《The Journal of Nutritional Biochemistry》：Naringenin prevents osteoblast senescence in D-galactose-induced aging conditions via estrogen receptor-mediated pathway
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naringenin通过雌激素受体介导的衰老通路改善D-半乳糖诱导的老年骨质疏松小鼠模型的骨代谢和微结构。
Saurabh Kumar Kaushal | Devendra Pratap Singh | Ankita Paul | Megha Dixit | Divya Singh
CSIR-中央药物研究所，Sector 10，Jankipuram扩展区，Sitapur路，勒克瑙，226031
摘要
纳林根宁（Naringenin）是一种植物来源的黄酮类化合物，具有抗增殖、抗炎和抗血管生成的特性，对多种代谢紊乱具有疗效。尽管有研究表明纳林根宁具有促进骨骼生成的潜力，但其对老年性骨质疏松症的影响仍需进一步探索。本研究的目的是验证纳林根宁在D-半乳糖（D-gal）诱导的老年性骨质疏松症中的保护作用。D-半乳糖引起的动物模型实验结果表明，纳林根宁能够改善骨骼微结构，促进体外矿化，并改变血清中的骨相关标志物。为了解纳林根宁的保护机制，我们在细胞水平上进行了进一步实验。研究发现，纳林根宁可以促进成骨细胞的分化，抑制成骨细胞的衰老、凋亡以及活性氧（ROS）的产生。从机制上看，纳林根宁通过雌激素受体途径发挥作用，这一点在用雌激素通路抑制剂ICI182.780处理颅骨成骨细胞时得到了证实——该抑制剂显著降低了纳林根宁的效果。综上所述，纳林根宁可能成为治疗老年性骨质疏松症的潜在药物。
引言
衰老是导致骨骼相关疾病的主要风险因素，给全球医疗系统带来了巨大负担[1]。老年性骨质疏松症（SOP）是由于骨细胞衰老导致的，其特征是骨量减少和骨脆性增加[2,3]。雌激素是一种重要的激素，在发育、繁殖和与年龄相关的代谢过程中起着关键作用[4]。然而，由于许多潜在机制尚未得到验证，因此全面理解雌激素在骨骼稳态和骨质疏松症中的作用仍具有挑战性。近期研究关注雌激素在调节细胞衰老方面的潜在作用；细胞衰老是与年龄相关疾病和骨丢失的关键过程。研究表明，雌激素缺乏会导致骨丢失并促进成骨细胞衰老，而雌激素的补充则可以缓解衰老并加速p53的降解[5]。
因此，治疗与年龄相关的骨质疏松症的一个可行方法是关注基本的衰老过程。因此，寻找新的治疗药物以缓解与年龄相关的疾病是一个重要的挑战。目前，人们越来越关注天然存在的生物活性化合物作为各种代谢紊乱的潜在替代品或辅助疗法。黄酮类化合物通常通过雌激素受体途径发挥其生物学作用。纳林根宁主要存在于柑橘类水果、樱桃和番茄中，最初是从葡萄柚中提取的，其活性形式为纳林苷（naringin）。纳林根宁在植物中通过苯丙素途径生物合成[6]。纳林根宁具有多种生物学活性，如抗糖尿病、抗动脉粥样硬化、抗抑郁、免疫调节、过氧化物酶体增殖激活受体（PPARs）激活、抗肿瘤、抗炎和抗氧化作用[7]。
先前的研究表明，纳林根宁可以通过降低RIPK3和PDC的结合来保护鸡免受热应激引起的肝脏损伤[8]。在大鼠实验中，纳林根宁被证明可以减轻氧化应激[9]。体外实验表明，纳林根宁通过阻断NF-κB的激活来降低促炎细胞因子的水平[10]。此外，大量研究显示纳林根宁对骨疾病（如关节炎和绝经后骨质疏松症）有积极作用。纳林根宁可能通过刺激辅助T细胞分泌IL-4来抑制破骨细胞的生成并促进成骨细胞的生成[11]。
