Οφέλη και μηχανισμοί των πολυσακχαριτών από τα κινεζικά φαρμακευτικά βότανα για τη θεραπεία κατά της οστεοπόρωσης

Επικοινωνία: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Email: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 * Τμήμα Ιατρικής, Ακαδημία Παραδοσιακής Κινεζικής Ιατρικής Zhejiang, Hangzhou, Zhejiang 310007, PR Κίνα
β * Κέντρο Αξιολόγησης Ασφάλειας, Ιατρικό Κολλέγιο Hangzhou, Hangzhou, Zhejiang 310053, PR Κίνα
c * Zhejiang University of Technology, Hangzhou, Zhejiang 310014, PR Κίνα
d * Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou, Zhejiang 310053, PR Κίνα

Αφηρημένη

Η οστεοπόρωση είναι μια συστηματική μεταβολική νόσος των οστών με αυξανόμενη συχνότητα εμφάνισης. Τα κινέζικα φαρμακευτικά βότανα έχουν μακρά ιστορία στη θεραπεία ασθενειών των οστών. Οι πολυσακχαρίτες είναι μια σημαντική κατηγορία φυτοχημικών στα κινεζικά φαρμακευτικά βότανα και τα οφέλη τους για την υγεία έχουν αυξήσει το ενδιαφέρον του κοινού. Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι οι πολυσακχαρίτες επιδεικνύουν αντιοστεοπόρωση εξισορροπώντας την οστική απορρόφηση και τον σχηματισμό οστών, αλλά οι λεπτομερείς επιδράσεις και οι μηχανισμοί δεν έχουν συνοψιστεί συστηματικά. Πραγματοποιήσαμε μια ολοκληρωμένη ανασκόπηση της βιβλιογραφίας για να ενοποιήσουμε τις μελέτες για την περίοδο 2000–2021 πραγματοποιώντας ηλεκτρονικές αναζητήσεις στις βάσεις δεδομένων PubMed, CNKI, VIP και Wanfang. Συνολικά, πολυσακχαρίτες από 19 είδη κινεζικών φαρμακευτικών βοτάνων σε 54 μελέτες έχουν δείξει προστατευτικές ιδιότητες για την ομοιόσταση των οστών. Πειράματα in vivo και in vitro έχουν δείξει ότι οι πολυσακχαρίτες παρουσιάζουν ιδιότητες στη θεραπεία της μετεμμηνοπαυσιακής οστεοπόρωσης, της γεροντικής οστεοπόρωσης και της δευτερογενούς οστεοπόρωσης που προκαλείται από γλυκοκορτικοστεροειδή, ιδιαίτερα της μετεμμηνοπαυσιακής οστεοπόρωσης. Επιπλέον, μια σειρά από μονοπάτια σηματοδότησης, όπως η οδός σηματοδότησης Wnt/ -κατενίνης, η οδός σηματοδότησης BMP/SMAD/RUNX2, η οδός σηματοδότησης OPG/RANKL/RANK, η οδός απόπτωσης και οι παράγοντες μεταγραφής, ρυθμίζονται από πολυσακχαρίτες και συμμετέχουν στη βελτίωση των οστών ομοιοσταση. Αυτή η ανασκόπηση θα παρέχει καλύτερη κατανόηση των αντιοστεοπορωτικών επιδράσεων των πολυσακχαριτών και των συνακόλουθων διαμορφώσεων των οδών σηματοδότησης.

Λέξεις-κλειδιά:Πολυσακχαρίτες, Κινέζικα φαρμακευτικά βότανα, Μηχανισμοί, Οστεοστάση

Κινεζικό φαρμακευτικό βότανο--Κιστάνι, είναι καλό για την κατά της οστεοπόρωσης

1. Εισαγωγή

Η οστεοπόρωση είναι μια συστηματική μεταβολική νόσος των οστών που χαρακτηρίζεται από μικροαρχιτεκτονική αλλοίωση, χαμηλή οστική μάζα και αυξημένο κίνδυνο καταγμάτων. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της πρώτης επιδημιολογικής έρευνας για την οστεοπόρωση που διεξήχθη από την Εθνική Επιτροπή Υγείας της Κίνας το 2018, το ποσοστό επικράτησης της οστεοπόρωσης σε γυναίκες άνω των 50 ετών έφτασε το 32,1 τοις εκατό, ενώ στις γυναίκες άνω των 65 ετών ήταν 51,6 τοις εκατό. Περίπου 10 εκατομμύρια άνθρωποι άνω των 50 ετών στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν οστεοπόρωση και 34 εκατομμύρια άνθρωποι κινδυνεύουν από αυτή την ασθένεια. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, το 50 τοις εκατό των γυναικών άνω των 50 ετών και το 20 τοις εκατό των ανδρών πάσχουν από οστεοπορωτικά κατάγματα [1]. Το εύθραυστο κάταγμα που προκαλείται από την οστεοπόρωση μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη νοσηρότητα και θνησιμότητα, με αποτέλεσμα τεράστια κοινωνική επιβάρυνση [2].

Μια ανισορροπία στην ομοιόσταση των οστών είναι γνωστό ότι προκαλείται από περισσότερη οστική απορρόφηση που προκαλείται από οστεοκλάστες από ό,τι ο σχηματισμός οστού που προκαλείται από οστεοβλάστες οδηγεί σε οστεοπόρωση. Πολλοί παράγοντες οδηγούν σε ομοιόσταση των οστών, αλλά ο θεμελιώδης μηχανισμός είναι μια ανισορροπία μεταξύ οστεοβλαστών και οστεοκλαστών, συμπεριλαμβανομένης (i) μειωμένης διαφοροποίησης και δραστηριότητας οστεοβλαστών (OB), με αποτέλεσμα μειωμένη εναπόθεση οστού. (ii) αυξημένη διαφοροποίηση και δραστηριότητα οστεοκλαστών (OC), με αποτέλεσμα την υπερβολική οστική απορρόφηση. και (iii) φλεγμονή και οξειδωτική κατάσταση [3]. Επιπλέον, οι λειτουργίες των OB και OC ρυθμίζονται από διάφορους μεταγραφικούς παράγοντες και μονοπάτια σηματοδότησης.

Στην Κίνα, πολλά κινέζικα φαρμακευτικά βότανα που διαθέτουν λειτουργίες για να διευκολύνουν τις αρθρώσεις και να ενδυναμώνουν τα οστά και τους μυς έχουν χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία της οστεοπόρωσης εδώ και εκατοντάδες χρόνια. Οι πολυσακχαρίτες είναι ένα από τα κύρια ενεργά συστατικά πολλών κινεζικών φαρμακευτικών βοτάνων, όπως το Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute, Angelica sinensis (Oliv.) Diels και Morinda Officinalis How. Εν τω μεταξύ, οι πολυσακχαρίτες έχουν αποδειχθεί ότι έχουν πολλαπλές λειτουργίες, όπως αντιοξειδωτικές [4], ανοσοτροποποιητικές [5] και λειτουργίες κατά της κόπωσης [6]. Μέχρι σήμερα, πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι οι πολυσακχαρίτες παρουσιάζουν αντιοστεοπόρωση εξισορροπώντας την οστική απορρόφηση και τον σχηματισμό οστών, αλλά οι λεπτομερείς επιδράσεις και οι μηχανισμοί δεν έχουν συνοψιστεί συστηματικά.

Σε αυτήν την ανασκόπηση, συγκεντρώσαμε συνολικά 54 μελέτες πολυσακχαριτών για την καταπολέμηση της οστεοπόρωσης από το 2000 έως το 2021 και ερευνήθηκαν πολυσακχαρίτες από 19 είδη κινεζικών φαρμακευτικών βοτάνων. Αυτές οι μελέτες περιελάμβαναν 25 in vivo πειραματικές μελέτες και 40 in vitro πειράματα. Το πειραματικό ζωικό μοντέλο περιελάμβανε αρουραίους που είχαν υποβληθεί σε ωοθηκεκτομή (OVX), ποντίκια SAMP6 και οστεοπόρωση που προκαλείται από γλυκοκορτικοστεροειδή (GIOP) ζέβρα. MCET3-Κύτταρα Ε1, BMSCs, OB που προκαλούνται από δεξαμεθαζόνη και κυτταρικά μοντέλα BMM που προκαλούνται από RANK έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πειράματα in vitro. Οι μηχανισμοί των ακατέργαστων πολυσακχαριτών ή των καθαρών πολυσακχαριτών κατά της οστεοπόρωσης επικεντρώθηκαν στον πολλαπλασιασμό OB ή OC, τη διαφοροποίηση, συμπεριλαμβανομένης της έκφρασης μεταγραφικών παραγόντων, φλεγμονωδών παραγόντων, οδών σημάτων όπως η οδός σηματοδότησης Wnt/-κατενίνης, η οδός σηματοδότησης BMP/SMAD/RUNX2. Σηματοδοτική οδός OPG/RANKL/RANK, κ.λπ. Εξετάσαμε τα αποτελέσματα κατά της οστεοπόρωσης και τους μηχανισμούς των πολυσακχαριτών από 19 είδη κινεζικών φαρμακευτικών βοτάνων και τα συνοψίσαμε στον Πίνακα 1.

