胰高血糖素样肽-2调控肠道屏障及破骨细胞功能在老年性骨质疏松症中的作用及机制研究

Osteoporosis(OP) is a big health problem for the elderly. The imbalance of osteoblast and osteoclast function is the basic mechanism causing bone loss, though with many theories involved. Inflamm-ageing is recently found to be related with many ageing diseases including osteoporosis, and gut barrier dysfunction with ageing may play an important role in inflamm-ageing. Our previous studies have found gut barrier function impaired with natural ageing in mice with lower glucagon like peptide-2 (GLP-2) level. Use of GLP-2 can improve the gut barrier function and inhibit inflammation. It is also reported that GLP-2 may inhibit osteoclast activity, however, need entire gut function..Based on these, we hypothesize: GLP-2 may directly or indirectly inhibit osteoclast activity by improving gut function and inhibit inflammation. In this study, the relationship of GLP-2 and osteoclast function and pathways related will be studied, both in vivo and in vitro, in SAMP 6 mice, natural ageing female SD rats and RAW264.7 cell line. We will focus on the study how GLP-2 modulate osteoclast differentiation and activity. We hope, this study will help to understand the axis of gut-bone modulation, provide possible new theory for understanding osteoposis of elderly and possible new treating target.

骨质疏松症（OP）本质是骨重建中成骨和破骨细胞功能相对失衡导致骨量减少，炎性衰老是近来提出的可能与老年性OP密切相关的一个机制。增龄带来的肠道屏障功能减退在炎性衰老中起重要作用。我们前期研究发现，胰高糖素样肽-2（GLP-2）能改善增龄过程中肠屏障功能、减轻炎症反应。有报道GLP-2需要完整的胃肠道才能抑制骨吸收，但其作用机制尚不清楚。由此我们提出假设：GLP-2可能通过改善肠屏障功能直接或间接影响破骨细胞活性，发挥抑制骨吸收作用。本课题分别以SAMP6小鼠、自然增龄SD大鼠和RAW264.7细胞株为模型，在体内外水平研究内、外源性GLP-2与老年性OP的关系；着重研究GLP-2对增龄过程中破骨细胞数量、骨吸收功能及RANK等信号分子表达变化的作用，同时探讨GLP-2调控破骨细胞分化和活性的规律及相关分子机制。本课题将揭示肠-骨轴通路调控骨代谢的新机制，为老年性OP的防治提供潜在治疗靶点。

骨重建过程由成骨细胞的合成作用及破骨细胞的降解作用共同参与，维持骨量的平衡，骨质疏松（OP）是以单位骨质量下降为特征的全身代谢性骨病，是一个多因素疾病，涉及基因、内分泌紊乱以及营养因素等。胰高糖素样肽-2（GLP-2）是胰高血糖素原衍生肽，含有33个氨基酸，由肠道黏膜L细胞分泌，具有肠道营养、调节肠道质量以及改善肠粘膜完整性的作用。本研究以自然增龄SD大鼠、RAW264.7、大鼠骨髓单核细胞为模型，在动物、细胞及分子水平研究GLP-2对大鼠骨组织形态、骨转换标志物、肠道屏障功能、肠道菌群的影响以及对肠黏膜屏障保护作用，研究其对破骨细胞分化、增殖和活化的调控以及对RANKL和MAPK信号通路分子表达的调节。同时，本研究还以骨肉瘤细胞为模型，探讨GLP-2对骨肉瘤细胞分化为成骨细胞的作用。结果提示：GLP-2干预后，大鼠骨吸收标志物水平下降，骨形成标志物ALP,OPG水平增高。GLP-2可改善去卵巢大鼠骨微观结构，促进骨形成并抑制骨吸收，表现为大鼠骨密度、BV/TV、Tb.N、Conn.D显著升高，对去卵巢引起的骨丢失具有保护作用。一定浓度的GLP-2能够改变RAW264.7细胞及大鼠骨髓单核细胞所诱导的破骨细胞的活性，1000nM及以上浓度的GLP-2能够抑制破骨细胞标志性基因mRNA水平的表达，抑制RANKL及MAPK信号通路相关蛋白的活化，抑制破骨细胞的骨吸收功能，促进破骨细胞的凋亡。GLP-2可以促进前成骨样细胞向成骨细胞的分化，促进成骨细胞标志基因在翻译和转录水平上的表达，以及促进成骨细胞标志基因的活性，同时有促进成骨细胞的功能。大鼠肠道菌群的多样性显著下降，有益菌的丰度减少，致病菌的丰度增加。GLP-2 对大鼠肠道菌群的多样性无显著影响，使年轻大鼠肠道菌群部分有益菌的丰度增加，部分致病菌的丰度减少。GLP-2可保护去卵巢大鼠的肠道屏障功能，降低肠道通透性，抑制循环炎症反应。