk), ja MMP-9, mis osalevad osteoklastide diferentseerumise, sulandumise ja aktivatsiooni reguleerimises. Samal ajal lagundavad Ctsk ja MMP-9 orgaanilist luumaatriksit ja aitavad kaasa luu resorptsiooni aktiivsusele [65].

In vivo uuring näitas, et WSS25 (GAP) võib pärssida osteoklastide diferentseerumist varases staadiumis ja pärssida osteoklastide moodustumise spetsiifiliste geenide TRAP, NFATc1, MMP-9 ja CtsK ekspressiooni RANKL-i indutseeritud RAW264.7 rakkudes. annusest sõltuval viisil [29]. Edasised uuringud näitasid, et WSS25 molekulaarne mehhanism osteoklastide moodustumisel seisnes BMP2/Smad1 raja ekspressiooni pärssimises [29]. RPP vähendas osteoklastilist aktiivsust annusest sõltuval viisil, sealhulgas TRAP, MMP-9, CtsK ja NFATc1 ekspressiooni vähenemine RANKL-i indutseeritud RAW264.7 rakkudes [66]. Lisaks reguleeris RPP alla miR-1224 ekspressiooni ja peamist sihtimolekuli Limd1 jõehobu signaalirajas luuüdist pärinevates makrofaagides (BMM-ides) [67]. Lisaks näitas in vitro uuring, et CDP inhibeeris RANKL-i poolt indutseeritud osteoklastide diferentseerumist BMM-idest ja pärssis osteoklastide sulandumist, inhibeerides hüdroksüapatiidi resorptsiooni aktiivsust ja vähendades NFATC1, MMP9, Ctsk ja TRAP osteoklastide markeri mRNA taset [19]. Teises uuringus teatati, et RPP reguleeris OC moodustumise ajal ka spetsiifiliste geenide, sealhulgas TRAP, MMP-9, CtsK ja NFATc1 ekspressiooni [66].

3.3.2. OPG/RANKL/RANK signaalirada

OPG/RANKL/RANK teljesüsteem on võtmetegur osteoklastide diferentseerumise ja luu resorptsiooni reguleerimisel [68]. Rank, tuntud ka kui TNFR-i superperekonna liige 11a, mängib osteoklastogeneesis otsustavat rolli. RANKL seostub järjestusega ja värbab täiendavalt TNFR-iga seotud tegureid, et algatada allavoolu signaaliülekandekaskaade, sealhulgas p38, JNK ja ERK. RANKL-RANK signaalimise lõpptulemuseks on osteoklastide transkriptsioonifaktorite, nagu NF-κB, aktivaatorvalk 1 (AP- 1), tsüklilise adenosiinmonofosfaadi vastuseelementi siduva valgu (CREB) ja aktiveeritud t-tuuma aktiveerimine. faktor-1 (NFATc1), mis kõik indutseerivad osteoklastide markerite, nagu TRAP, 3 integriin ja CtsK, ekspressiooni [69]. OPG on TNF-i retseptori superperekonna liige ja seda tuntakse ka kui osteoklastogeneesi inhibeerivat faktorit (OCIF), mis võib konkureerivalt antagoniseerida RANKL-i, pärssides seega OC diferentseerumist [70].

ACP annusest sõltuvalt suurenesid seerumi OC ja BAP luu moodustumise markerid ning vähenesid seerumi TPACP5b, NTX ja CTX luu resorptsiooni markerid OVX rottidel ning mehhanism võib olla seotud OPG ja RANK valgu ekspressiooni suurenemisega luuüdi kudedes ja RANKL-i ekspressiooni vähenemine, mille tulemuseks on luu resorptsiooni pärssimine [7]. Veelgi enam, ACP inhibeeris MAPK raja RANKL-i poolt indutseeritud fosforüülimist [71]. CYP [15] suurendas OPG taset seerumis ja vähendas RANKL-i ja RANKL/OPG suhet OVX osteoporoosi mudelrottidel. ASP tõstis OPG taset seerumis, alandas RANKL-i ja RANKL/OPG suhet ning alandas oluliselt TNF- ja IL-2 taset, mille tulemuseks oli osteoklastide diferentseerumise aktiivsuse pärssimine [20,21].

3.3.3. ERK/JNK signaalirada

ERK/JNK signaalirada osaleb rakkude proliferatsioonis ja diferentseerumises ning fosforüülimisega aktiveeritud ERK1/2 translokeerub tsütoplasmast tuuma, mis vahendab AP-1, c-Fos ja c-Jun transkriptsioonilist aktivatsiooni. ning soodustab OC vohamist ja diferentseerumist. P38, ERK ja JNK alareguleerimine inhibeeris NFAcT1 ja c-Fos ekspressiooni RANKL-i indutseeritud osteoklastogeneesis. Ravi ERK või JNK inhibiitoritega vähendas oluliselt OC ja IL{11}} tootmist [72]. POP võimalikud mehhanismid osteoklastogeneesis sobitati JNK ja ERK signaaliradadega (surutud ERK1/2 fosforüülimine, STAT3 ja JNK1/2 ekspressioon) [34]. Osteoporoosi tõhusa ravi kinnitamiseks on vaja täiendavaid in vivo uuringuid.

3.3.4. Reguleeritud põletikulised tegurid

Paljud põletikulised tegurid soodustavad OC diferentseerumist, vahendades RANKL-i ekspressiooni [73]. TNF- on tugev luu resorptsiooni indutseerija ja mängib olulist rolli luu ainevahetuses, mis võib NF-KB signaaliülekande aktiveerimise kaudu otseselt indutseerida OC moodustumist OC prekursoritest M-CSF juuresolekul või RANKL puudumisel [74] ja indutseerida RANK ekspressiooni OC prekursorites [75]. Põletikueelne tsütokiin IL-1 on võimas OC diferentseerumise ja luu resorptsiooni stimulaator, indutseerides RANKL-i ekspressiooni [76]. IL-6 indutseerib osteoklastogeneesi ja OC aktivatsiooni RANKL-i ekspressiooni indutseerimise kaudu OB- ja stroomarakkudes [77].

