Предности и механизми полисахарида из кинеских лековитих биљака за терапију против остеопорозе

Контакт: Аудреи Ху Вхатсапп/хп: 0086 13880143964 Е-пошта:audrey.hu@wecistanche.com

Схан Схан Леи а,1, Јие Су д,1, Ианг Зханг а,1, Ксиао вен Хуанг а, Ксу пинг Ванг а, Мин Цонг Хуанг б,*, Бо Ли ц,*, Дан Схоу а,д,**
а * Одсек за медицину, Зхејианг Ацадеми оф Традитионал Кине Медицине, Хангзхоу, Зхејианг 310007, ПР Цхина
б * Центар за процену безбедности, медицински колеџ Хангџоу, Хангџоу, Џеђанг 310053, НР Кина
ц * Зхејианг Университи оф Тецхнологи, Хангзхоу, Зхејианг 310014, ПР Цхина
д * Кинески медицински универзитет Зхејианг, Хангзхоу, Зхејианг 310053, ПР Кина

Апстрактан

Остеопороза је системска метаболичка болест костију са све већом стопом инциденције. Кинеско лековито биље има дугу историју лечења болести костију. Полисахариди су важна категорија фитокемикалија у кинеским лековитим биљем, а њихове здравствене предности су повећале интересовање јавности. Бројне студије су показале да полисахариди испољавају анти-остеопорозне ефекте балансирајући ресорпцију и формирање костију, али детаљни ефекти и механизми нису систематски сумирани. Извршили смо свеобухватан преглед литературе да бисмо консолидовали студије за период 2000–2021. вршећи електронску претрагу у базама података ПубМед, ЦНКИ, ВИП и Ванфанг. Укупно, полисахариди из 19 врста кинеских лековитих биљака у 54 студије су показали заштитна својства хомеостазе костију. Експерименти ин виво и ин витро су показали да полисахариди имају својства у лечењу постменопаузалне остеопорозе, сенилне остеопорозе и секундарне остеопорозе изазване глукокортикоидима, посебно постменопаузалне остеопорозе. Штавише, бројни сигнални путеви, као што су Внт/-цатенин сигнални пут, БМП/СМАД/РУНКС2 сигнални пут, ОПГ/РАНКЛ/РАНК сигнални пут, пут апоптозе и фактори транскрипције, регулисани су полисахаридима и учествују у побољшању коштаног ткива. хомеостаза. Овај преглед ће пружити боље разумевање анти-остеопоротских ефеката полисахарида и пратећих модулација сигналних путева.

Кључне речи:Полисахариди, кинеско лековито биље, механизми, хомеостаза костију

Кинеска лековита биљка--Цистанцхе је добра за анти-остеопорозу

1. Представљање

Остеопороза је системска метаболичка болест костију коју карактерише оштећење микроархитектуре, ниска коштана маса и повећан ризик од прелома. Према резултатима првог епидемиолошког истраживања остеопорозе које је спровела Национална здравствена комисија Кине 2018. године, стопа преваленције остеопорозе код жена старијих од 50 година достигла је 32,1 одсто, док је код жена старијих од 65 година 51,6 одсто. Отприлике 10 милиона људи старијих од 50 година у Сједињеним Државама има остеопорозу, а 34 милиона људи је у опасности од ове болести. У Великој Британији, 50 процената жена старијих од 50 година и 20 процената мушкараца пати од остеопоротских прелома [1]. Крхки преломи узроковани остеопорозом могу довести до повећаног морбидитета и морталитета, што резултира огромним друштвеним оптерећењем [2].

Добро је познато да је неравнотежа у хомеостази кости узрокована више ресорпције костију посредованом остеокластима него што формирање кости посредовано остеобластом доводи до остеопорозе. Многи фактори доводе до хомеостазе костију, али основни механизам је неравнотежа између остеобласта и остеокласта, укључујући (и) смањену диференцијацију и активност остеобласта (ОБ), што резултира смањеним таложењем костију; (ии) повећана диференцијација и активност остеокласта (ОЦ), што доводи до прекомерне ресорпције кости; и (иии) запаљење и оксидативни статус [3]. Поред тога, функције ОБ и ОЦ су регулисане разним факторима транскрипције и сигналним путевима.

У Кини се неколико кинеских лековитих биљака које имају функцију олакшавања зглобова и јачања костију и мишића користе за лечење остеопорозе стотинама година. Полисахариди су једна од главних активних компоненти многих кинеских лековитих биљака, као што је Полигонатум сибирицум Делар. ек Редоуте, Ангелица синенсис (Олив.) Диелс и Моринда Оффициналис Како. У међувремену, доказано је да полисахариди имају вишеструке функције, као што су антиоксидативне [4], имуномодулационе [5] и функције против умора [6]. До данас, бројне студије су показале да полисахариди испољавају анти-остеопорозне ефекте балансирајући ресорпцију костију и формирање костију, али детаљни ефекти и механизми нису систематски сумирани.

У овом прегледу прикупили смо укупно 54 студије полисахарида о антиостеопорози од 2000. до 2021. године, а истраживани су полисахариди из 19 врста кинеских лековитих биљака. Ове студије су укључивале 25 ин виво експерименталних студија и 40 ин витро експеримената. Експериментални животињски модел укључивао је пацове са овариектомијом (ОВКС), САМП6 мишеве и зебрице изазване глукокортикоидима изазване остеопорозом (ГИОП). МЦЕТ3-Е1 ћелије, БМСЦ, ОБ изазвани дексаметазоном и РАНК-индуковани БММ ћелијски модели су широко коришћени у експериментима ин витро. Механизми сирових полисахарида или пречишћених полисахарида на анти-остеопорозу били су фокусирани на ОБ или ОЦ пролиферацију, диференцијацију, укључујући експресију фактора транскрипције, инфламаторних фактора, сигналних путева као што су Внт/-цатенин сигнални пут, БМП/СМАД/РУНКС2 сигнални пут ОПГ/РАНКЛ/РАНК сигнални пут, итд. Прегледали смо анти-остеопорозне ефекте и механизме полисахарида из 19 врста кинеских лековитих биљака и сумирали их у табели 1.