2. Πολυσακχαρίτες που προέρχονται από κινέζικα φαρμακευτικά βότανα για την αντιοστεοπόρωση

Μεταξύ των 19 ειδών βοτάνων, τα 13/19 ήταν από το τμήμα του ριζώματος, το 1/19 από το άνθος, τα 2/19 από ένα μέρος του φύλλου, το 1/19 από ένα μέρος του καρπού και τα 2/19 από τον μύκητα. Όλες οι ενδείξεις πολυσακχαριτών από αυτά τα κινέζικα φαρμακευτικά βότανα για τη βελτίωση της ομοιόστασης των οστών και τον περιορισμό της οστικής απώλειας αναφέρονται στις ακόλουθες παραγράφους.

2.1. Πολυσακχαρίτες που προέρχονται από ριζώματα κινεζικών φαρμακευτικών βοτάνων

Achyranthes bindata Blume (AC, "Niu xi"), Morinda Officinalis How (MO, "Ba-Ji-Tian"), Curculigo orchioides Gaertn (CO, "Xian Mao"), Cynomorium solarium Rupr. (CY, "Suo yang"), Cistanche deserticola Ma (CD, "Rou Cong Rong") και Cibotium barometz (L.) J. Sm (CB, "Gou Ji") είναι κινέζικο φαρμακευτικό βότανο που "τονώνει τα νεφρά και ενισχύουν τα οστά» και εφαρμόζονται ειδικά για τη θεραπεία της μετεμμηνοπαυσιακής οστεοπόρωσης. Οι κύριες δραστικές ενώσεις των πολυσακχαριτών αναφέρεται ότι έχουν ακριβή ευεργετικά αποτελέσματα για την αντι-οστεοπόρωση σε μοντέλα αρουραίων OVX. Ακατέργαστοι πολυσακχαρίτες από AC [7,8], MO [9-11], CO [12], CY [17] και ABPB-3 [13] (καθαρισμένος πολυσακχαρίτης από AC) έχουν αναφερθεί ότι αυξάνουν τα οστά ανόργανη πυκνότητα (BMD), βελτιώνει τους εμβιομηχανικούς δείκτες των μηριαίων οστών σε αρουραίους OVX και ρυθμίζει τη μικροαρχιτεκτονική του δοκιδωτού οστού μετά από συνεχή χορήγηση για σχεδόν 3 μήνες. Εν τω μεταξύ, το ABPB-3 θα μπορούσε επίσης να αυξήσει τα επίπεδα οστεοκαλσίνης ορού (OCN) [13], πρωτεΐνης γλουταμικού οστού (BGP) και δεοξυπυριδινόλης (DPD) στα ούρα [15]. Σε ένα πείραμα in vitro, οι πολυσακχαρίτες από το CB (CBP) και ένας νέος ομοιογενής ετεροπολυσακχαρίτης COP70-3 από το CO αύξησαν τη δραστηριότητα της αλκαλικής φωσφατάσης (ALP) και ενίσχυσαν το ρυθμό ανοργανοποίησης [12] [16]. Ένας άλλος καθαρισμένος πολυσακχαρίτης, ο COP90-1, από CO προώθησε τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση του πρωτογενούς OB ποντικού [17]. Επιπλέον, δύο νέοι πολυσακχαρίτες ABW50-1 και ABPB-3 από AC αύξησαν σημαντικά την οστική μάζα στα μοντέλα ψαριών ζέβρα GIOP [18] [13]. Οι πολυσακχαρίτες από το CD (CDP) βελτίωσαν αξιοσημείωτα την ιστοπαθολογική βλάβη των οστών και προώθησαν τον σχηματισμό νέου οστού σε ποντικούς SAMP6 [45].

Astragali Radix (AS, "Huang qi"), Angelica sinensis (Oliv.) Diels (AN, "Dang Gui") και Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz. (HP, "Hong qi") είναι κινέζικα φαρμακευτικά βότανα που "συμπληρώνουν το τσι και θρέφουν το αίμα". Οι πολυσακχαρίτες AS (ASP) έχουν αναφερθεί ότι μπορούν να αντιστρέψουν τη μείωση της οστικής μάζας, να αυξήσουν την ALP και την BGP ορού και να ρυθμίσουν τους εμβιομηχανικούς δείκτες του μηριαίου οστού σε ποντικούς OVX και αρουραίους οστεοπόρωσης που προκαλούνται από Dex και στρες σε δοσοεξαρτώμενη τρόπο [20,21]. Οι πολυσακχαρίτες από το AN (ANP) αύξησαν τον αριθμό των δοκίδων και προώθησαν την αποκατάσταση του οστικού τραυματισμού σε διαβητικούς αρουραίους τύπου 2. Μελέτη in vivo, 40 mg/L ASP αύξησε τον αριθμό των όζων ασβεστίου και τη δραστηριότητα της ALP σε BMSC που προκλήθηκαν από 25,5 mmol/L γλυκόζης [22]. Το ANP και οι πολυσακχαρίτες από την HP (HPP) φαίνεται να βελτιώνουν τον πολλαπλασιασμό της OB και να ενισχύουν τη δραστηριότητα της ALP με δοσοεξαρτώμενο τρόπο [23,24].

Polygonatum sibiricum Delar. Το ex Redoute (RP, "Huang Jing") και το Dendrobium officinale Kimura et Migo (DO, "Tie pi shi hu") είναι κινέζικα φαρμακευτικά βότανα που "θρέφουν το Γιν". Μελέτες in vivo έχουν δείξει ότι οι πολυσακχαρίτες από το RP (RPP) θα μπορούσαν να αυξήσουν σημαντικά το σύνολο της BMD και να βελτιώσουν την οστική δοκιδωτή μικροδομή των αρουραίων OVX μετά από συνεχή χορήγηση [25,26] και θα μπορούσαν επίσης να βελτιώσουν τα συμπτώματα σε ένα μοντέλο οστεοπορωτικού κατάγματος [27]. Οι πολυσακχαρίτες DO (DOP) απέτρεψαν την αποικοδόμηση της μικροδομικής της δοκιδωτής και βελτίωσαν το BS/TV, Tb. N, και η μείωση του μοντέλου οστεοπόρωσης που προκαλείται από την ηλικία Tb.Sp [28]. Ομοίως, καθημερινή χορήγηση πολυσακχαριτών από την Gastrodia elata Bl. (GA, «Tian ma») και Saposhnikovia divaricata (τουρκ.) Schischk. (SA, "Fang Feng") αύξησε επίσης την BMD [29,30] και τα επίπεδα Ca2 plus , Mg2 plus και P2− ορού [31] στο μοντέλο OVX.

οφέλη cistanche tubolosa

2.2. Πολυσακχαρίτες που προέρχονται από τα φύλλα κινεζικών φαρμακευτικών βοτάνων

Το Epimedium brevicornum Maxim (EB, "Yin Yang Huo") είναι ένα πολύ δημοφιλές φύλλο, που χρησιμοποιείται παραδοσιακά για τη θεραπεία ασθενειών των οστών και δυσλειτουργίας των γονάδων στην κινεζική ιατρική εδώ και χιλιάδες χρόνια. Το EB θα μπορούσε να ανακουφίσει τα μετεμμηνοπαυσιακά συμπτώματα και να αναστείλει την οστεοπόρωση και άλλες ασθένειες απώλειας οστού. Μια πρόσφατη in vitro μελέτη έδειξε ότι ο πολυσακχαρίτης ΕΒ (EBP) θα μπορούσε να διεγείρει και να βελτιώσει τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση των ΟΒ κυττάρων που προκαλούνται από τη δεξαμεθαζόνη [32].

