二苯乙烯苷通过调控Wnt/FoxO3a抑制氧化应激介导骨质疏松的作用及机制

Oxidative stress plays an important role in the development of osteoporosis. 2,3,5,4-tetrahydroxystibene-2-o-β-D-glucoside (TSG) is a kind of extracts of Polygonum, which is a traditional chinese medicine, has antioxidant, anti-aging, anti-inflammation, lipid-lowing and other effects. In our previous study, we have found that TSG has protective effect on oxidative stress induced cytotoxicity and osteoblast dysfunction in MC3T3-E1 cells and administered intraperitoneally with TSG could improve the bone mineral density and increase the trabecular number, trabecular thickness and connectivity density in murine ovariectomized osteoporosis model. Therefore, what is the relative mechanism of TSG? It has not been reported. Wnt/FoxO3a signaling plays a critical role in the development of osteoporosis induced by oxidative stress. Excessive reactive oxygen species (ROS) generation induces the production of FoxO3a which could combine with β-catenin results in decreased osteoblastogenesis, increased osteoclatogenesis and the development of osteoporosis. I n this study, we plan to test the expression of key factors and downstream target genes in Wnt/FoxO3a signaling by using a variety of molecular techniques and analysis the changes by blocking the critical key factors to investigate that TSG attenuates the deleterious effects of oxidative stress on osteoporosis via Wnt/FoxO3a signaling.

氧化应激在骨质疏松的发生中起关键作用。二苯乙烯苷（TSG）是从补肾中药何首乌中提取的有效成分之一，具有抗氧化功效。我们前期的实验证实：TSG对氧化应激导致的成骨前体细胞MC3T3-E1凋亡和成骨分化抑制具有保护作用，腹腔注射可以改善去卵巢小鼠松质骨的骨密度，提高骨小梁数量、厚度及连续性。那么，TSG发挥作用的具体机制如何？这将为临床应用TSG治疗骨质疏松症提供理论依据。Wnt/FoxO3a在氧化应激导致骨质疏松的发生中起重要作用。过量氧自由基导致FoxO3a产生增加，结合经典Wnt信号通路中关键分子β-catenin，导致成骨减少，破骨增加，发生骨质疏松。本研究拟通过qRT-PCR、Western-blot、siRNA等多种分子生物学手段，通过正反相验证，探讨TSG是否通过调控Wnt/FoxO3a来抑制氧化应激介导骨质疏松发生的具体机制，为该疾病的防治提供一种新思路、新策略。

背景： 氧化应激在骨质疏松的发生中起关键作用。二苯乙烯苷（TSG）是从补肾中药何首乌中提取的有效成分之一，具有抗氧化功效。我们前期的实验证实：TSG对氧化应激导致的成骨前体细胞MC3T3-E1凋亡和成骨分化抑制具有保护作用，腹腔注射可以改善去卵巢小鼠松质骨的骨密度，提高骨小梁数量、厚度及连续性。那么，TSG发挥作用的具体机制如何？这将为临床应用TSG治疗骨质疏松症提供理论依据。主要内容：本课题分别从细胞分子水平、动物模型及利用高通量测序手段三方面，对二苯乙烯苷（TSG）对氧化应激导致的成骨前体细胞MC3T3-E1凋亡和成骨分化抑制的保护作用及对骨质疏松的保护作用的机制进行比较深入的研究。重要结果：1.从细胞分子水平证实TSG可以通过上调TCF及其下游基因AXIN2、ALP、OPG的mRNA表达，并下调FoxO3a及其下游基因GADD45、CAT 的mRNA表达，证实TSG对成骨细胞的保护作用可能通过Wnt/FoxO3a信号通路完成；2.通过去卵巢小鼠模型，证实TSG可以降低小鼠体内的氧化应激水平，改善小鼠骨量丢失状态，上调TCF及其下游基因表达，并下调FoxO3a及其下游基因表达，证实TSG可能通过Wnt/FoxO3a信号通路发挥其骨保护作用；3.通过高通量测序，发现TSG对成骨细胞的保护作用还可能通过免疫系统及趋化因子信号通路完成。科学意义：本研究为TSG发挥抗骨质疏松作用提供理论依据，为研究抗骨质疏松症的新药物提供了新的思路和方向，具有重大的理论意义。