2. Полисахариди добијени од кинеских лековитих биљака за анти-остеопорозу

Од 19 врста биља, 13/19 је било из дела кореника, 1/19 из дела цвета, 2/19 из дела листа, 1/19 из дела плода, а 2/19 из дела гљиве. Сви докази о полисахаридима из ових кинеских лековитих биљака за побољшање хомеостазе костију и ограничавање губитка костију приказани су у следећим параграфима.

2.1. Полисахариди добијени из ризома кинеских лековитих биљака

Ацхирантхес бидентата Блуме (АЦ, "Ниу ки"), Моринда Оффициналис Хов (МО, "Ба-Ји-Тиан"), Цурцулиго орцхиоидес Гаертн (ЦО, "Ксиан Мао"), Циномориум солариум Рупр. (ЦИ, „Суо ианг“), Цистанцхе десертицола Ма (ЦД, „Роу Цонг Ронг“) и Циботиум барометз (Л.) Ј. См (ЦБ, „Гоу Ји“) су кинеске лековите биљке које „тонизирају бубреге и ојачати кост“ и посебно се примењују за лечење постменопаузалне остеопорозе. Извештава се да главна активна једињења полисахарида имају тачно благотворно дејство на анти-остеопорозу на ОВКС моделима пацова. Пријављено је да сирови полисахариди из АЦ [7,8], МО [9–11], ЦО [12], ЦИ [17] и АБПБ-3 [13] (пречишћени полисахарид из АЦ) повећавају кости минералну густину (БМД), побољшавају биомеханичке индексе фемура код ОВКС пацова и регулишу микроархитектуру трабекуларне кости након континуиране примене током скоро 3 месеца. У међувремену, АБПБ-3 такође може да повећа нивое остеокалцина у серуму (ОЦН) [13], протеина глутамата костију (БГП) и деоксипиридинола у урину (ДПД) [15]. У ин витро експерименту, полисахариди из ЦБ (ЦБП) и нови хомогени хетерополисахарид ЦОП70–3 из ЦО повећали су активност алкалне фосфатазе (АЛП) и повећали брзину минерализације [12] [16]. Други пречишћени полисахарид, ЦОП90–1, из ЦО је промовисао пролиферацију и диференцијацију примарног мишјег ОБ [17]. Штавише, два нова полисахарида АБВ50-1 и АБПБ-3 из АЦ значајно су повећала коштану масу у ГИОП моделима зебрице [18] [13]. Полисахариди из ЦД-а (ЦДП) су значајно побољшали хистопатолошка оштећења костију и подстакли формирање нове кости код САМП6 мишева [45].

Астрагали Радик (АС, "Хуанг ки"), Ангелица синенсис (Олив.) Диелс (АН, "Данг Гуи") и Хедисарум Полипорус Ханд.-Мазз. (ХП, „Хонг чи“) су кинеске лековите биљке које „допуњују чи и негују крв“. Пријављено је да АС полисахариди (АСП) могу да преокрену смањење коштане масе, повећају серумски АЛП и БГП и регулишу биомеханичке индексе фемура код ОВКС мишева и Дек-индукованих и стресом изазваних пацова са остеопорозом у дозно-зависним пацовима. начин [20,21]. Полисахариди из АН (АНП) повећали су број трабекула и промовисали поправку повреда костију код пацова са дијабетесом типа 2. Ин виво студија, 40 мг/Л АСП је повећала број калцијумових чворова и активност АЛП у БМСЦ индукованој са 25,5 ммол/Л глукозе [22]. Чини се да АНП и полисахариди из ХП (ХПП) побољшавају пролиферацију ОБ и повећавају активност АЛП на начин који зависи од дозе [23,24].

Полигонатум сибирицум Делар. ек Редоуте (РП, "Хуанг Јинг") и Дендробиум оффицинале Кимура ет Миго (ДО, "Тие пи схи ху") су кинеске лековите биљке које "храњују Јин". Ин виво студије су показале да полисахариди из РП (РПП) могу значајно повећати целокупну БМД и побољшати трабекуларну микроструктуру костију ОВКС пацова након континуиране примене [25,26] и такође могу побољшати симптоме у моделу остеопоротског прелома [27]. ДО полисахариди (ДОП) спречили су деградацију трабекуларне микроструктуре и побољшали БС/ТВ, Тб. Н, и смањење Тб.Сп модела остеопорозе изазване старењем [28]. Исто тако, дневна примена полисахарида из Гастродиа елата Бл. (ГА, "Тиан ма") и Сапосхниковиа диварицата (Турцз.) Сцхисцхк. (СА, „Фанг Фенг“) је такође повећао БМД [29,30] и нивое Ца2 плус у серуму, Мг2 плус и П2− [31] у ОВКС моделу.