Το Hairyvein Agrimonia Herb and Bud (AP, "Xian he cao") ανήκει στα Rosaceae και χρησιμοποιείται ως κινέζικο φάρμακο για τη θεραπεία του διαβήτη και της αρρυθμίας. Ένας υδατοδιαλυτός πολυσακχαρίτης (APP-AW) απομονώθηκε από το AP και τρία θειωμένα παράγωγα (S1, S2 και S3) από το APP-AW θα μπορούσαν να αναστείλουν την απόπτωση σε ένα μοντέλο OB που προκαλείται από δεξαμεθαζόνη [33].

2.3. Πολυσακχαρίτες που προέρχονται από μύκητες και μανιτάρια κινεζικών φαρμακευτικών βοτάνων

Η κινέζικη ιατρική του Poria cocos (Schw.) Wolf. (PO, "Fu ling") χρησιμοποιήθηκε περίφημα για καθημερινή διατροφή και ιατρική στην Κίνα και σε άλλες ασιατικές χώρες από τα αρχαία χρόνια. Ως κλασικός αντιοξειδωτικός παράγοντας, το PO παρουσίασε πιο πρόσφατα οφέλη για τη θεραπεία της στηθάγχης, της υπέρτασης και του μεταβολισμού των οστών. Ο πολυσακχαρίτης PO (POP) είναι μια δραστική και πρωτογενής ένωση που εκχυλίζεται από PO. Μια in vivo μελέτη έδειξε ότι η θεραπεία με POP μείωσε τον επαγόμενο από RANKL σχηματισμό OC σε κύτταρα RAW264.7 και BMMS με τρόπο εξαρτώμενο από τη δόση και εξασθενημένη δραστηριότητα απορρόφησης [34].

Polystictus versicolor (L.) Fr. (TV, "Yun Zhi") είναι ένα από τα πιο δημοφιλή φαρμακευτικά μανιτάρια από την Coriolus Versicolor (L. ex Fr.) Quel λόγω των διαφόρων βιολογικά ενεργών συστατικών του. Τα πολυσακχαροπεπτίδια από το TV (TVP) έχουν αποδειχθεί ότι έχουν ανοσορυθμιστικές λειτουργίες σε φυσιολογικούς και τύπου Ι αρουραίους με σακχαρώδη διαβήτη (DM). Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι το TVP ήταν μια αποτελεσματική θεραπεία για την οστεοπόρωση σε αρουραίους με σακχαρώδη διαβήτη. Σε σύγκριση με την ομάδα μοντέλων, η TVP μείωσε την επαγόμενη από το DM αλλοίωση των οστών, όπως προσδιορίστηκε αυξάνοντας τον όγκο των οστών της εγγύς κνήμης, τον αριθμό των δοκιδωτών και την αντοχή του μηριαίου οστού (11 τοις εκατό μέγιστο φορτίο, 22 τοις εκατό ακαμψία και 14 τοις εκατό μέτρο συντελεστή) και με μειώνοντας το πορώδες του φλοιού του μηριαίου κατά 25 τοις εκατό [35].

2.4. Πολυσακχαρίτες που προέρχονται από άλλα κινέζικα φαρμακευτικά βότανα

Το Lycium chinense Miller (LY, "Gou qi"), που ανήκει στο Lycium barbarum L., διανέμεται ευρέως στη βορειοδυτική Κίνα και οι καρποί του έχουν καταγραφεί ότι παίζουν ρόλο στην παρέμβαση στον μετεμμηνοπαυσιακό μεταβολισμό. Μοντέλα τρωκτικών οστεοπόρωσης που προκαλείται από ανεπάρκεια οιστρογόνων μετά την εμμηνόπαυση και οστεοπόρωσης που προκαλείται από δεξαμεθαζόνη έχουν δείξει ότι το LYP θα μπορούσε να προσφέρει αποτελεσματική θεραπεία για την οστεοπόρωση. Μελέτες in vivo έχουν δείξει ότι ο πολυσακχαρίτης LY (LYP) αυξήθηκε σημαντικά

οσφυϊκή οστική πυκνότητα και το ξηρό βάρος των μηριαίων οστών σε αρουραίους OVX μετά από θεραπεία για 12 εβδομάδες, βελτιωμένη δομή του δοκιδωτού οστού και μειωμένη απορρόφηση από τη λοίμωξη [24]. Επιπλέον, το LYP αύξησε επίσης το ασβέστιο στο αίμα, την περιεκτικότητα σε ALP και την BMD σε αρουραίους οστεοπόρωσης που προκαλούνται από γλυκοκορτικοστεροειδή [36].

Το Carthamus Flos (SF, "Hong Hua") από το Carthamus tinctorius L. έχει χρησιμοποιηθεί ως κινέζικο φάρμακο για τη θεραπεία του εγκεφαλικού και της στεφανιαίας νόσου. Σύγχρονα φαρμακολογικά πειράματα έχουν επίσης δείξει ότι οι πολυσακχαρίτες που απομονώνονται από SF (SFP) έχουν πιθανή θεραπευτική αξία για τη θεραπεία της ατελούς οστεογένεσης και της οστεοπόρωσης. Μελέτες in vitro έδειξαν ότι το SFP θα μπορούσε δοσοεξαρτώμενα να ενισχύσει τον πολλαπλασιασμό του πρωτογενούς OB και την ανοργανοποίηση και ότι αυτή η ενίσχυση συνοδεύτηκε από αυξημένη δραστηριότητα ALP και έκφραση σύνθεσης κολλαγόνου [37].

3. Μηχανισμός με τον οποίο οι πολυσακχαρίτες βελτιώνουν την ομοιόσταση των οστών ρυθμίζοντας την OB και την OC

3.1. Μηχανισμός με τον οποίο οι πολυσακχαρίτες προάγουν τον σχηματισμό οστού που προκαλείται από οστεοβλάστες

Η ΟΒ υφίσταται τέσσερα στάδια στο σχηματισμό των οστών, συμπεριλαμβανομένου του πολλαπλασιασμού των οστεοβλαστών, της ωρίμανσης της εξωκυτταρικής θεμέλιας ουσίας, της ανοργανοποίησης της εξωκυτταρικής μήτρας και της απόπτωσης οστεοβλαστών. Πολλοί παράγοντες, όπως οι οδοί σηματοδότησης και οι παράγοντες μεταγραφής μπορούν να ρυθμίσουν αυτά τα στάδια και τελικά να ρυθμίσουν τον σχηματισμό οστού. Εδώ, συνοψίζουμε τους μεταγραφικούς παράγοντες και τις οδούς σηματοδότησης με τις οποίες οι πολυσακχαρίτες επηρεάζουν τον σχηματισμό οστού στην ΟΒ. Οι μηχανισμοί σχηματισμού οστού με τη μεσολάβηση OB και ρύθμισης πολυσακχαριτών της λειτουργίας ΟΒ που εμπλέκονται στην έρευνά μας φαίνονται στα Σχ. 1 και 2.