然而，大多数关于纳林根宁对老年性骨质疏松症影响的研究缺乏充分证据。本研究通过探讨纳林根宁在D-半乳糖诱导的加速衰老小鼠模型中的效果，填补了这一研究空白。D-半乳糖通过积累未代谢的D-半乳糖醇和增加促炎细胞因子来诱导成骨细胞衰老，从而导致与年龄相关的疾病[12]。随后，在接受D-半乳糖和纳林根宁处理的原代成骨细胞中也验证了这些发现。我们观察到纳林根宁通过调节雌激素受体途径防止了D-半乳糖引起的骨丢失，表明纳林根宁可能是一种预防和治疗老年性骨质疏松症的潜在药物。
试剂
试剂
胎牛血清（FBS）购自Gibco?（美国纽约）。纳林根宁、D-半乳糖、细胞培养基（α-MEM）及其他精细化学品均购自Sigma（密苏里州圣路易斯）。Trizol购自Takara（日本）。cDNA合成试剂盒和SYBER green购自Applied Biosystems（美国）。细胞裂解缓冲液购自Invitrogen（美国）。BCA蛋白测定试剂盒购自Thermo Fisher Scientific（美国）。Immobilon Western化学发光HRP底物试剂盒购自Millipore（美国）。
纳林根宁调节参与骨骼重塑的血清生物标志物并促进体外骨矿化
β-半乳糖苷酶（β-gal）是细胞衰老的关键标志物，血清中高水平的PTH表明存在甲状旁腺功能亢进，这对骨骼有不良影响。此外，血清中的PTH浓度会随年龄增长而增加[21]。因此，检测D-半乳糖诱导的衰老小鼠中的PTH和β-半乳糖苷酶水平对于评估纳林根宁的效果非常重要。我们发现纳林根宁处理后，血清中的PTH和β-半乳糖苷酶水平均有所下降。
讨论
本研究阐明了纳林根宁在缓解D-半乳糖诱导的加速衰老过程中骨丢失的保护作用。虽然有一些早期研究描述了纳林根宁对骨丢失的有益效果[22,23]，但这些研究大多没有进行详细的体内分析。许多研究使用的是其糖苷形式——纳林苷。值得注意的是，目前尚无关于纳林根宁在老年性骨质疏松症中的作用的报道。
结论
纳林根宁作为抗衰老相关骨丢失的药物显示出显著的潜力。然而，还需要大量的研究，包括毒理学和安全药理学实验来支持我们的结论。总体而言，结果表明纳林根宁通过雌激素受体途径调节衰老过程，显著减轻了D-半乳糖引起的骨丢失。我们的研究支持将纳林根宁用于治疗老年性骨质疏松症。
作者贡献
Divya Singh和Saurabh Kumar Kaushal提出了研究思路、设计了实验并撰写了手稿。Saurabh Kumar Kaushal完成了所有实验并分析了数据。Devendra Pratap Singh、Ankita Paul和Megha Dixit协助了体外实验和动物实验。所有作者均仔细审阅了手稿并同意提交。
数据可用性声明
本研究的数据可应要求向通讯作者索取。
资助
本研究得到了GAP0416科学和工程研究委员会-科学技术部（SERB-DST）和GAP0457印度医学研究委员会（ICMR）的支持。
作者贡献声明
Saurabh Kumar Kaushal：撰写初稿、方法学设计、数据管理、概念构思。
Devendra Pratap Singh：方法学设计、数据管理。
Ankita Paul：方法学设计、数据管理。
Megha Dixit：方法学设计、数据管理。
Divya Singh：撰写与编辑、初稿撰写、可视化、项目监督、正式分析、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢印度医学研究委员会（Saurabh Kumar Kaushal）、CSIR科学与工业研究委员会（Devendra Pratap Singh）、大学拨款委员会（Megha Dixit）以及新德里生物技术部（Ankita Paul）提供的研究资助。