бенефиције цистанцхе туболоса

2.2. Полисахариди који се добијају из листова кинеских лековитих биљака

Епимедиум бревицорнум Маким (ЕБ, „Јин Јанг Хуо“) је веома популаран лист, који се традиционално користи за лечење болести костију и дисфункције гонада у кинеској медицини хиљадама година. ЕБ би могао да ублажи симптоме након менопаузе и инхибира остеопорозу и друге болести губитка коштане масе. Недавна ин витро студија је показала да ЕБ полисахарид (ЕБП) може да стимулише и побољша пролиферацију и диференцијацију ОБ ћелија изазваних дексаметазоном [32].

Хаиривеин Агримониа Херб анд Буд (АП, „Ксиан хе цао“) припада Росацеае и користи се као кинески лек за лечење дијабетеса и аритмије. Полисахарид растворљив у води (АПП-АВ) је изолован из АП, а три сулфатна деривата (С1, С2 и С3) из АПП-АВ могу инхибирати апоптозу у моделу ОБ изазваног дексаметазоном [33].

2.3. Полисахариди добијени од гљива и печурака кинеских лековитих биљака

Кинеска медицина Пориа цоцос (Сцхв.) Волф. (ПО, „Фу линг“) се од давних година користи за свакодневну исхрану и лекове у Кини и другим азијским земљама. Као класични антиоксидативни агенс, ПО је недавно показао предности у лечењу ангине пекторис, хипертензије и метаболизма костију. ПО полисахарид (ПОП) је активно и примарно једињење екстраховано из ПО. Ин виво студија је показала да ПОП третман нарушава формирање ОЦ изазвано РАНКЛ у ћелијама РАВ264.7 и БММС на начин зависан од дозе и ослаби ресорпциону активност [34].

Полистицтус версицолор (Л.) Фр. (ТВ, "Иун Зхи") је једна од најпопуларнијих лековитих печурака из Цориолус Версицолор(Л. ек Фр.) Куел због различитих биолошки активних компоненти. Показало се да полисахаропептиди из ТВ (ТВП) имају имунорегулаторне функције код нормалних пацова са дијабетес мелитусом и типа И (ДМ). Недавна студија је показала да је ТВП ефикасан третман за остеопорозу код пацова дијабетес мелитуса. У поређењу са моделном групом, ТВП је ублажио пропадање кости изазвано ДМ, што је одређено повећањем запремине кости проксималне тибије, трабекуларног броја и јачине феморалне кости (11 процената максималног оптерећења, 22 процената крутости и 14 процената модула) и смањење кортикалне порозности фемура за 25 процената [35].

2.4. Полисахариди добијени из других кинеских лековитих биљака

Лициум цхиненсе Миллер (ЛИ, "Гоу ки"), који припада Лициум барбарум Л., широко је распрострањен у северозападној Кини, а забележено је да његови плодови играју улогу у интервенцији у метаболизму у постменопаузи. Модели глодара остеопорозе изазване недостатком естрогена у постменопаузи и остеопорозе изазване дексаметазоном показали су да ЛИП може да обезбеди ефикасан третман за остеопорозу. Ин виво студије су показале да је ЛИ полисахарид (ЛИП) значајно повећан

лумбални БМД и сува тежина фемура код ОВКС пацова након третмана током 12 недеља, побољшана структура трабекуларне кости и смањена лацунална апсорпција [24]. Штавише, ЛИП је такође повећао калцијум у крви, садржај АЛП и БМД код пацова са остеопорозом изазваном глукокортикоидима [36].

Цартхамус Флос (СФ, "Хонг Хуа") из Цартхамус тинцториус Л. се користи као кинеска медицина за лечење можданог удара и коронарне болести срца. Савремени фармаколошки експерименти су такође показали да полисахариди изоловани из СФ (СФП) поседују потенцијалну терапеутску вредност за лечење несавршене остеогенезе и остеопорозе. Ин витро студије су показале да СФП може зависно од дозе да појача пролиферацију примарног ОБ и минерализацију и да је ово побољшање праћено повећаном активношћу АЛП и експресијом синтезе колагена [37].

3. Механизам којим полисахариди побољшавају хомеостазу костију регулацијом ОБ и ОЦ

3.1. Механизам којим полисахариди промовишу формирање костију посредовано остеобластом

ОБ пролази кроз четири фазе у формирању кости, укључујући пролиферацију остеобласта, сазревање екстрацелуларног матрикса, минерализацију екстрацелуларног матрикса и апоптозу остеобласта. Многи фактори, као што су сигнални путеви и фактори транскрипције, могу регулисати ове фазе и на крају регулисати формирање костију. Овде сумирамо факторе транскрипције и сигналне путеве помоћу којих полисахариди утичу на формирање костију у ОБ. Механизми ОБ-посредованог формирања костију и полисахаридне регулације ОБ функције који су укључени у наше истраживање приказани су на Сл. 1 и 2.