Εικ. 1. Συνοπτικοί μηχανισμοί οστεοπόρωσης που εμπλέκονται στην έρευνά μας. Προώθηση (→), αναστολή (⊥). Στα BMSC, η δέσμευση των πρωτεϊνών Wnt με υποδοχείς φριζαρίσματος που συνδέονται με τη μεμβράνη και το σύμπλεγμα Axin1 που εκκινεί από τον συν-υποδοχέα LRP5/6 αναστέλλει την ουμπικουϊτινοποίηση και την αποικοδόμηση της -κατενίνης και επιταχύνει τη μετατόπισή της στον πυρήνα [38]. Αυτή η πυρηνική κατενίνη δεσμεύεται και συν-ενεργοποιεί μέλη της οικογένειας μεταγραφικών παραγόντων παράγοντα Τ-κυττάρου/παραγόντων ενίσχυσης λεμφοειδών (TCF/LEF) που ενεργοποιούν τα κατάντη γονίδια-στόχους, όπως το Runx2 και το Osterix (Osx), οδηγώντας έτσι σε μια προώθηση για τη διαφοροποίηση και τον πολλαπλασιασμό των OBs [32]. Το DKK-1 αναστέλλει τη δέσμευση Wnt με φριζαρισμένους υποδοχείς και το LRP5/6, η οδός σηματοδότησης wnt/ -κατενίνης είναι αποκλεισμένη. Στο OB, οι μορφογενετικές πρωτεΐνες των οστών (BMP) συνδέονται με τον υποδοχέα BMP (BMPR), ενεργοποιούν τις πρωτεΐνες SMAD1/5/8 που εισέρχονται στον πυρήνα και στη συνέχεια ρυθμίζουν την έκφραση του γονιδίου RUNX2. Το Runx2 μπορεί να συνδυαστεί με τον παράγοντα δέσμευσης πυρήνα για να σχηματίσει μια ετερόλογη δομή διμερούς και στη συνέχεια να συνδεθεί με το DNA, προκαλώντας την έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τον σχηματισμό οστών, όπως το Osx, η πρωτεΐνη γλουταμινικού οστού (BGP) και το ALP. Το PIP3 που παράγεται από την ενεργοποίηση του PI3K συνδέεται με την περιοχή PH στο Ν-άκρο του Akt, μετατοπίζει το Akt στην πλασματική μεμβράνη, η οποία καταλύει τη φωσφορυλίωση των θέσεων Akt ser473 και Thr308. Μετά την ενεργοποίηση του Akt, προάγει την έκφραση των κατάντη προ-αποπτωτικών παραγόντων του bax-2, της κασπάσης 3 και αναστέλλει τον αντι-αποπτωτικό παράγοντα του BCL-2. Στο pre-OC, το IL-1, το IL-6 και το TNF-ενεργό NF-κB, το οποίο βελτιώνει τη μετατόπιση του NF-κB στον πυρήνα, που προκαλεί διαφοροποίηση από προ-OC σε OC. Στο OC, το IL-6 συνδέεται με τον υποδοχέα ιντερλευκίνης 6 (IL-6R), το TNF- δεσμεύεται στον υποδοχέα TNF (TNFR), το RANKL συνδέεται με το RANK και επιπλέον στρατολογεί παράγοντες που σχετίζονται με τον TNFR (TRAFs) για την έναρξη καταρράκτες σηματοδότησης κατάντη, συμπεριλαμβανομένης της φωσφορυλίωσης NF-κB, της φωσφορυλίωσης p38, της JNK και της ERK1/ 2. Το τελικό αποτέλεσμα της σηματοδότησης RANKL-RANK είναι η ενεργοποίηση παραγόντων μεταγραφής οστεοκλαστών, όπως η πρωτεΐνη ενεργοποιητή NF-κB, πρωτεΐνη 1 (AP{ {55}}), Πρωτο-ογκογονιδιακή πρωτεΐνη (FOS) και ενεργοποιημένος πυρηνικός παράγοντας ενεργοποιημένων Τ-κυττάρων (NFATc1). Το NFATc1 προκάλεσε την έκφραση γονιδίων ειδικών για οστεοκλάστες όπως η ανθεκτική σε τρυγική όξινη φωσφατάση (TRAP) και η καθεψίνη Κ (Ctsk), η οποία οδηγεί σε διαφοροποίηση και προάγει την ωρίμανση του OC.

Εικ. 2. Περίληψη πολυσακχαριτών και πιθανοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στη θεραπεία της οστεοπόρωσης. ACP: πολυσακχαρίτης από Achyranthes bintata Blume. ASP: πολυσακχαρίτης από την Astragali Radix. ΑΝΡ: πολυσακχαρίτης από την Angelica Sinensis (Oliv.) Diels; APP: πολυσακχαρίτης από Hairyvein Agrimonia Herb and Bud. COP: πολυσακχαρίτης από Curculigo orchioides Gaertn; CYP: πολυσακχαρίτης από Cynomorium songaricum Rupr; CDP: πολυσακχαρίτης από Cistanche deserticola Ma; CBP: πολυσακχαρίτης από Cibotium barometz (L.) J. Sm; DOP: πολυσακχαρίτης από Dendrobium officinale Kimura et Migo. EBP: πολυσακχαρίτης από το Epimedium brevicornum Maxim; WSS25: πολυσακχαρίτης από Gastrodia elata Bl.; HPP: πολυσακχαρίτης από Hedysarum Polyporus Hand.-Mazz.; LYP: πολυσακχαρίτης από Lycium chinense Miller. MOP: πολυσακχαρίτης από Morinda Officinalis Πώς; POP: πολυσακχαρίτης από Poria cocos (Schw.) Wolf.; RPP: πολυσακχαρίτης από Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute; SAP: πολυσακχαρίτης από Sap oshnikovia divaricata (Τουρκ.) Schischk.; SFP: πολυσακχαρίτης από την Carthami Flos. TVP: πολυσακχαρίτης από Polystictus Versicolor (L.) Fr.

3.1.1. Παράγοντες μεταγραφής

Η οστεογονική διαφοροποίηση των BMSC ρυθμίζεται από διάφορους μεταγραφικούς παράγοντες, όπως ο σχετιζόμενος με το Runt μεταγραφικός παράγοντας 2/συνδετικός πυρήνας 1 (Runx2/Cbfa1) και το osterix. Το Cbf 1, επίσης γνωστό ως πρωτεΐνη 2 Α που δεσμεύει τον ενισχυτή πολυομαϊκού ιού (PEBP2 A) ή Παράγοντας 3 της οξείας μυελογενούς λευχαιμίας (AML3), είναι ένας μεταγραφικός παράγοντας της οικογένειας των δομικών γονιδίων runt. Το Osterix, ένας κρίσιμος παράγοντας που ελέγχει τους κατάντη στόχους στο σχηματισμό των οστών, είναι ένας σημαντικός ρυθμιστής της διαφοροποίησης ΟΒ και είναι ο πιο πρώιμος και πιο συγκεκριμένος δείκτης διαφοροποίησης ΟΒ.

Η παρέμβαση των BMSC στον ορό με τη μεσολάβηση MOP για 14 ημέρες ρύθμισε προς τα πάνω την έκφραση του mRNA του Cbf 1 και προώθησε την οστεογονική διαφοροποίηση [39]. Μια άλλη μελέτη έδειξε ότι η έκφραση του Cbf 1 mRNA σε OB γόνατος αρουραίου ρυθμίστηκε προς τα πάνω μετά από θεραπεία με υδατικό εκχύλισμα Morinda Officinalis και ορό που περιέχει MOP για 72 ώρες και η επίδραση της MOP ήταν καλύτερη από την επίδραση ενός υδατικού εκχυλίσματος του Morinda Officinalis [40]. Το MOP που χορηγήθηκε σε αρουραίους με οστεοπόρωση OVX για 30 ημέρες αύξησε την έκφραση των κνημιαίων γονιδίων Cbf 1 και DMP1 [10]. Μια νέα φρουκτάνη ινουλίνης MOW90-1 που απομονώθηκε από το MO90 ρύθμισε προς τα πάνω την έκφραση των Runx2 και Osterix και προώθησε τον πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση και την ανοργανοποίηση των κυττάρων MC3T3-Ε1 [14].

Μια πρόσφατη in vitro μελέτη αξιολόγησε την επίδραση της HPP στην οστεογονική διαφοροποίηση των οστεοβλαστικών κυττάρων MC3T3-Ε1 και διαπίστωσε ότι η HPP ρύθμισε προς τα πάνω τη δραστηριότητα της ALP με δοσοεξαρτώμενο τρόπο και αύξησε την έκφραση και τη μεταγραφική δραστηριότητα του Runx2 και του Osterix. δύο κύρια γονίδια διαφοροποίησης ΟΒ [24]. Οι Liao et al διαπίστωσαν ότι το ANP μπορούσε να ρυθμίσει σημαντικά την έκφραση mRNA των CyclinD1, Runx2 και Osterix [22,23]. Το ASP αύξησε επίσης την έκφραση του CyclinD1 και προώθησε τον πολλαπλασιασμό [41].

