桃叶珊瑚苷对骨质疏松状态下正畸牙移动过程中成骨和破骨细胞调控及作用靶点的研究

The state of osteoporosis will seriously affect orthodontic treatment.Aucubin, a kind of iridoid glycosides mainly obtained from Eucommiaulmoides, possesses antioxidant, liver protective and anti-inflammatory activities. Our group has successfully found that aucubin improved osteoblast differentiation. Based on our experimental foundations, the present project will firstly investigate the effects of aucubin on the differentiation, apoptosis and function of osteoblastand osteoclastcells within osteoporosis status and orthodontic teeth movement mechanisms related to oxidative stress-mediated Smads signaling. Furthermore, the anti-osteoporosis effects of aucubin will be investigated in mouse models with osteoporosis and orthodontic tooth movement. The expressions of osteogenic and osteoclastic markers protein, mineral content, mineral deposition rate, bone tissue microstructure and bone mineral density in blood and bone of mice will be analyzed. Additionally, in this project, we will combine the proteome and metabonomics together, which will be applied to screen the protein targets during aucubin-mediated anti-osteoporosis in the mouse model. This project will provide ideas for natural compounds in the treatment of osteoporosis and provide a systematic pharmacological basis for aucubin as a therapeutic drug for osteoporosis and orthodontic teeth movement in osteoporosis.

骨质疏松状态会严重影响口腔的正畸治疗。桃叶珊瑚苷从杜仲中获得的单体，具有抗氧化等活性。本课题组率先报道了桃叶珊瑚苷促成骨细胞分化的作用，基于此前期基础，本项目将研究桃叶珊瑚苷对骨质疏松状态下正畸牙移动过程中成骨细胞和破骨细胞分化、凋亡及功能的影响；建立骨质疏松小鼠正畸牙移动模型，测定血液及骨组织中成骨及破骨标志物蛋白表达、矿物质含量、矿物沉积速率、骨组织显微结构及骨密度等的变化，证实桃叶珊瑚苷治疗骨质疏松的作用和在骨质疏松状态下对正畸牙移动的影响；项目将率先将蛋白质组学同代谢组学结合，系统筛选桃叶珊瑚苷在骨质疏松治疗中的潜在蛋白靶点，并对药物同靶蛋白的分子对接进行模拟。本项目的实施将为天然化合物治疗骨质疏松的研究提供思路，为桃叶珊瑚苷作为骨质疏松状态下正畸牙移动的治疗药物提供系统的药理学基础。

骨质疏松症已被证实给正畸带来很多不利的影响。杜仲具有促进成骨、抑制破骨作用的功效。作为杜仲的重要提取物桃叶珊瑚苷（AU）是否有同样的作用，目前报道尚少。 本研究首先对AU诱导成骨细胞MG63分化的作用进行了研究，结果表明AU对MG63细胞的增殖无显著影响；能够提高成骨细胞矿化水平；AU作用后能够促进成骨细胞中成骨分化相关蛋白的表达；初步说明AU能够促进成骨细胞的分化。 采用地塞米松（Dex）和氧化剂过氧化氢（H2O2）分别建立成骨细胞MG63的损伤模型，首先使用不同浓度的AU预处理细胞2 h，再与糖皮质激素Dex和H2O2共同作用24 h，通过检测成骨细胞的凋亡及凋亡相关蛋白的表达、分化相关蛋白的表达、氧化应激与抗氧化蛋白的改变等，研究AU对成骨细胞受糖皮质激素损伤时的保护作用，结果表明AU对Dex/ H2O2损伤的成骨细胞具有保护作用，该作用与Nrf2诱导的抗氧化应激途径有关。 在体内实验中，在AU和糖皮质激素共同作用8周后，研究AU对Dex引起的骨质疏松小鼠的预防和治疗作用，结果表明：AU作用组小鼠股骨骨皮质呈现连续性增强，破骨细胞的细胞数量降低，骨小梁细胞数目增多，且骨小梁密度增高； micro-CT观察到AU作用组，小鼠骨皮质增厚且连续、皮质骨量明显增加、骨密度增加、骨松质网结构致密，小鼠的骨密度、骨组织分数、骨小梁厚度和骨小梁数量等指标都具有显著的增加，骨小梁间隙呈现降低的趋势；提高小鼠外周血中促成骨细胞分化因子的表达水平，促进小鼠骨组织中成骨分化相关因子的表达水平；促进小鼠骨组织中抗氧化应激Nrf2信号通路相关蛋白的表达水平，从而促进该氧化应激抑制信号通路的表达；表明AU能够促进成骨细胞的分化，且对骨质疏松小鼠具有治疗的作用，该作用与Nrf2抗氧化途径有关。 综上所述，AU对成骨细胞具有促进分化和损伤保护的作用，对Dex引起的骨质疏松小鼠具有保护和治疗的作用，该作用与Nrf2介导的氧化应激途径相关，本研究为骨质疏松症的治疗提供潜在的保护剂和治疗剂，为患有骨质疏松症的正畸患者提供了牙齿移动的保障。