Слика 1. Резиме механизама остеопорозе који су укључени у наше истраживање. Промовисати (→), инхибирати (⊥). У БМСЦ, везивање Внт протеина са мембранским рецепторима за коврчавост и ЛРП5/6 ко-рецептором иницира комплекс Акин1 инхибира убиквитинацију и деградацију -катенина и убрзава његову транслокацију у језгро [38]. Овај нуклеарни катенин се везује за и ко-активира чланове фамилије фактора транскрипције Т-ћелија/фактора за повећање лимфоида (ТЦФ/ЛЕФ) који активирају низводне циљне гене, као што су Рунк2 и Остерик (Оск), што доводи до промоције за диференцијацију и пролиферацију ОБ [32]. ДКК-1 инхибира везивање Внт за искривљене рецепторе и ЛРП5/6, сигнални пут внт/-катенина је блокиран. У ОБ, коштани морфогенетски протеини (БМП) се везују за БМП рецептор (БМПР), активирају СМАД1/5/8 протеине који улазе у језгро, а затим регулишу експресију гена РУНКС2. Рунк2 се може комбиновати са фактором везивања за језгро да би формирао хетерологну структуру димера, а затим се везао за ДНК, изазивајући експресију гена повезаних са формирањем костију, као што су Оск, коштани глутамат протеин (БГП) и АЛП. ПИП3 произведен активацијом ПИ3К везује се за ПХ домен на Н-крају Акт, транслоцира Акт на плазма мембрану, која катализује фосфорилацију Акт сер473 и Тхр308 места. Након активације Акт-а, промовише експресију низводних про-апоптотичких фактора бак-2, каспазе 3 и инхибира анти-апоптотички фактор БЦЛ-2. У пре-ОЦ, ИЛ-1, ИЛ-6 и ТНФ-активан НФ-κБ, који побољшава транслокацију НФ-κБ у језгро, што индукује диференцијацију од пре-ОЦ до ОЦ. У ОЦ, ИЛ-6 се везује за рецептор интерлеукина 6 (ИЛ-6Р), ТНФ- се везује за ТНФ- рецептор (ТНФР), РАНКЛ се везује за РАНК и даље регрутује факторе повезане са ТНФР-ом (ТРАФ) за покретање низводних сигналних каскада, укључујући фосфорилацију НФ-κБ, фосфорилацију п38, ЈНК и ЕРК1/2. Коначни резултат РАНКЛ-РАНК сигнализације је активација фактора транскрипције остеокласта, као што је НФ-κБ, активаторски протеин 1 (АП{ {55}}), протоонкогени протеин (ФОС) и активирани нуклеарни фактор активираних Т-ћелија (НФАТц1). НФАТц1 је индуковао експресију гена специфичних за остеокласте, као што су кисела фосфатаза отпорна на тартрат (ТРАП) и катепсин К (Цтск), што доводи до диференцијације и промовише сазревање ОЦ.

Слика 2. Резиме полисахарида и могућих механизама који су укључени у лечење остеопорозе. АЦП: полисахарид из Ацхирантхес бидентата Блуме; АСП: полисахарид из Астрагали Радика; АНП: полисахарид из Ангелица Синенсис (Олив.) Диелс; АПП: полисахарид из биљке Хаиривеин Агримониа Херб анд Буд; ЦОП: полисахарид из Цурцулиго орцхиоидес Гаертн; ЦИП: полисахарид из Циномориум сонгарицум Рупр; ЦДП: полисахарид из Цистанцхе десертицола Ма; ЦБП: полисахарид из Циботиум барометз (Л.) Ј. См; ДОП: полисахарид из Дендробиум оффицинале Кимура ет Миго; ЕБП: полисахарид из Епимедиум бревицорнум Маким; ВСС25: полисахарид из Гастродиа елата Бл.; ХПП: полисахарид из Хедисарум Полипорус Ханд.-Мазз.; ЛИП: полисахарид из Лициум цхиненсе Миллер; МОП: полисахарид из Моринда Оффициналис Хов; ПОП: полисахарид из Пориа цоцос (Сцхв.) Волф.; РПП: полисахарид из Полигонатум сибирицум Делар. ек Редоуте; САП: полисахарид из Сап осхниковиа диварицата (Турцз.) Сцхисцхк.; СФП: полисахарид из Цартхами Флос.; ТВП: полисахарид из Полистицтус Версицолор (Л.) Фр.

3.1.1. Транскрипцијски фактори

Остеогену диференцијацију БМСЦ регулишу различити фактори транскрипције, као што су Рунт-релатед транскрипциони фактор 2/цоре везујући фактор 1 (Рунк2/Цбфа1) и остерикс. Цбф 1, такође познат као протеин 2 А који се везује за појачивач полиома вируса (ПЕБП2 А) или фактор 3 акутне мијелоичне леукемије (АМЛ3), је транскрипциони фактор породице структурних гена рунт. Остерик, критични фактор који контролише низводне циљеве у формирању кости, важан је регулатор диференцијације ОБ и најранији и најспецифичнији маркер диференцијације ОБ.

МОП посредована серумска интервенција БМСЦ током 14 дана повећала је експресију Цбф 1 мРНК и промовисала остеогену диференцијацију [39]. Друга студија је показала да је експресија Цбф 1 мРНА у ОБ калварије пацова повећана након третмана са воденим екстрактом Моринда Оффициналис и серумом који садржи МОП током 72 сата, а ефекат МОП је био бољи од ефекта воденог екстракта. оф Моринда Оффициналис [40]. МОП примењен ОВКС пацовима са остеопорозом током 30 дана повећао је експресију тибијалних гена Цбф 1 и ДМП1 [10]. Нови инулин фруктан МОВ90-1 изолован из МО90 повећао је експресију Рунк2 и Остерик-а и промовисао пролиферацију, диференцијацију и минерализацију МЦ3Т3-Е1 ћелија [14].

Недавна ин витро студија проценила је ефекат ХПП на остеогену диференцијацију МЦ3Т3-Е1 остеобластичних ћелија и открила да ХПП повећава активност АЛП на начин зависан од дозе и повећава експресију и транскрипциону активност Рунк2 и Остерика, два мастер гена диференцијације ОБ [24]. Лиао и сарадници су открили да АНП може значајно да регулише експресију мРНК ЦицлинД1, Рунк2 и Остерик-а [22,23]. АСП је такође повећао експресију ЦицлинД1 и промовисао пролиферацију [41].