3.1.2. Διαδρομή σηματοδότησης Wnt/ -κατενίνης

Το μονοπάτι σηματοδότησης Wnt/-κατενίνης παίζει σημαντικό ρόλο στην αυτο-ανανέωση, τη διαφοροποίηση της κατεύθυνσης, τον πολλαπλασιασμό προοστεοβλαστών, το σχηματισμό OB και την απόπτωση των BMSC. Στη διαδικασία προώθησης της διαφοροποίησης OB, το Wnt ελέγχει τα γονίδια διαφοροποίησης OB ρυθμίζοντας το επίπεδο της -κατενίνης στα BMSC. Η ενεργοποιημένη σηματοδότηση Wnt θα μπορούσε να προάγει τη συσσώρευση -κατενίνης, με αποτέλεσμα τη διαφοροποίηση του OB και το σχηματισμό οστού. Η έκφραση των Wnt3a και Wnt10b σε BMSCs μπορεί να ενεργοποιήσει το μονοπάτι σηματοδότησης Wnt/-κατενίνης και να προωθήσει τον πολλαπλασιασμό των BMSCs [42]. Το DKK-1 είναι ένας αναστολέας της οδού σηματοδότησης Wnt, αναστέλλει τον σχηματισμό οστών και οδηγεί σε οστεοπόρωση ενώ ο ανταγωνισμός του DKK-1 μπορεί να αυξήσει την οστική μάζα [43].

Το MOP αύξησε τον ρυθμό πολλαπλασιασμού των OBs in vitro, αύξησε τη δραστηριότητα ALP και μείωσε την έκφραση πρωτεΐνης του DKK-1 [44]. Περαιτέρω in vivo διερεύνηση των μοριακών μηχανισμών πίσω από το αποτέλεσμα κατά της οστεοπόρωσης της CDP υποδεικνύει ότι η εξασθένηση του οστικού εκφυλισμού σχετίζεται με την ενεργοποίηση της οδού σηματοδότησης Wnt/-κατενίνης [45]. Η παρέμβαση RPP βελτίωσε τη δραστηριότητα ALP των BMSC με δοσοεξαρτώμενο τρόπο, ενίσχυσε σημαντικά την ικανότητα ανοργανοποίησης των κυττάρων, αύξησε σημαντικά την έκφραση των γονιδίων ALP, Runx2 και οστεοκαλσίνης στα BMSCs, ρύθμισε σημαντικά την έκφραση της -κατενίνης και προώθησε την υψηλή έκφραση των θέσεων δέσμευσης TCF. Ο μηχανισμός μπορεί να σχετίζεται με την ενεργοποίηση της οδού σηματοδότησης Wnt/-κατενίνης και την προώθηση της διαφοροποίησης των BMSC σε OBs [46], αλλά το RPP δεν είχε καμία επίδραση στην οδό BMP. Τα ευρήματα κατέδειξαν επίσης ότι το RPP προώθησε τη διαφοροποίηση και την ανοργανοποίηση των OB ρυθμίζοντας το μονοπάτι σηματοδότησης ERK/GSK-3 / -κατενίνης [47]. Li et al. διαπίστωσε ότι το BMP9 είναι ο άμεσος στόχος του miR-152 και το ASP θα μπορούσε να ρυθμίσει προς τα κάτω τις εκφράσεις miR- 152 και να προωθήσει την ανοδική ρύθμιση BMP9, ενεργοποιώντας έτσι τη σηματοδότηση οδού PI3K/AKT και Wnt/ -κατενίνης σε BMSC [ 41]. Η ASP ανακούφισε την οστεοπόρωση που προκαλείται από το οξειδωτικό στρες ρυθμίζοντας τη σηματοδοτική οδό FoxO3a/Wnt2/-κατενίνης [48]. Ο ορός με τη μεσολάβηση LYP ενεργοποιεί την έκφραση των πρωτεϊνών που σχετίζονται με το μονοπάτι σηματοδότησης Wnt -κατενίνη και το Wnt10b προάγει τη διαφοροποίηση των BMSC σε OB και αυξάνει τα ανοργανοποιημένα οζίδια [49].

εκχύλισμα cistanche tubolosa: θεραπεία διαβητικών ασθενειών

3.1.3. Διαδρομή σηματοδότησης BMP/SMAD/RUNX2

Η οδός σηματοδότησης BMP/SMAD παίζει σημαντικό ρόλο στην ενεργοποίηση της μεταγραφής του γονιδίου σχηματισμού οστού. Η μορφογενετική πρωτεΐνη ΙΙ των οστών (BMP2), μέλος της υπεροικογένειας TGF-, εκφράζεται σε μεγάλο βαθμό στην ΟΒ και ρυθμίζει τη διαφοροποίηση τόσο in vitro όσο και in vivo [50]. Η ΒΜΡ δεσμεύει ετεροδιμερείς υποδοχείς για να ενεργοποιήσει τις πρωτεΐνες SMAD, οι οποίες μετενεργοποιούν τα οστεοκλαστογονικά γονίδια είτε απευθείας είτε μέσω Runx2 [51]. Το Runx2 είναι το κατάντη γονίδιο στόχος του μηχανισμού μεταγωγής σήματος BMP2/Smad και ένας μεταγραφικός παράγοντας που απαιτείται για την οστεοβλαστογένεση. Το Runx2 μπορεί να συνδυαστεί με τον παράγοντα δέσμευσης πυρήνα για να σχηματίσει μια ετερόλογη δομή διμερούς και στη συνέχεια να συνδεθεί με το DNA, προκαλώντας την έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τον σχηματισμό οστών, όπως τα COL-І, BGP και ALP.

Οι Huang και συνεργάτες απομόνωσαν δύο νέους πολυσακχαρίτες, τους CBP70-1-1 και CBP70-1-2, από ριζώματα του Cibotium barometz και διαπίστωσαν ότι θα μπορούσαν να προάγουν τον πολλαπλασιασμό των OB σε χαμηλή συγκέντρωση. Η CBP70-1-1 στα 3,93 και 7.86 μΜ και η CBP70–1-2 στα 1,73 και 6,92 μΜ αύξησαν σημαντικά τη δραστηριότητα της ALP και τα μεταλλοποιημένα οζίδια στα κύτταρα MC3T3-Ε1. Επιπλέον, η CBP70-1-2 αύξησε την έκφραση και τη μεταγραφική δραστηριότητα της BMP2 και η αυξημένη έκφραση της BMP2 στη συνέχεια διέγειρε το κατάντη γονίδιο Smad1. Η φωσφορυλίωση του Smad1 είναι αυξημένη, η οποία διεγείρει περαιτέρω το οστεογονικό γονίδιο δείκτη Runx2 για την προώθηση του σχηματισμού οστού [50].

Μια άλλη μελέτη έδειξε ότι το CEP θα μπορούσε να βελτιώσει τις πληροφορίες των οστών ρυθμίζοντας προς τα πάνω την πρωτεϊνική έκφραση των BMP2/Smad1 και Smad5/Runx2 [52]. Οι Chen et al βρήκαν ότι ο Gastrodia elata Bl. Ο πολυσακχαρίτης WSS25 θα μπορούσε να αναστείλει την έκφραση των οδών BMP2/Smad1 και να αναστείλει την οστεοκλαστική διαφοροποίηση [29]. Το RPP προώθησε τον σχηματισμό οστού σε αρουραίους OVX αυξάνοντας τα επίπεδα ALP, OPG και BGP και την έκφραση πρωτεΐνης της BMP2 [26]. Το APP ενίσχυσε τη δραστηριότητα της ALP, προώθησε τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση της OB και αύξησε τις πρωτεΐνες δεικτών διαφοροποίησης OB BMP2, Runx2, Osterix και Osteocalcin. Ο μοριακός μηχανισμός σχετιζόταν με την ενισχυμένη έκφραση miR-70 [53] και τη ρύθμιση της οδού σηματοδότησης Wnt/-κατενίνης [54].

