2023漆黄素治疗骨质疏松症作用机制的研究进展.docx

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1、2023漆黄素治疗骨质疏松症作用机制的研究进展骨质疏松症(OSteoPOroSiS , OP)是一种全身性的骨骼疾病，其病 理特征是骨密度降低、骨小梁微结构受损和骨质脆性增高，早期多无 症状，后期临床表现为疼痛、脊柱变形和脆性骨折发生等，多发于绝 经后女性和老年人群1。OP分为原发性和继发性两大类，临床上以 原发性OP中的绝经后OP和老年性OP最为常见，一项纳入20416 名受试者的横断面研究表明40岁或以上人群骨质疏松症的患病率在 男性中为 5.0%(95%67: 4.2% 5.8%),在女性中为 20.6%(95%C7: 19.3%22.0%)2o随着我国社会老龄化的加剧，该病引发的一系列

2、 公共健康问题逐渐受到国家的重视。由于中药多方向、多途径、多靶 点的整体论治特点，在治疗骨质疏松症等衰老相关全身性疾病中取得 了丰厚的成果。黄棉是漆树科植物黄道棉 Cotinus coggyria Scop. var. cinerea Engl 或毛黄棉 Cotinus coggyria Scop. var. pubescens Engl 的木材。本 草拾遗中有载：黄棉性寒、味苦，除烦热、解酒疽、目黄、水煮服 之,中华本草中说明黄柏归肝肾经，功用活血散瘀，主治跌 打损伤、骨折、虚肿等。漆黄素(FiSetin)是中药黄护的有效成分，在防 治骨质疏松症方面有着积极的作用3。OP的发生与衰老细胞及其

3、表 型的积累、氧化应激、炎症引发的骨代谢紊乱等多种因素密切相关， 针对多方面的致病因素，漆黄素可以通过多种途径达到延缓骨质疏松 症进展的目的。因此，本文对黄帕有效成分漆黄素治疗OP的作用机 制进行综述，为深入研究漆黄素治疗OP的基础研究以及新型药物开 发提供研究依据。1漆黄素的结构、性质和药理作用漆黄素化学名称为2-（3,4-二羟基苯基）-3,7-二羟基-4h-苯并吠喃-4- 酮，又称为3,3,47-四羟基黄酮，属于黄酮醇类化合物，具化学结构 见图1 ,外观呈淡黄色粉末，易溶于乙醇、丙酮和醋酸，几乎不溶于 水。不同黄酮醇类化合物之间药理作用的异同主要取决于其B环上取 代基的极性、位置和数量4,

4、漆黄素B环上取代基由两个相邻的羟基 构成了反应性儿茶酚部分，研究证明这种结构可以与DPPH快速反应 形成二聚体从而提供了更优秀的抗氧化活性。除此之外，漆黄素的B 环结构更有利于通过与多肽链上的氨基酸残基形成氢键和偶联效应 从而实现对蛋白质的调控，研究证明漆黄素可以通过抑制靶基因启动 子中KB结合、抑制ERKI/2磷酸化、抑制JAK/STAT-1激活或直接中 断LPS与toll样受体的结合等方式达到抗炎、抗肿瘤、抗衰老等目的 5,在0P、骨关节炎、骨肉瘤等骨科疾病中起到重要作用6。2漆黄素通过靶向消除衰老细胞治疗OP衰老细胞（SeneSCent cells , SnCS）及其分泌表型（SASP）

5、是影响衰老及 其相关疾病的主要因素7。Fan等8观察到老年小鼠（24个月）较年轻 小鼠（6个月）骨/骨髓中的衰老骨髓细胞、衰老成骨细胞祖细胞、衰老 成骨细胞和衰老骨细胞显著增高，也观察到老年小鼠骨细胞中多个 SASP标志物表达显著增多。基于以上结果，Farr等9通过构建OP 模型小鼠，靶向诱导半胱天冬酶8表达促进SnCs凋亡后，观察到骨 小梁厚度与骨皮质厚度显著增加，证明了 SnCs与OP的因果关系。 Chandra等10也证明放疗后OP小鼠的骨组织中衰老成骨细胞和衰 老骨细胞增加，通过比较放疗后骨组织与衰老骨细胞中p21 and p16Ink4a的变化趋势，明确了 SnCs与OP的密切联系，