3.1.2. Внт/ -цатенин сигнални пут

Внт/-катенин сигнални пут игра важну улогу у самообнављању, усмереној диференцијацији, пролиферацији преостеобласта, формирању ОБ и апоптози БМСЦ. У процесу промовисања диференцијације ОБ, Внт контролише гене за диференцијацију ОБ регулацијом нивоа -катенина у БМСЦ. Активирана Внт сигнализација би могла да подстакне агрегацију -катенина, што резултира диференцијацијом ОБ и формирањем костију. Експресија Внт3а и Внт10б у БМСЦ може активирати Внт/-цатенин сигнални пут и промовисати пролиферацију БМСЦ [42]. ДКК-1 је инхибитор Внт сигналног пута, инхибира формирање костију и доводи до остеопорозе, док антагонизовање ДКК-1 може повећати коштану масу [43].

МОП је повећао брзину пролиферације ОБ ин витро, повећао активност АЛП и смањио експресију протеина ДКК-1 [44]. Даље ин виво истраживање молекуларних механизама иза анти-остеопорозног ефекта ЦДП указује на то да је слабљење дегенерације костију повезано са активирањем Внт/-катенин сигналног пута [45]. РПП интервенција је побољшала АЛП активност БМСЦ на начин зависан од дозе, значајно побољшала способност минерализације ћелија, значајно повећала експресију гена АЛП, Рунк2 и Остеоцалцин у БМСЦ, значајно повећала експресију -катенина и промовисала висока експресија ТЦФ везивних места. Механизам може бити повезан са активирањем Внт/-цатенин сигналног пута и промовисањем диференцијације БМСЦ у ОБ [46], али РПП није имао утицаја на БМП пут. Налази су такође показали да је РПП промовисао диференцијацију и минерализацију ОБ регулацијом сигналног пута ЕРК/ГСК-3/-цатенин [47]. Ли ет ал. открили да је БМП9 директна мета миР-152, а АСП би могао да смањи миР- 152 изразе и промовише регулацију БМП9 навише, активирајући тиме сигнализацију ПИ3К/АКТ и Внт/-катенин у БМСЦ [ 41]. АСП је ублажио остеопорозу изазвану оксидативним стресом регулацијом ФокО3а/Внт2/-катенин сигналног пута [48]. ЛИП-посредовани серум активира експресију протеина везаних за Внт сигнални пут - катенина, а Внт10б промовише диференцијацију БМСЦ у ОБ и повећава минерализоване нодуле [49].

екстракт цистанцхе туболоса: лечење дијабетичких болести

3.1.3. БМП/СМАД/РУНКС2 сигнални пут

БМП/СМАД сигнални пут игра важну улогу у активирању транскрипције гена за формирање костију. Боне морпхогенетиц протеин ИИ (БМП2), члан ТГФ-суперфамилије, је високо експримиран у ОБ и регулише диференцијацију и ин витро и ин виво [50]. БМП везује хетеродимерне рецепторе да би активирао СМАД протеине, који трансактивирају остеокластогене гене директно или преко Рунк2 [51]. Рунк2 је низводни циљни ген механизма трансдукције сигнала БМП2/Смад и транскрипциони фактор потребан за остеобластогенезу. Рунк2 може да се комбинује са фактором везивања за језгро да формира хетерологну структуру димера, а затим се веже за ДНК, изазивајући експресију гена повезаних са формирањем костију, као што су ЦОЛ-И, БГП и АЛП.

Хуанг и сарадници су изоловали два нова полисахарида, ЦБП70-1-1 и ЦБП70-1-2, из ризома Циботиум барометз и открили да они могу да подстичу ОБ пролиферацију при ниској концентрацији. ЦБП70-1-1 на 3,93 и 7.86 μМ и ЦБП70–1-2 на 1,73 и 6,92 μМ значајно повећавају активност АЛП и минерализоване нодуле у МЦ3Т3-Е1 ћелијама. Штавише, ЦБП70-1-2 је повећао експресију и транскрипциону активност БМП2, а повећана експресија БМП2 је касније стимулисала низводни ген Смад1. Повећана је фосфорилација Смад1, што даље стимулише остеогени маркер ген Рунк2 да промовише формирање костију [50].

Друга студија је показала да ЦЕП може да побољша информације о костима тако што ће регулисати експресију протеина БМП2/Смад1 и Смад5/Рунк2 [52]. Цхен и сарадници су открили да Гастродиа елата Бл. полисахарид ВСС25 би могао инхибирати експресију БМП2/Смад1 путева и инхибирати остеокластичну диференцијацију [29]. РПП је промовисао формирање костију код ОВКС пацова повећањем нивоа АЛП, ОПГ и БГП и експресије протеина БМП2 [26]. АПП је појачао АЛП активност, промовисао пролиферацију и диференцијацију ОБ и повећао протеине маркера ОБ диференцијације БМП2, Рунк2, Остерик и Остеоцалцин. Молекуларни механизам је био повезан са појачаном експресијом миР-70 [53] и регулацијом Внт/-катенин сигналног пута [54].