3.1.4. Οδοί που προκαλούνται από την αντιαπόπτωση

Η απόπτωση, μια μορφή προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου, παίζει κεντρικό ρόλο στην ομοιόσταση των ιστών και η απορρύθμιση της απόπτωσης έχει εμπλακεί σε πολλές παθολογικές καταστάσεις [55]. Οι πρωτεΐνες της οικογένειας Bcl-2 έχουν είτε προ- ή αντιαποπτωτικές δράσεις και ρυθμίζουν τη μιτοχονδριακή οδό της απόπτωσης ελέγχοντας τη διαπερατότητα της εξωτερικής μεμβράνης των μιτοχονδρίων (MOMP). Το MOMP είναι το κεντρικό γεγονός στην εγγενή αποπτωτική οδό. Το Bax, το οποίο συμμετέχει στο σχηματισμό MOMPs, οδηγεί στην απελευθέρωση του περιεχομένου του μιτοχονδριακού διαμεμβρανικού χώρου στο κυτταρόπλασμα. Το απελευθερωμένο κυτόχρωμα c δεσμεύεται σε μια κυτοσολική πρωτεΐνη που περιέχει μια περιοχή πρόσληψης κασπάσης (CARD) για να σχηματίσει το αποπτόσωμα και στη συνέχεια να στρατολογήσει πολλαπλά μόρια προκασπάσης-9, ενεργοποιώντας τελικά τις κασπάσες εκτελεστές όπως η κασπάση-3. Οι αντι-αποπτωτικές πρωτεΐνες του Bcl-2 εμποδίζουν τον κυτταρικό θάνατο αποτρέποντας την ενεργοποίηση και τον ομο-ολιγομερισμό του Bax [56]. Επιπλέον, η πρωτεΐνη Bax ρυθμίζεται με φωσφορυλίωση με τρόπο εξαρτώμενο από το Akt και αυτό το γεγονός φωσφορυλίωσης αναστέλλει τις επιδράσεις του Bax στα μιτοχόνδρια διατηρώντας το στο κυτταρόπλασμα [57].

Τα γλυκοκορτικοειδή χρησιμοποιούνται ευρέως για τη θεραπεία φλεγμονωδών ασθενειών και έχουν ως αποτέλεσμα περίπου 30 τοις εκατό απόπτωση κυττάρων ΟΒ σε ασθενείς με οστεοπόρωση που προκαλείται από υπερβολική εφαρμογή γλυκοκορτικοειδών. Ένας υδατοδιαλυτός πολυσακχαρίτης (APP-AW) απομονώθηκε από το Agrimonia pilosa και τρία θειωμένα παράγωγα (S1, S2 και S3) από το APP-AW ανέστειλαν την απόπτωση σε ένα μοντέλο OB που επάγεται από δεξαμεθαζόνη [33], ανέστρεψαν την αύξηση του Bax , κυτόχρωμα και κασπάση-3 και μειωμένη έκφραση πρωτεΐνης Bcl-2 και c-Myc σε κύτταρα MC3T3-Ε1. Μια in vitro μελέτη έδειξε ότι το MOP ανέστειλε την απόπτωση της ΟΒ που προκαλείται από το all-trans ρετινοϊκό οξύ [58]. Το SFP φαίνεται να προστατεύει τα ΟΒ κύτταρα από την επαγόμενη από τη δεξαμεθαζόνη απόπτωση, πιθανώς λόγω της επίδρασής του στην αναστροφή της ενεργοποίησης της κασπάσης-3 και της διάσπασης της PARP [37]. Η EBP έχει ρυθμίσει προς τα πάνω την έκφραση των Bcl-xl και Bcl-2 και μείωσε την έκφραση Bax και κασπάσης-3 μέσω της οδού σηματοδότησης PI3K/Akt/mTOR σε επαγόμενη από δεξαμεθαζόνη OB [32].

3.1.5. Μονοπάτια που προκαλούνται από οξειδωτικό στρες

Η ενίσχυση της απόκρισης του οξειδωτικού στρες κατά τη γήρανση μπορεί να είναι ένας σημαντικός παράγοντας που προκαλεί οστεοπόρωση. Το οξειδωτικό στρες είναι μια παθολογική κατάσταση που συνεπάγεται υπερπαραγωγή ενεργών ειδών οξυγόνου (ROS) υπό συνθήκες μειωμένης αποβολής τους. Ως δείκτης και ρυθμιστής της οξειδωτικής βλάβης, η οδός που σχετίζεται με τον πυρηνικό παράγοντα ερυθροειδές 2- παράγοντα 2 (Nrf2)/Heme Oxygenase 1 (HO-1), η οποία προστατεύει από την οξειδωτική βλάβη και τον κυτταρικό θάνατο. πρωταρχικό επίκεντρο της έρευνας για πολλά χρόνια. Μια in vivo μελέτη έδειξε ότι το DOP θα μπορούσε να διασώσει τον επαγόμενο από το H2O2- διακόπτη της μοίρας της διαφοροποίησης του BMSC και να αυξήσει την έκφραση των Nrf2, HO-1 και Nqo1 [28].

3.1.6. Προωθεί την ειδική για τα οστά μήτρα και την ανοργανοποίηση των οστών

Η σιαλοπρωτεΐνη των οστών (BSP), η οστεοποντίνη και η οστεοκαλσίνη είναι φαινοτυπικοί δείκτες για την ώριμη ΟΒ και σημαντικοί δείκτες ανοργανοποίησης της μήτρας. Η οστεοποντίνη εκκρίνεται από την ΟΒ και συμμετέχει στην ανοργανοποίηση της μήτρας των οστών, η οποία μπορεί να συνδυαστεί με τον υδροξυαπατίτη μέσω μιας περιοχής πλούσιας σε ασπαρτικό οξύ και συμμετέχει στην ανοργανοποίηση της οστικής μήτρας. Η BSP, μια κύρια εξωκυτταρική μη κολλαγονική πρωτεΐνη μήτρας στον οστικό ιστό που εντοπίζεται στην ανοργανοποιημένη μήτρα, μπορεί να προάγει τη δημιουργία πυρήνων της ανοργανοποίησης του υδροξυαπατίτη in vitro και να αυξήσει την ενσωμάτωση ασβεστίου και το σχηματισμό οζιδίων. Η οστεοκαλσίνη, που παράγεται και εκκρίνεται σχεδόν αποκλειστικά από την ΟΒ, συνδέεται με το Ca2 plus και είναι υπεύθυνη για την ανοργανοποίηση της μήτρας των οστών [59].

Το MOP (50 ug⋅mL-1) προώθησε τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων MC3T3-Ε1, προώθησε την έκκριση κολλαγόνου τύπου 1 (COL-І) και οστεοκαλσίνης και ενίσχυσε τη δραστηριότητα ALP [60]. Το RPP βελτίωσε τις εμβιομηχανικές ιδιότητες και την BMD του κατάγματος οστεοπόρωσης σε αρουραίους μειώνοντας την περιεκτικότητα σε οστεοπόρωση ALP, TRAPa και TNF- στην οστεοπόρωση των αρουραίων [25] και αυξάνοντας τα επίπεδα ALP, OPG και BGP και την πρωτεϊνική έκφραση της BMP2. 26]. Ένας καθαρισμένος πολυσακχαρίτης ABW70-1, που απομονώθηκε από τη ρίζα achyranthis bintatae, προώθησε τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων MC3T3-Ε1, αυξημένη δραστηριότητα ALP, σχηματισμό ορυκτών οζιδίων και γονιδιακή έκφραση των Osterix, Osteocalcin και BSP και προώθησε οστεογονική διαφοροποίηση [8].

Το Cistanche tubulosa ωφελεί τα οστά

3.2. Μηχανισμός με τον οποίο οι πολυσακχαρίτες αναστέλλουν την οστική απορρόφηση που προκαλείται από οστεοκλάστες

Η οστική απορρόφηση είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ενεργοποιημένου OC και της οστικής μήτρας. Ο ρόλος του OC στην οστική απορρόφηση περιλαμβάνει κυρίως τέσσερα στάδια: προσκόλληση και πόλωση οστεοκλαστών, οξίνιση στο μικροπεριβάλλον απορρόφησης οστού, αποικοδόμηση της οστικής θεμέλιας ουσίας και μεταφορά ενδοκυττάρωσης. Στη διαδικασία της προσκόλλησης και της πόλωσης οστεοκλαστών, οι πρόδρομοι οστεοκλάστες στρατολογούνται στην επιφάνεια του οστού υπό τη δράση της -ιντεγκρίνης και διαφοροποιούνται σε OC που διεγείρεται από το M-CSF, το RANKL και τις κυτοκίνες. Σε αυτή τη διαδικασία, παράγοντες μεταγραφής και κυτοκίνες όπως η IL-1 και η IL-6 μπορούν επίσης να προάγουν τη διαφοροποίηση. Στη συνέχεια, το OC δημιουργεί ένα όξινο μικροπεριβάλλον μεταξύ του κυττάρου και της επιφάνειας του οστού [61] και τα ώριμα OC εκκρίνουν μια ποικιλία ενζύμων, συμπεριλαμβανομένης της πρωτεϊνικής κινάσης Κ, των μεταλλοπρωτεϊνασών μήτρας (MMPs) και της όξινης φωσφατάσης ανθεκτικής στο τρυγικό [62] για να αποικοδομηθούν η μήτρα των οστών. Οι μηχανισμοί της μεσολαβούμενης από οστεοκλάστες οστικής απορρόφησης και της πολυσακχαριδικής ρύθμισης της λειτουργίας OC που εμπλέκονται στην έρευνά μας φαίνονται στα Σχ. 1 και 2.

