活性小分子淫羊藿苷（Icariin）调控骨代谢治疗骨质疏松的作用及机制研究

Epimedium-derived flavonoids(EFs) have been play a role in the prevention of Post- menopause Osteoporosis, and the bioactive effect of this matter is mainly achieved by the key component called Icariin in EFs.In vitro study, it indicates that icariin could promote bone formation and inhibit bone resorption.However, the mechanism of the dual effects ramains elusive. Our previous studies found that OPG and Wnt/β-catenin signal pathway maybe been involved in the dual effects of Icariin. On the base of our preliminary studies, through the studies in vitro and in vivo,the further studies will try to find and clarify the molecular and signal pathway mechanism of OPG and Wnt/β-catenin signal pathway when they work in icariin control bone metabolism dually. Specially, the cross-talking between OPG and Wnt/β-catenin signal pathway which base on the network control of Cell signal would been understood. At last, a new micromolecule drug of icariin will be developed for treatment of Osteoporosis based on the mechanism aforementioned .

淫羊藿黄酮（Epimedium-derived flavonoids, EFs）有防治绝经后骨质疏松的作用。淫羊藿苷(Icariin)是EFs最主要的生物活性成分。体外细胞实验表明Icariin同时具有促进成骨和抑制骨吸收的双重作用，可以有效的治疗骨质疏松，但这种双重作用的机制尚不明确。我们前期工作捕捉到和推测OPG和Wnt/β-catenin信号通路可能参与这种双重调节作用，但具体机制并不完整和明晰。因此，本课题研究项目将在前期工作的基础上，通过体外和体内两方面深入和全面的研究，寻找、明确和归纳Wnt/β-catenin信号通路和OPG在Icariin双重调控骨代谢中的信号和分子机制，包括Wnt/β-catenin信号通路和OPG在研究中可能呈现的基于细胞信号网络化调控基础上的相互调节机制。为Icariin作为中药提取小分子治疗骨质疏松提供坚实的实验证据和理论基础。

1.本课题组发现icariin的在体内体外均有成骨作用：在体内，icariin的最终作用表现为骨量的增多，其作用可能是多方面的；一方面，我们在体外研究中发现，对成骨细胞和骨髓间充质干细胞进行成骨诱导，并施加不同浓度的icaiin，随着icariin浓度的增加，其成骨能力增加，表现为成骨相关基因runx2的mRNA和蛋白表达的增多，钙结节的数量增多；并且我们认为其可能通过SRC—YAP信号轴发挥成骨效果。当淫羊藿浓度为0.01μmol/L时，SRC和YAP以及Runx2的mRNA和蛋白的表达量最高。使用抑制YAP与TEAD的抑制剂，导致了ALP活性的降低以及钙结节数量的变少，说明YAP可能介导了icariin的成骨作用。随着细胞核内YAP的表达的增多，促进了成骨相关基因的表达，减少了成脂相关基因的表达。所以我们认为icariin极有可能改变了干细胞成骨-成脂分化的平衡点，促进干细胞向成骨方向分化；另一方面，我们在体外研究中发现icariin可以改变巨噬细胞的极化状态，使得巨噬细胞从M1型（促炎型）转化为M2型（抑炎型）；巨噬细胞与破骨细胞关系密切，巨噬细胞是破骨细胞的前体细胞，所以我们认为icariin通过改变破骨细胞的前体细胞的状态，从而抑制破骨细胞的生成和活性，但是具体机制仍需探究；.2.本课题组发现了icariin可以通过AKT通路保护处于不利微环境的椎间盘组织：我们使用过氧化氢和白介素-1模拟了髓核细胞的氧化应激和验证不利微环境，并且探究了PI3K/AKT通路在其中的作用，结果发现过氧化氢和白介素-1能够模拟氧化应激微环境诱导髓核细胞的凋亡发生，淫羊藿苷预处理后的细胞置于上述不利微环境时，均观察到以上不利微环境的损伤作用削减，细胞凋亡率降低，衰老的发生减弱和延缓。在使用PI3K/AKT通路的抑制剂LY294002之后发现淫羊藿苷对抗不利微环境的保护作用削减。因此我们认为 淫羊藿苷可能通过PI3K/AKT通路保护过氧化氢和白介素诱导的髓核细胞凋亡，淫羊藿苷可能是一种潜在的能够对抗椎间盘不利微环境，保护椎间盘组织，延缓椎间盘退变和衰老的药物。综上所述，本课题组发现icariin具有抗炎、抗氧化应激、改变成骨成脂的平衡点，抑制-破骨细胞数量和功能等诸多作用，为治疗骨质疏松和腰椎间盘突出症提供了新思路。