3.1.4. Путеви посредовани антиапоптозом

Апоптоза, облик програмиране ћелијске смрти, игра централну улогу у хомеостази ткива, а дерегулација апоптозе је имплицирана у бројним патолошким стањима [55]. Протеини из породице Бцл-2 имају или про- или антиапоптотичке активности и регулишу митохондријски пут апоптозе контролисањем пермеабилизације спољне мембране митохондрија (МОМП). МОМП је кључни догађај у интринзичном апоптотичком путу. Бак, који учествује у формирању МОМП-а, доводи до ослобађања садржаја митохондријалног интермембранског простора у цитоплазму. Ослобођени цитокром ц се везује за цитосолни протеин који садржи домен за регрутовање каспазе (ЦАРД) да би формирао апоптозом и потом регрутовао више молекула прокапазе-9, коначно активирајући каспазе џелата, као што је каспаза-3. Анти-апоптотички протеини Бцл-2 блокирају ћелијску смрт спречавајући активацију и хомо-олигомеризацију Бак-а [56]. Штавише, Бак протеин се регулише фосфорилацијом на Акт-зависан начин, а овај догађај фосфорилације инхибира ефекте Бак-а на митохондрије тако што га одржава у цитоплазми [57].

Глукокортикоиди се широко користе за лечење инфламаторних болести и доводе до приближно 30 процената апоптозе ОБ ћелија код пацијената са остеопорозом узрокованом прекомерном применом глукокортикоида. Полисахарид растворљив у води (АПП-АВ) је изолован из Агримониа пилоса, а три сулфатна деривата (С1, С2 и С3) из АПП-АВ су инхибирала апоптозу у моделу ОБ изазваног дексаметазоном [33], што је преокренуло повећање Бак-а. , цитокром и каспаза-3 и смањена експресија протеина Бцл-2 и ц-Миц у МЦ3Т3-Е1 ћелијама. Ин витро студија је показала да МОП инхибира ОБ апоптозу изазвану све-транс ретинојском киселином [58]. Чини се да СФП штити ОБ ћелије од апоптозе изазване дексаметазоном, вероватно због његовог ефекта на поништавање активације каспазе-3 и цепања ПАРП-а [37]. ЕБП је повећао експресију Бцл-кл и Бцл-2 и смањио експресију Бак и каспазе-3 преко сигналног пута ПИ3К/ Акт/мТОР у ОБ изазваном дексаметазоном [32].

3.1.5. Путеви посредовани оксидативним стресом

Повећање реакције на оксидативни стрес током старења може бити важан фактор који узрокује остеопорозу. Оксидативни стрес је патолошко стање које подразумева прекомерну производњу реактивних врста кисеоника (РОС) у условима када је њихова елиминација смањена. Као индикатор и регулатор оксидативног оштећења, нуклеарни фактор еритроид 2- повезан са фактором 2 (Нрф2)/хем оксигеназом 1 (ХО-1), који штити од оксидативног оштећења и ћелијске смрти, је био примарни фокус истраживања дуги низ година. Ин виво студија је показала да ДОП може спасити Х2О2- индуковану промену судбине диференцијације БМСЦ и повећати експресију Нрф2, ХО-1 и Нко1 [28].

3.1.6. Промовише матрикс специфичан за кости и минерализацију костију

Коштани сијалопротеин (БСП), остеопонтин и остеокалцин су фенотипски маркери за зрели ОБ и важни маркери минерализације матрикса. Остеопонтин лучи ОБ и учествује у минерализацији коштаног матрикса, који се може комбиновати са хидроксиапатитом кроз регион богат аспарагинском киселином и учествује у минерализацији коштаног матрикса. БСП, главни екстрацелуларни неколагенски матриксни протеин у коштаном ткиву локализован на минерализованом матриксу, може промовисати нуклеацију минерализације хидроксиапатита ин витро и повећати инкорпорацију калцијума и формирање чворова. Остеокалцин, који производи и лучи скоро искључиво ОБ, везује се за Ца2 плус и одговоран је за минерализацију коштаног матрикса [59].

МОП (50 уг⋅мЛ-1) је промовисао пролиферацију ћелија МЦ3Т3-Е1, подстицао лучење колагена типа 1 (ЦОЛ-И) и остеокалцина и побољшао активност АЛП [60]. РПП је побољшао биомеханичка својства и БМД фрактуре остеопорозе код пацова смањењем садржаја АЛП, ТРАПа и ТНФ-а у костима код остеопорозе пацова [25] и повећањем нивоа АЛП, ОПГ и БГП и експресије протеина БМП2 [ 26]. Пречишћени полисахарид АБВ70-1, изолован из радик ацхирантхис бидентатае, промовисао је пролиферацију МЦ3Т3-Е1 ћелија, повећану активност АЛП, формирање минералних нодула и експресију гена Остерика, Остеоцалцин и БСП, и промовисао остеогене диференцијације [8].

Цистанцхе тубулоса користи костима

3.2. Механизам којим полисахариди инхибирају ресорпцију костију посредовану остеокластима

Ресорпција кости је резултат интеракције између активираног ОЦ и коштаног матрикса. Улога ОЦ у ресорпцији кости укључује углавном четири фазе: адхезију и поларизацију остеокласта, ацидификацију микроокружења ресорпције костију, деградацију коштаног матрикса и транспорт ендоцитозе. У процесу адхезије и поларизације остеокласта, прекурсори остеокласта се регрутују на површину кости под дејством -интегрина и диференцирају се у ОЦ стимулисани М-ЦСФ, РАНКЛ и цитокинима. У овом процесу, фактори транскрипције и цитокини као што су ИЛ-1 и ИЛ-6 такође могу промовисати диференцијацију. Након тога, ОЦ ствара кисело микроокружење између ћелије и површине кости [61] и зрели ОЦ луче разне ензиме, укључујући протеин киназу К, матрикс металопротеиназе (ММП) и киселу фосфатазу отпорну на тартрат [62] да се разграђују. коштани матрикс. Механизми остеокласти посредоване ресорпције костију и полисахаридне регулације ОЦ функције који су укључени у наше истраживање приказани су на сл. 1 и 2.