3.2.1. Παράγοντες μεταγραφής

Η διαφοροποίηση του OC ρυθμίζεται από διάφορους μεταγραφικούς παράγοντες. Κατά τη διάρκεια της οστεοκλαστογένεσης, το NFATc1, το οποίο ανήκει στην υπεροικογένεια μεταγραφής NFAT, είναι γενικά αποδεκτό ότι είναι ένας βασικός μεταγραφικός παράγοντας που ρυθμίζει την οστεοκλαστογονική γονιδιακή έκφραση που προκαλείται από το RANKL [63]. Ο NFATc1 είναι ένας παράγοντας πυρηνικής μεταγραφής που παίζει καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση της έκφρασης πολλών γονιδίων που είναι ειδικά για οστεοκλάστες [64], όπως η ανθεκτική σε τρυγική όξινη φωσφατάση (TRAP), η ιντεγκρίνη 3-, η καθεψίνη Κ (Ctsk), και MMP-9, που εμπλέκονται στη ρύθμιση της διαφοροποίησης, της σύντηξης και της ενεργοποίησης των οστεοκλαστών. Εν τω μεταξύ, το Ctsk και το MMP-9 αποικοδομούν την οργανική οστική μήτρα και συμβάλλουν στην οστική απορροφητική δραστηριότητα [65].

Μια in vivo μελέτη έδειξε ότι το WSS25 (GAP) θα μπορούσε να αναστείλει την οστεοκλαστική διαφοροποίηση στο πρώιμο στάδιο και να αναστείλει την έκφραση των ειδικών για τον σχηματισμό οστεοκλαστών γονιδίων TRAP, NFATc1, MMP-9 και CtsK σε κύτταρα RAW264.7 που προκαλούνται από RANKL με δοσοεξαρτώμενο τρόπο [29]. Περαιτέρω έρευνα διαπίστωσε ότι ο μοριακός μηχανισμός του WSS25 στο σχηματισμό οστεοκλαστών ήταν μέσω της αναστολής της έκφρασης της οδού BMP2/Smad1 [29]. Το RPP ρυθμίζει προς τα κάτω την οστεοκλαστική δραστηριότητα με δοσοεξαρτώμενο τρόπο, συμπεριλαμβανομένης της μειωμένης έκφρασης των TRAP, MMP-9, CtsK και NFATc1 σε κύτταρα RAW264.7 που προκαλούνται από RANKL [66]. Επιπλέον, η RPP ρύθμισε προς τα κάτω την έκφραση miR-1224 και το βασικό μόριο στόχευσης Limd1 στο μονοπάτι σηματοδότησης Hippo σε μακροφάγα που προέρχονται από μυελό των οστών (BMMs) [67]. Επιπλέον, μια in vitro έρευνα έδειξε ότι η CDP ανέστειλε τη διαφοροποίηση των οστεοκλαστών που προκαλείται από RANKL από BMM και κατέστειλε τη σύντηξη οστεοκλαστών αναστέλλοντας τη δραστηριότητα απορρόφησης υδροξυαπατίτη και μειώνοντας τα επίπεδα mRNA δείκτη οστεοκλαστών των NFATC1, MMP9, Ctsk και TRAP [19]. Μια άλλη μελέτη ανέφερε ότι το RPP μείωσε επίσης την έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων, συμπεριλαμβανομένων των TRAP, MMP-9, CtsK και NFATc1, κατά τον σχηματισμό OC [66].

3.3.2. Μονοπάτι σηματοδότησης OPG/RANKL/RANK

Το σύστημα άξονα OPG/RANKL/RANK είναι ένας βασικός παράγοντας στη ρύθμιση της διαφοροποίησης των οστεοκλαστών και της οστικής απορρόφησης [68]. Η κατάταξη, γνωστή και ως μέλος 11α της υπεροικογένειας TNFR, παίζει κρίσιμο ρόλο στην οστεοκλαστογένεση. Το RANKL συνδέεται με την κατάταξη και στρατολογεί περαιτέρω παράγοντες που σχετίζονται με το TNFR για να εκκινήσει καταρράκτες σηματοδότησης κατάντη, συμπεριλαμβανομένων των p38, JNK και ERK. Το τελικό αποτέλεσμα της σηματοδότησης RANKL-RANK είναι η ενεργοποίηση παραγόντων μεταγραφής οστεοκλαστών όπως NF-κB, πρωτεΐνη ενεργοποιητή 1 (AP- 1), κυκλική πρωτεΐνη απόκρισης μονοφωσφορικής αδενοσίνης που δεσμεύει στοιχείο (CREB) και ενεργοποιημένο t-πυρηνικό παράγοντα-1 (NFATc1), που όλοι επάγουν την έκφραση δεικτών οστεοκλαστών, όπως TRAP, 3 ιντεγκρίνη και CtsK [69]. Το OPG είναι μέλος της υπεροικογένειας των υποδοχέων TNF και είναι επίσης γνωστός ως ανασταλτικός παράγοντας οστεοκλαστογένεσης (OCIF), ο οποίος μπορεί να ανταγωνίζεται ανταγωνιστικά τον RANKL, αναστέλλοντας έτσι τη διαφοροποίηση του OC [70].

Το ACP αύξησε δοσοεξαρτώμενα τους δείκτες σχηματισμού οστού του OC και BAP ορού και μειωμένους δείκτες οστικής απορρόφησης του TPACP5b, NTX και CTX ορού σε αρουραίους OVX και ο μηχανισμός μπορεί να σχετίζεται με την αύξηση της έκφρασης της πρωτεΐνης OPG και RANK στον ιστό του μυελού των οστών και τη μείωση της έκφρασης RANKL, με αποτέλεσμα την αναστολή της οστικής απορρόφησης [7]. Επιπλέον, το ACP ανέστειλε την επαγόμενη από το RANKL φωσφορυλίωση της οδού MAPK [71]. Το CYP [15] αύξησε το επίπεδο του OPG στον ορό και μείωσε το RANKL και την αναλογία RANKL/OPG σε αρουραίους μοντέλου οστεοπόρωσης OVX. Το ASP αύξησε το επίπεδο του OPG στον ορό, μείωσε το RANKL και την αναλογία RANKL/OPG και μείωσε σημαντικά τα επίπεδα TNF- και IL-2, με αποτέλεσμα την αναστολή της δραστηριότητας διαφοροποίησης των οστεοκλαστών [20,21].

3.3.3. Διαδρομή σηματοδότησης ERK/JNK

Η οδός σηματοδότησης ERK/JNK εμπλέκεται στον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση των κυττάρων και το ενεργοποιημένο με φωσφορυλίωση ERK1/2 μετατοπίζεται από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα, ο οποίος μεσολαβεί στη μεταγραφική ενεργοποίηση των AP-1, c-Fos και c-Jun και προάγει τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση του OC. Η καθοδική ρύθμιση των p38, ERK και JNK ανέστειλε την έκφραση των NFAcT1 και c-Fos στην επαγόμενη από RANKL οστεοκλαστογένεση. Η θεραπεία με αναστολείς ERK ή JNK μείωσε σημαντικά τον αριθμό της παραγωγής OC και IL{11}} [72]. Οι πιθανοί μηχανισμοί της POP στην οστεοκλαστογένεση αντιστοιχίστηκαν με τα μονοπάτια σηματοδότησης JNK και ERK (κατασταλμένη φωσφορυλίωση ERK1/2, έκφραση STAT3 και JNK1/2) [34]. Για να επιβεβαιωθεί η αποτελεσματική θεραπεία για την οστεοπόρωση, απαιτείται περαιτέρω έρευνα in vivo.

