靶向11β-HSD1抑制剂治疗老年骨质疏松症的机制研究

骨质疏松症发病率高，骨折危害大，预防和治疗骨质疏松症已成为老年医学的重要课题。临床研究发现内源性糖皮质激素(GC)水平升高或长期使用GC可导致继发性骨质疏松。近年来的研究发现，老年骨质疏松与GC也有关系，虽然老年患者体内GC水平正常，但在局部骨组织内的作用往往增强。而决定局部组织GC作用的关键酶即为11β-羟化类固醇脱氢酶(11β-HSD1)，被称为GC的局部放大器。研究发现11β-HSD1的表达水平随人的年龄增长而加强，而11β-HSD1缺失的病人骨骼发育超前，因此抑制骨组织中11β-HSD1活性可能是老年骨质疏松治疗的新靶点。然而全面抑制11β-HSD1活性，可引起机体内源性炎症反应。本课题拟创新性地将靶向骨组织的化合物与11β-HSD1抑制剂BVT.2733结合，合成11β-HSD1靶向抑制剂，通过靶向抑制骨组织11β-HSD1活性，增强成骨功能，从而达到有效防治老年骨质疏松的目的。

随着世界人口的老龄化，老年性骨质疏松症（senile osteoporosis SOP）已经成为一种常见病，严重危害着人类健康，但其具体发病机制仍不清楚。糖皮质激素（glucocorticoids GCs）长期过量使用可导致骨质疏松。成骨细胞内存在的11β-羟化类固醇脱氢酶1（11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1，11β-HSD1），在受体前水平参与对GCs活性的调节，增强局部GCs的作用，是调节GCs的关键酶。人及小鼠成骨细胞内，11β-HSD1的表达及其还原酶活性均随年龄增长而升高，提示11β-HSD1活性增强可能是SOP发生的一个重要原因。抑制11β-HSD1活性，很可能成为治疗SOP的新的有效手段。因此，本实验首先利用慢病毒载体在成骨细胞内过表达11β-HSD1，构建小鼠11β-HSD1过表达载体，用293FT细胞包装生产慢病毒。分别用空载病毒对照组、11β-HSD1过表达病毒感染小鼠MC3T3-E1前成骨细胞系，诱导成骨分化，观察最终矿化情况，茜素红染色并用十六烷基吡啶萃取定量，同时检测细胞内的碱性磷酸酶（ALP）活性，并在诱导7d、14d时收细胞检测成骨分化相关基因的表达。结果显示我们成功构建了小鼠11β-HSD1过表达慢病毒载体，高效感染了MC3T3-E1细胞，荧光定量PCR及Western blot分析显示11β-HSD1过表达效应明显。在有11β-HSD1底物脱氢皮质酮（DHC）存在的情况下，过表达11β-HSD1的细胞显示出类似过量糖皮质激素（GC）对细胞成骨分化的抑制作用，包括ALP活性，最终矿化结节的形成以及成骨标志性基因ALP, BSP, OPN和OCN。然而，当在11β-HSD1过表达的前成骨细胞中加入11β-HSD1的选择性抑制剂BVT，11β-HSD1过表达对细胞成骨分化的抑制作用却被消除了。而使用GC受体（GR）拮抗剂RU486同样显示出跟BVT.2733相同的逆转作用，能阻止11β-HSD1过表达的细胞被抑制成骨分化，表明BVT.2733的效应跟GC信号通路相关。以上可得出结论由于11β-HSD1过表达对 MC3T3-E1细胞的成骨抑制作用可以被特异性11β-HSD1 抑制剂 BVT.2733有效逆转，此结果表明在骨细胞内局部抑制11β-HSD1的活性可能是治疗老年性骨质酥松症的有效靶点。