3.2.1. Транскрипцијски фактори

Диференцијацију ОЦ регулишу различити фактори транскрипције. Током остеокластогенезе, НФАТц1, који припада суперфамилији транскрипције НФАТ, опште је прихваћено да је есенцијални транскрипциони фактор који регулише експресију остеокластогеног гена изазвану РАНКЛ [63]. НФАТц1 је узводни фактор нуклеарне транскрипције који игра кључну улогу у регулисању експресије многих гена специфичних за остеокласте [64], као што су кисела фосфатаза отпорна на тартрат (ТРАП), 3- интегрин, катепсин К (Цтск), и ММП-9, који су укључени у регулацију диференцијације, фузије и активације остеокласта. У међувремену, Цтск и ММП-9 деградирају органски коштани матрикс и доприносе ресорптивној активности кости [65].

Ин виво студија је показала да ВСС25 (ГАП) може инхибирати остеокластичку диференцијацију у раној фази и инхибирати експресију гена специфичних за формирање остеокласта ТРАП, НФАТц1, ММП-9 и ЦтсК у ћелијама РАВ264.7 изазваним РАНКЛ на начин који зависи од дозе [29]. Даља истраживања су открила да је молекуларни механизам ВСС25 у формирању остеокласта био кроз инхибицију експресије БМП2/Смад1 пута [29]. РПП је смањио остеокластичну активност на начин зависан од дозе, укључујући смањену експресију ТРАП, ММП-9, ЦтсК и НФАТц1 у ћелијама РАВ264.7 изазваним РАНКЛ [66]. Поред тога, РПП је смањио миР-1224 експресију и кључни циљани молекул Лимд1 у сигналном путу Хиппо у макрофагима (БММ) добијеним из коштане сржи [67]. Поред тога, ин витро истраживање је показало да је ЦДП инхибирао РАНКЛ-индуковану диференцијацију остеокласта од БММ и потиснуо фузију остеокласта инхибирањем ресорпционе активности хидроксиапатита и смањењем нивоа мРНА маркера остеокласта НФАТЦ1, ММП9, Цтск и ТРАП [19]. Друга студија је известила да РПП такође смањује експресију специфичних гена, укључујући ТРАП, ММП-9, ЦтсК и НФАТц1, током формирања ОЦ [66].

3.3.2. ОПГ/РАНКЛ/РАНК сигнални пут

Систем осовине ОПГ/РАНКЛ/РАНК је кључни фактор у регулисању диференцијације остеокласта и ресорпције кости [68]. Ранг, такође познат као члан ТНФР суперфамилије 11а, игра кључну улогу у остеокластогенези. РАНКЛ се везује за рангирање и даље регрутује факторе везане за ТНФР да би покренуо низводне сигналне каскаде, укључујући п38, ЈНК и ЕРК. Коначни резултат РАНКЛ-РАНК сигнализације је активација фактора транскрипције остеокласта као што су НФ-κБ, активаторски протеин 1 (АП- 1), циклични аденозин монофосфатни одговор елемент-везујући протеин (ЦРЕБ) и активирани т-нуклеарни фактор-1 (НФАТц1), од којих сви индукују експресију маркера остеокласта, као што су ТРАП, 3 интегрин и ЦтсК [69]. ОПГ је члан суперфамилије ТНФ рецептора и познат је и као фактор инхибитора остеокластогенезе (ОЦИФ), који може компетитивно да антагонизује РАНКЛ, чиме инхибира диференцијацију ОЦ [70].

АЦП дозно-зависно повећава маркере формирања кости у серуму ОЦ и БАП и смањује маркере ресорпције кости серумских ТПАЦП5б, НТКС и ЦТКС код ОВКС пацова, а механизам може бити повезан са повећањем експресије ОПГ и РАНК протеина у ткиву коштане сржи и смањење експресије РАНКЛ, што доводи до инхибиције ресорпције кости [7]. Штавише, АЦП је инхибирао РАНКЛ-индуковану фосфорилацију МАПК пута [71]. ЦИП [15] је повећао ниво ОПГ-а у серуму и смањио РАНКЛ и однос РАНКЛ/ОПГ код пацова модела ОВКС остеопорозе. АСП је повећао ниво ОПГ у серуму, смањио РАНКЛ и однос РАНКЛ/ОПГ и значајно смањио нивое ТНФ- и ИЛ-2, што је резултирало инхибицијом активности диференцијације остеокласта [20,21].

3.3.3. ЕРК/ЈНК сигнални пут

ЕРК/ЈНК сигнални пут је укључен у пролиферацију и диференцијацију ћелија, а ЕРК1/2 активиран фосфорилацијом се преноси из цитоплазме у језгро, што посредује у транскрипционој активацији АП-1, ц-Фос и ц-Јун и промовише пролиферацију и диференцијацију ОЦ. Регулација наниже п38, ЕРК и ЈНК инхибирала је експресију НФАцТ1 и ц-Фос у остеокластогенези изазваној РАНКЛ. Третман инхибиторима ЕРК или ЈНК значајно је смањио број производње ОЦ и ИЛ-6 [72]. Потенцијални механизми ПОП у остеокластогенези су усклађени са ЈНК и ЕРК сигналним путевима (потиснута ЕРК1/2 фосфорилација, СТАТ3 и ЈНК1/2 експресија) [34]. Да би се потврдио ефикасан третман остеопорозе, неопходна су даља истраживања ин виво.