3.3.4. Ρυθμιζόμενοι φλεγμονώδεις παράγοντες

Πολλοί φλεγμονώδεις παράγοντες προάγουν τη διαφοροποίηση του OC διαμεσολαβώντας την έκφραση RANKL [73]. Ο TNF- είναι ένας ισχυρός επαγωγέας της οστικής απορρόφησης και παίζει σημαντικό ρόλο στον μεταβολισμό των οστών, ο οποίος μπορεί να προκαλέσει άμεσα το σχηματισμό OC από πρόδρομες ουσίες OC παρουσία M-CSF ή απουσία RANKL ενεργοποιώντας τη σηματοδότηση NF-κB [74] και επάγουν έκφραση RANK σε πρόδρομες ουσίες OC [75]. Η προφλεγμονώδης κυτοκίνη IL-1 είναι ένας ισχυρός διεγέρτης της διαφοροποίησης της OC και της οστικής απορρόφησης επάγοντας την έκφραση RANKL [76]. Η IL-6 επάγει την οστεοκλαστογένεση και την ενεργοποίηση OC μέσω επαγωγής της έκφρασης RANKL σε OB και στρωματικά κύτταρα [77].

Οι Zhu et al. διαπίστωσε ότι το MOP μείωσε τα επίπεδα έκφρασης IL-6 και TNF- ορού [10]. Οι Ren et al. έδειξε ότι η χορήγηση LYP για 90 ημέρες μείωσε σημαντικά την περιεκτικότητα σε IL-6 στον ορό [78]. Το ASP έχει προστατευτική επίδραση στην απώλεια οστικής μάζας σε ποντικούς OVX μειώνοντας σημαντικά τις συγκεντρώσεις του TNF- και αναστέλλοντας την οστεοκλαστογένεση [20]. Μετά τη θεραπεία με ASP, τα ενισχυμένα επίπεδα TNF- και IL-2 μειώθηκαν σημαντικά σε ένα μοντέλο οστεοπόρωσης αρουραίου που προκαλείται από δεξαμεθαζόνη και η αντιφλεγμονώδης δράση σχετιζόταν με τη ρύθμιση της εντερικής χλωρίδας [21]. Η χορήγηση πολυσακχαρίτη SA (SAP) για 70 ημέρες μείωσε σημαντικά τα επίπεδα της IL-6 και του TNF- [30,31] στον ορό. Άλλοι ανέφεραν ότι το RPP θα μπορούσε να αναστείλει την οστική απορρόφηση μειώνοντας την περιεκτικότητα σε TRAPa και IL ορού-1, IL-6 και TNF- σε οστεοπορωτικούς αρουραίους [25,27].

Cistanche tubulosa κατά της οστεοπόρωσης

4. Συμπεράσματα

Συμπερασματικά, πειράματα in vivo και in vitro έχουν δείξει ότι οι πολυσακχαρίτες παρουσιάζουν ιδιότητες για τη θεραπεία της μετεμμηνοπαυσιακής οστεοπόρωσης, της γεροντικής οστεοπόρωσης και της δευτερογενούς οστεοπόρωσης που προκαλείται από γλυκοκορτικοστεροειδή, ιδιαίτερα της μετεμμηνοπαυσιακής οστεοπόρωσης, προάγοντας τη διαφοροποίηση και τη δραστηριότητα του ΟΒ και μειώνοντας τη διαφοροποίηση και τη δραστηριότητα του OC. Οι μηχανισμοί με τους οποίους οι πολυσακχαρίτες βελτιώνουν την ομοιόσταση των οστών περιλαμβάνουν κυρίως το μονοπάτι σηματοδότησης Wnt/-κατενίνης, το μονοπάτι σηματοδότησης BMP/SMAD/RUNX2, το μονοπάτι σηματοδότησης OPG/RANKL/RANK, το μονοπάτι σηματοδότησης ERK/JNK, το μονοπάτι απόπτωσης και τους παράγοντες μεταγραφής. Αυτή η ανασκόπηση θα παρέχει καλύτερη κατανόηση των αντι-οστεοπορωτικών επιδράσεων των πολυσακχαριτών και της διαμόρφωσης των μονοπατιών σηματοδότησης, η οποία είναι χρήσιμη για την παροχή μιας θεωρητικής βάσης πολυσακχαριτών για κλινική εφαρμογή.

5. Μελλοντικές προοπτικές

Αρκετές μελέτες είχαν αναμφίβολα αποδείξει τα ευεργετικά αποτελέσματα των πολυσακχαριτών στην οστεοπόρωση in vitro και in vivo πειράματα. Προς το παρόν, αν και δεν έχουν αναφερθεί κλινικές έρευνες για τη θεραπεία της οστεοπόρωσης με πολυσακχαρίτες από κινεζικά φαρμακευτικά βότανα, πολλές κλινικές εφαρμογές πολυσακχαριτών έχουν διερευνηθεί και αξιολογηθεί στη θεραπεία άλλων ασθενειών, όπως ο όγκος [79], Τύπος 2 Διαβήτης [80]. Μεταξύ αυτών, ο πολυσακχαρίτης Poria cocos, ο πολυσακχαρίτης Astragali Radix και ο πολυσακχαρίτης Lycium chinense Miller έχουν εγκριθεί από την CFDA ως πρώτες ύλες. Τα κινέζικα φαρμακευτικά βότανα που συνοψίζονται σε αυτό το άρθρο έχουν μακρά ιστορία στην κλινική θεραπεία οστικών παθήσεων, πειράματα in vitro και in vivo δείχνουν επίσης ότι οι πολυσακχαρίτες που εξάγονται από αυτά τα βότανα έχουν επίδραση στους ασθενείς με οστεοπόρωση. Ως εκ τούτου, θεωρούμε ότι περαιτέρω κλινική έρευνα για την επιβεβαίωση της αντιοστεοπορωτικής τους δράσης θα βοηθήσει στην προώθηση της ανάπτυξης πολυσακχαριτών βοτάνων κινεζικής ιατρικής σε λειτουργικά τρόφιμα ή φάρμακα.

Ωστόσο, στη διαδικασία ανάπτυξης πολυσακχαριτών από κινεζικά φαρμακευτικά βότανα, υπάρχουν αρκετά σημεία που πρέπει να εξεταστούν και να μελετηθούν περαιτέρω. Πρώτον, οι πολυσακχαρίτες διαθέτουν τα χαρακτηριστικά μεγάλου μοριακού βάρους και πολύπλοκης δομής, χρειάζεται περαιτέρω μελέτη για τη διερεύνηση της σχέσης μεταξύ των βιολογικών δραστηριοτήτων των πολυσακχαριτών και των χημικών δομών.

Επιπλέον, πρέπει να δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στην επίδραση των πολυσακχαριτών στην εντερική χλωρίδα του γαστρεντερικού σωλήνα. Οι πολυσακχαρίτες αντιπροσωπεύονται από τη χαμηλή βιοδιαθεσιμότητα τους, η οποία εξαρτάται από την αποικοδόμηση που συμβαίνει στο επίπεδο του μεταβολισμού πρώτης διόδου και της απορρόφησης από τη γαστρεντερική οδό [81]. Πολυάριθμες μελέτες έχουν βρει ότι η γαστρεντερική οδός εμπλέκεται στην εμφάνιση και την ανάπτυξη της οστεοπόρωσης [82-84]. Το εάν και πώς οι πολυσακχαρίτες συμμετέχουν στον μεταβολισμό των οστών ρυθμίζοντας την εντερική χλωρίδα είναι ακόμα ασαφές και μπορεί να παρουσιάσει μια νέα στρατηγική πολυσακχαριτών για τη θεραπεία της οστεοπόρωσης.

Ευχαριστίες

Η ερευνητική εργασία υποστηρίχθηκε οικονομικά από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών της Κίνας (Αρ. 82003977, 81803760, 82004022), το Πρόγραμμα Παραδοσιακής Κινεζικής Ιατρικής της επαρχίας Zhejiang Excellent Young Talents Project of Traditional Chinese Medicine (No. 2020ZQ011) και το Major Chinese Projects of Traditional Επαρχία Zhejiang (2018ZY003), Βασικό Ερευνητικό Πρόγραμμα Δημόσιας Πρόνοιας της επαρχίας Zhejiang (LGF20H060006), Πρόγραμμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Ιατρικής και Υγείας της επαρχίας Zhejiang (2020KY507).

Κινεζικό φαρμακευτικό βότανο--Κιστάνι, είναι καλό για την κατά της οστεοπόρωσης

Από: «Οφέλη και μηχανισμοί πολυσακχαριτών από κινεζικά φαρμακευτικά βότανα για θεραπεία κατά της οστεοπόρωσης» απόShan shan Lei a, et al.

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