6、靶向清除这 些SnCs后,可以观察到小鼠每骨表面骨形成率(BFR/BS)增加4.5倍， 进一步证明了 SnCs积累是OP的发病机制之一。既往研究证明，漆黄 素可以通过抑制BCL-2/BCL-XL家族蛋白表达、激活MDM2p53通 路等多种途径靶向清除SnCs11,相对于达沙替尼等人工合成靶向清 除SnCs药物具有更好的安全性和剂量耐受。Hambright等12利用 Zmpste24缺陷小鼠构建OP模型，每周4次喂食漆黄素，连续给药 一个月后应用CT测量发现CT值、骨密度(BMD)和骨表面积与骨体积 比值(BS/BV)显著增高，除此之外，他们应用达沙替尼和榔皮素(DQ) 联合用药治疗ZmPSte

7、24缺陷小鼠后，骨小梁数(Tb.N)、骨小梁厚度 (Tb.Th)和骨体积分数(BV/TV)都无改善，通过比较漆黄素与DQ所调 节信号通路异同，发现SIRT1和AKT可能是漆黄素治疗OP的关键靶 点。总之，漆黄素可以通过靶向清除OP骨组织中由衰老成骨细胞、 衰老骨细胞等组成的SnCs群改善骨密度与骨微结构，达到延缓OP进 展的目的，其关键靶点可能是SIRT1和AKTo3漆黄素通过促进成骨细胞分化治疗OP成骨细胞是骨骼形成、发育的主要功能细胞，通过分泌I型胶原蛋白、 骨钙素、骨连蛋白、骨桥蛋白等类骨质，羟磷灰石和胶体磷酸钙等无 机质沉积并结合于类骨质最终形成骨骼13o骨髓间充质干细胞(bone m

8、esenchymal stem cells , BMSCS)的成骨分化是成骨细胞的主要来 源，BMSCs的增殖与成骨分化在骨形成过程中发挥关键作用，是目前 治疗OP的关键靶点之一14。多项研究证明，漆黄素改善成骨细胞分 泌类骨质功能的同时可以促进类骨质的矿化，还可以促进BMSCs的 成骨分化从而促进骨骼生长发育。Leotoing等15通过体外实验发现 漆黄素可以通过上调Runx2 mRNA的转录活性促进Runx2与骨钙素 基因启动子的相互作用，从而促进骨钙素和I型胶原蛋白的表达，促 进了成骨细胞的矿化过程，之后该团队应用漆黄素干预OP小鼠，发 现缺乏的骨钙素和I型胶原蛋白被部分改善证明漆黄素可

9、以通过调节 Runx2转录活性增加成骨细胞分泌类骨质能力。Molagoda等16也 证明了以上研究成果，除此之外，他们还发现漆黄素可以抑制活化T 细胞细胞质I(NFATC1),酒石酸盐抗性酸性磷酸酶-6(ACP6)和组织蛋 白酶K(CTSK)等抗成骨细胞基因的转录活性，证明了漆黄素可以促进 糖原合酶激酶-3B(GSK-3)Ser9位点的磷酸化，导致GSK-邪失活进 而促进-catenin的稳定与核易位,下调OP小鼠的BMSCs成骨分化 被抑制程度，促进成骨。Liang等17通过网络药理学结合体外实验的 方式也证明了漆黄素可以通过调节Wnt-catenin通路促进BMSCs 的成骨分化，同时，他

10、们还验证了漆黄素对BMSCs的细胞毒性作用， 发现只有在高浓度(20 molL)s长时间(72 h)干预下才会产生细胞毒 性。漆黄素除了可以调节B-Catenin信号改善OP成骨，XU等18通 过连通图(CMaP)方法和细胞实验证明漆黄素也可通过激活PBK-AKT 通路促进前成骨细胞增殖、分化为成骨细胞。总而言之，漆黄素可以 通过调节多种信号通路促进BMSCS定向成骨细胞分化,也可以提高成 骨细胞分泌骨钙素、工型胶原蛋白等类骨质的能力，促进类骨质与钙 磷酸盐等无机质的结合，全过程、多途径地促进骨骼形成、发育过程， 且具有良好的安全性。4漆黄素通过保护成骨细胞治疗OP随着OP中有关程序性细胞死亡

11、(PCD)研究的深入，靶向降低成骨细胞 活性失衡逐渐成为治疗OP的新方向。研究表明，细胞凋亡、铁死亡 和焦亡可能是成骨细胞活性失衡的主要PCD途径。细胞凋亡是绝大部 分成骨细胞的死亡途径,Liang等19认为年龄相关性的骨质流失伴随 着成骨细胞凋亡的增加，这些与ROS水平增高密切相关，雌激素、维 生素E等物质对OP的改善是通过抗氧化作用实现的。Lu等20通过 建立糖皮质激素诱发的骨质疏松(GIoP)模型，证明糖皮质激素通过抑 制system XC-和GPX4表达导致GSH被耗尽，ROS过度增加，引发 成骨细胞铁死亡导致骨质流失。Tao等21通过总结发现，在年龄相 关性OP或炎症相关性OP中，由