3.3.4. Регулисани инфламаторни фактори

Многи инфламаторни фактори промовишу диференцијацију ОЦ посредовањем РАНКЛ експресије [73]. ТНФ- је моћан индуктор ресорпције костију и игра важну улогу у метаболизму костију, који може директно индуковати формирање ОЦ из прекурсора ОЦ у присуству М-ЦСФ или одсуства РАНКЛ активирањем НФ-κБ сигнализације [74] и индукују експресију РАНК у ОЦ прекурсорима [75]. Проинфламаторни цитокин ИЛ-1 је моћан стимулатор диференцијације ОЦ и ресорпције костију индукујући експресију РАНКЛ [76]. ИЛ-6 индукује остеокластогенезу и активацију ОЦ путем индукције експресије РАНКЛ у ОБ и стромалним ћелијама [77].

Зху ет ал. открили да МОП смањује нивое експресије ИЛ-6 и ТНФ-а у серуму [10]. Рен ет ал. показало је да примена ЛИП-а током 90 дана значајно смањује садржај ИЛ-6 у серуму [78]. АСП има заштитни ефекат на губитак коштане масе код ОВКС мишева тако што значајно смањује концентрације ТНФ-а и инхибира остеокластогенезу [20]. Након третмана АСП, повећани нивои ТНФ- и ИЛ-2 су значајно смањени у моделу остеопорозе код пацова изазване дексаметазоном, а антиинфламаторни ефекат је био повезан са регулацијом цревне флоре [21]. Примена СА полисахарида (САП) током 70 дана значајно је смањила нивое ИЛ-6 и ТНФ-а у серуму [30,31]. Други су известили да РПП може да инхибира ресорпцију костију смањењем садржаја ТРАПа и серумских ИЛ-1, ИЛ-6 и ТНФ-а код остеопоротичних пацова [25,27].

Цистанцхе тубулоса анти-остеопоросис

4. Закључци

У закључку, ин виво и ин витро експерименти су показали да полисахариди имају својства за лечење постменопаузалне остеопорозе, сенилне остеопорозе и секундарне остеопорозе изазване глукокортикоидима, посебно постменопаузалне остеопорозе, промовишући диференцијацију и активност ОБ и смањујући диференцијацију и активност ОЦ. Механизми помоћу којих полисахариди побољшавају хомеостазу костију укључују углавном Внт/-цатенин сигнални пут, БМП/СМАД/РУНКС2 сигнални пут, ОПГ/РАНКЛ/РАНК сигнални пут, ЕРК/ЈНК сигнални пут, пут апоптозе и факторе транскрипције. Овај преглед ће пружити боље разумевање анти-остеопоротских ефеката полисахарида и модулације сигналних путева, што је корисно за пружање теоријске основе полисахарида за клиничку примену.

5. Будући изгледи

Неколико студија је недвосмислено показало корисне ефекте полисахарида на остеопорозу ин витро и ин виво експериментима. Тренутно, иако нема пријављених клиничких истраживања о лечењу остеопорозе полисахаридима из кинеског лековитог биља, много клиничких примена полисахарида је истражено и процењено у лечењу других болести, као што је тумор [79], тип 2. Дијабетес [80]. Међу њима, полисахарид кокоса Пориа, полисахарид Астрагали Радик и полисахарид Лициум цхиненсе Миллер су одобрени од стране ЦФДА као сировине. Кинеско лековито биље које је сажето у овом раду има дугу историју у клиничком лечењу болести костију, а експерименти ин витро и ин виво такође показују да полисахариди екстраховани из ових биљака имају ефекат на пацијенте са остеопорозом. Стога сматрамо да ће даља клиничка истраживања која би потврдила њихов ефекат против остеопорозе помоћи да се промовише развој полисахарида биљака кинеске медицине у функционалну храну или лекове.

Међутим, у процесу развоја полисахарида из кинеских лековитих биљака, постоји неколико тачака које треба размотрити и даље проучавати. Прво, полисахариди поседују карактеристике велике молекулске тежине и сложене структуре, потребно је даље проучавање како би се истражио однос између биолошких активности полисахарида и хемијских структура.

Поред тога, више пажње треба посветити дејству полисахарида на цревну флору гастроинтестиналног тракта. Полисахариди су представљени њиховом ниском биодоступношћу, која зависи од разградње која се дешава на нивоу метаболизма првог пролаза и апсорпције из гастроинтестиналног тракта [81]. Бројне студије су откриле да је гастроинтестинални тракт укључен у настанак и развој остеопорозе [82–84]. Још увек није јасно да ли и како полисахариди учествују у метаболизму костију регулацијом цревне флоре и могу представљати нову полисахаридну стратегију за лечење остеопорозе.

Признања

Истраживачки рад је финансијски подржала Национална научна фондација Кине (бр. 82003977, 81803760, 82004022), пројекат традиционалне кинеске медицине Фонда за одличне младе таленте провинције Зхејианг (бр. 2020ЗК011) и Традитионал Цхинесе Медици Пројецтс Провинција Џеђијанг (2018ЗИ003), Програм основних истраживања о јавном благостању провинције Џеђијанг (ЛГФ20Х060006), Програм медицинске и здравствене науке и технологије провинције Џеђанг (2020КИ507).

Кинеска лековита биљка--Цистанцхе је добра за анти-остеопорозу

Из: „Користи и механизми полисахарида из кинеских лековитих биљака за терапију против остеопорозе“Схан Схан Леи а, ет ал.

---Међународни часопис за биолошке макромолекуле 193 (2021) 1996–2005