Zhu et al. leidis, et MOP vähendas seerumi IL{0}} ja TNF-i ekspressioonitaset [10]. Ren et al. näitas, et LYP manustamine 90 päeva jooksul vähendas oluliselt IL-6 sisaldust seerumis [78]. ASP-l on OVX hiirte luukoe kadu kaitsev toime, vähendades oluliselt TNF-i kontsentratsioone ja inhibeerides osteoklastogeneesi [20]. Pärast ravi ASP-ga vähenes deksametasoonist põhjustatud osteoporoosi rotimudelis TNF- ja IL-2 kõrgenenud tase oluliselt ning põletikuvastane toime oli seotud soolefloora reguleerimisega [21]. SA polüsahhariidi (SAP) manustamine 70 päeva jooksul vähendas oluliselt IL-6 ja TNF-i taset seerumis [30,31]. Teised teatasid, et RPP võib inhibeerida luu resorptsiooni, vähendades TRAPa ja seerumi IL-1, IL-6 ja TNF-sisaldust osteoporoosiga rottidel [25,27].

Cistanche tubulosa osteoporoosivastane

4. Järeldused

Kokkuvõtteks võib öelda, et in vivo ja in vitro katsed on näidanud, et polüsahhariididel on menopausijärgse osteoporoosi, seniilse osteoporoosi ja glükokortikoididest põhjustatud sekundaarse osteoporoosi, eriti menopausijärgse osteoporoosi ravi omadused, soodustades OB diferentseerumist ja aktiivsust ning vähendades OC diferentseerumist ja aktiivsust. Mehhanismid, mille abil polüsahhariidid parandavad luu homöostaasi, hõlmavad peamiselt Wnt/-kateniini signaalirada, BMP/SMAD/RUNX2 signaalirada, OPG/RANKL/RANK signaalirada, ERK/JNK signaalirada, apoptoosi rada ja transkriptsioonifaktoreid. See ülevaade annab parema ülevaate polüsahhariidide osteoporoosivastasest toimest ja signaaliradade moduleerimisest, mis on kasulik polüsahhariidide teoreetilise aluse loomiseks kliiniliseks kasutamiseks.

5. Tulevikuväljavaated

Mitmed uuringud on ühemõtteliselt näidanud polüsahhariidide kasulikku mõju osteoporoosile in vitro ja in vivo katsetes. Kuigi praegu puuduvad kliinilised uuringud osteoporoosi ravi kohta Hiina ravimtaimedest pärit polüsahhariididega, on uuritud ja hinnatud palju polüsahhariidide kliinilisi rakendusi teiste haiguste, nagu kasvaja [79], tüüp 2 ravis. Diabeet [80]. Nende hulgas on CFDA toorainena heaks kiitnud Poria cocos polüsahhariid, Astragali Radix polüsahhariid ja Lycium chinense Milleri polüsahhariid. Käesolevas töös kokku võetud hiina ravimtaimedel on luuhaiguste kliinilises ravis pikk ajalugu, in vitro ja in vivo katsed näitavad ka, et nendest ürtidest ekstraheeritud polüsahhariidid avaldavad mõju osteoporoosihaigetele. Seetõttu leiame, et edasised kliinilised uuringud nende osteoporoosivastase toime kinnitamiseks aitavad edendada Hiina meditsiini ürtide polüsahhariidide arendamist funktsionaalseks toiduks või ravimiteks.

Hiina ravimtaimedest polüsahhariidide väljatöötamise protsessis on aga mitmeid punkte, mida tuleb arvesse võtta ja edasi uurida. Esiteks on polüsahhariididel suure molekulmassi ja keeruka struktuuri omadused, vaja on täiendavaid uuringuid, et uurida seost polüsahhariidide bioloogilise aktiivsuse ja keemiliste struktuuride vahel.

Lisaks tuleks rohkem tähelepanu pöörata polüsahhariidide mõjule seedetrakti soolefloorale. Polüsahhariide iseloomustab nende madal biosaadavus, mis sõltub esmase metabolismi ja seedetraktist imendumise tasemel toimuvast lagunemisest [81]. Paljud uuringud on leidnud, et seedetrakt on seotud osteoporoosi esinemise ja arenguga [82–84]. Kas ja kuidas polüsahhariidid osalevad luu metabolismis, reguleerides soolefloorat, on endiselt ebaselge ja võib pakkuda uut polüsahhariidide strateegiat osteoporoosi raviks.

Tänuavaldused

Uurimistööd toetasid rahaliselt Hiina riiklik teadusfond (nr 82003977, 81803760, 82004022), Zhejiangi provintsi suurepäraste noorte talentide fondi traditsioonilise hiina meditsiini projekt (nr 2020ZQ011) ja traditsioonilise hiina meditsiini suurprojektid. Zhejiangi provints (2018ZY003), Zhejiangi provintsi avaliku heaolu põhiuuringute programm (LGF20H060006), Zhejiangi provintsi meditsiini- ja tervishoiuteaduse ja -tehnoloogia programm (2020KY507).

Hiina ravimtaim{0}}Cistanche on hea osteoporoosi vastu

Alates: "Hiina ravimtaimedest pärinevate polüsahhariidide eelised ja mehhanismid osteoporoosivastases ravis"Shan shan Lei a jt.

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