mTOＲ信号通路对骨质疏松发病动态平衡中细胞自噬与凋亡相互调节的影响及中药干预

There are two specific cells responsible for the maintenance of constant bone mass: osteoblasts (OB bone-forming cells), and osteoclasts (OC bone resorbing cells). The proper balance between these two opposing processes is essential for bone health, and disruption of this balance favoring resorption causes osteopenia and eventually osteoporosis. Autophagy, a physiological process involved in the regulation of cells, control the generation and activity of osteobalsts and osteoclasts. To identify cell autophagy and apoptosis regulation mechanism, we used osteoporosis rats treated with lentivirus and GuLe, three kingds of cell models treated with lentivirus and serum of traditional Chinese medicine. MTORC1, the key gene target of osteocyte autophagy and apoptosis was detected respectively by Transmission Electron Microscopy (TEM), realtime-PCR and Western blot. In addition, AKT、ATG、VPS9、BCL-XL、BCL-2、BAX、mTORC1、Caspase-3 and LC3-Ⅱ/Ⅰwere analyzed. The purpose of this study was to clarify the mechanism of mTOR signal pathway in the pathogenesis of osteoporosis and the interaction between autophagy and apoptosis is associated with herbs of invigorating kidney and benefiting marrow.

骨质疏松症主要由于成骨细胞骨形成和破骨细胞骨吸收平衡失调所致。细胞自噬即能影响成骨细胞增殖与活性又能影响破骨细胞的活性和功能。本项目以明确mTORCl在骨质疏松模型大鼠椎体、OB、OC培养体系、OB与OC共育体系中对细胞自噬与凋亡调节机制为切入点，在骨质疏松大鼠模型上给予慢病毒和补肾益髓中药骨乐冲剂进行干预，在三种细胞模型上给予慢病毒和中药血清进行干预，使用电子显微镜观察细胞自噬与凋亡情况，通过Real-time PCR与Western blot在分子水平检测OB、OC自噬与凋亡相互调节关键基因mTORCl表达变化，同时观察反应细胞自噬与凋亡的AKT、ATG、VPS9、BCL-XL、BCL-2、BAX、mTORC1、 Caspase-3、LC3-Ⅱ/Ⅰ等主要指标及其蛋白表达变化，在分子水平阐明mTOＲ信号通路对骨质疏松症发病动态平衡中细胞自噬与凋亡相互调节的影响及补肾益髓中药的作用机理。

骨质疏松症是最常见骨代谢类疾病之一，现今研究显示绝经后雌激素缺乏导致骨吸收增加，骨流失是骨质疏松症的主要原因，而成骨细胞凋亡和破骨异常激活导致骨内环境平衡被打破是骨质疏松主要的形成机制。目前西医治疗本病的原则是促进骨形成和抑制骨丢失，但是其副作与不良反应众多；近年来，随着中药的不断发展，单药和复方制剂具有多组分，多靶点综合治疗的理念，与慢性代谢疾病的发生机理相吻合，不良反应和药物依赖性相对较低。因此，用补肾益髓中药预防和治疗骨质疏松已成为一种趋势。. 本项目研究了淫羊苷提取物对骨质疏松大鼠模型的药理作用。使用UPLC-Q-TOF / MS代谢组学分析骨质疏松大鼠的血清，并使用多元数据分析系统和网络数据库筛选和鉴定潜在的生物标志物。为了进一步评估淫羊苷提取物的生物学标记和代谢途径的影响，并揭示淫羊苷提取物对骨质疏松治疗的潜在机制，通过体外OB、OC细胞培养体系，围绕骨质疏松相关信号通路上下游进行研究，通过影像学及分子生物学共同明确成骨细胞凋亡与自噬在骨质疏松发病中的作用机制，发现miR-483-5p与miR‐151a‐3p在绝经后骨质疏松症中发挥重要作用，并且靶向通过SATB2与SOCS5调控PI3K-AKT与JAK/STAT信号通路来影响骨质疏松症的进展，补肾益髓中药淫羊藿苷可以有效改善骨密度及成骨细胞活性及分化。研究表明miR-483-5p在绝经后骨质疏松症中被上调，并且它通过靶向作用SATB2和激活PI3K-AKT信号通路来影响骨质疏松症发病过程。 这些结果为骨质疏松研究提供了新的思路，并为选择miR-483-5p/SATB2及miR‐151a‐3p作为骨质疏松诊断和治疗的靶点提供了理论支持。