12、ROS触发的NLRP3炎症小体可以 激活CaSPaSe-I切割细胞焦亡关键因子GSDMD(GaSdermin D),释 放出活性片段GSDMD-NT锚定于成骨细胞膜上促进质膜孔形成，最 终导致成骨细胞焦亡。总之，不同PCD途径导致的成骨细胞活性失衡 都与ROS密切相关。目前虽然没有直接证据证明漆黄素通过保护成骨 细胞摆脱PCD而治疗OP ,但是既往多项研究已经证明了漆黄素优秀 的抗氧化能力，因此，通过消耗过量ROS抑制成骨细胞不同PCD途 径可能是漆黄素治疗OP的途径之一。5漆黄素通过抑制破骨细胞分化治疗OP破骨细胞与成骨细胞功能相反，是骨骼重塑的主要功能细胞，通过营 造酸性环境、分泌胶原酶、

13、基质金属蛋白酶等水解酶先后溶解和消化 骨基质中的无机成分和有机成分，破骨细胞过度活动时，会引起骨质 流失最终导致OP22o骨化中心的胚胎红髓系祖细胞(erythrocyte myeloid progenitor cells , EMPS)的破骨细胞分化是破骨细胞的主要 来源，EMPs首先分化为巨噬细胞，之后互相融合成破骨细胞23。破 骨细胞分化受到多种信号通路的调控，尤其是核因子KB配体(RANKL) 相关通路可以强烈刺激破骨细胞分化，以下对漆黄素如何调控RANKL 相关通路进行详细论述，互作机制示意图见图2o图2漆黄素调控RRANKL信号通路抑制破骨细胞分化互作机制示意图Fig.2 Sche

14、matic diagram of the mechanism of IaCqUg regulating the RANK/RANKL signaling pathway to ilibit osteoclast differentiation interaction5.1 漆黄素通过减少MKP-1泛素化抑制RANKLP38 MAKP信号通路既往研究证明，漆黄素可以调节多个RANKL相关通路抑制破骨细胞分 化从而减少骨质流失治疗OPo Choi等24证明漆黄素通过抑制由 RANKL诱导的P38 MAPK信号通路的激活，进而抑制了即刻早期应 答基因C-FoS基因和活化T细胞因子CI(NFATeI)

15、的激活，它们分别 是破骨细胞分化过程早期阶段和中晚期阶段的转录因子，进而抑制包 括组织蛋白酶K等多种水解酶在破骨细胞中的表达。同时,Choi等24 发现漆黄素还可能具有通过抑制树突状细胞-特异性跨膜蛋白 (DC-STAMP)表达从而抑制破骨细胞分化的能力，除此之外，他们还 证明漆黄素通过以上途径抑制破骨细胞分化都具有剂量依赖性特点。L eotoing等25通过体外试验得出了与Choi等24相似的结果，但是 他们明确了漆黄素是通过抑制MAPK磷酸酶-I(MKP-I)与多泛素链的 偶联维持了 MKP-1的稳定，从而相对上调了 MKP-1对P38 MAKP 降解能力，进而抑制了破骨细胞分化。同时，M

16、otOing等25也证明 了漆黄素对RANKL诱导的JNK信号通路和NF-KB信号通路也有抑制 作用，除此之外，他们通过动物实验证明了漆黄素在由雌激素缺乏引 起的OP小鼠模型和由炎症引起的C)P小鼠模型中都展现出抑制骨质流 失能力。综上,漆黄素通过减少MKP-I泛素化抑制RANKLP38 MAKP 信号通路进而抑制相关转录因子，最终抑制破骨细胞分化进程，降低 胶原酶、明胶酶等多种水解酶的分泌，延缓骨质流失，达到治疗OP 的目的。5.2 漆黄素通过减少氧化应激抑制RANKL下游信号通路Lee等26发现RANKL激活破骨细胞分化过程初始阶段会通过肿瘤坏 死因子受体6(TRAF6 ) /RAC1/NADPH氧化酶I(NOXl)信号级联反 应产生ROS ,这些ROS充当信号因子激活了下游JNK、ERK和MAPK 信号通路，进而导致破骨细胞