红景天苷通过成骨细胞 - 破骨细胞互作经 HIF-1α 通路抑制破骨细胞分化

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Chinese Journal of Natural Medicines 4.0

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  为探究红景天苷(SAL)对破骨细胞分化的调控作用,研究人员以成骨细胞中缺氧诱导因子 1-α(HIF-1α)通路为切入点,利用多种实验验证。发现 SAL 可通过该通路抑制破骨细胞分化,为骨溶解等骨疾病防治提供新方向。

  骨骼健康是人体健康的重要基石,随着人口老龄化加剧,骨质疏松、骨溶解等骨骼疾病日益成为困扰人类的健康难题。骨组织的动态平衡依赖于成骨细胞(负责骨形成)和破骨细胞(负责骨吸收)的精确调控,而破骨细胞过度分化会导致骨吸收异常增强,引发骨量丢失和骨结构破坏。在骨骼微环境中,缺氧诱导因子 1-α(hypoxia-inducible factor 1-alpha,HIF-1α)通路被证实与骨代谢密切相关,但其在成骨细胞 - 破骨细胞互作中的具体调控机制尚未完全明晰。因此,探究靶向 HIF-1α 通路调节破骨细胞分化的潜在药物,对防治骨相关疾病具有重要科学意义和临床应用价值。
为解决上述科学问题,研究人员开展了红景天苷(salidroside,SAL)对破骨细胞分化调控作用的研究。红景天苷是红景天(Rhodiola rosea L.)中的主要活性成分,前期研究显示其在抗炎、抗氧化等方面具有药理活性,但在骨代谢领域的作用机制尚不明确。该研究以成骨细胞为切入点,聚焦 HIF-1α 通路,旨在揭示 SAL 通过成骨细胞 - 破骨细胞互作调控破骨细胞分化的分子机制,并验证其在脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的小鼠骨溶解模型中的作用,为骨疾病治疗提供新的药物靶点和理论依据。该研究成果发表在《Chinese Journal of Natural Medicines》。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过荧光素酶报告基因实验(Luciferase reporter assay)和染色质免疫沉淀实验(chromatin immunoprecipitation assay,ChIP assay)验证成骨细胞中核因子 κB 受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)是否为 HIF-1α 的下游靶基因;利用 LPS 诱导的小鼠骨溶解模型进行体内实验,观察 SAL 对骨溶解的影响;通过收集 SAL 预处理成骨细胞的条件培养基(conditioned medium,CM),开展旁分泌实验探究对破骨细胞生成的影响。

研究结果


1. HIF-1α 通过结合 RANKL 启动子上调成骨细胞中 RANKL 表达


在缺氧条件下,成骨细胞中 HIF-1α 表达显著上调。荧光素酶报告基因实验和 ChIP 实验证实,HIF-1α 通过结合 RANKL 基因启动子区域,增强其转录活性,从而上调 RANKL 蛋白水平。这表明 RANKL 是成骨细胞中 HIF-1α 调控的下游靶基因,揭示了 HIF-1α/RANKL 通路在成骨细胞 - 破骨细胞互作中的关键作用。

2. 红景天苷在体内缓解骨组织缺氧和骨丢失


在 LPS 诱导的小鼠骨溶解模型中,给予 SAL 处理后,骨组织缺氧状态明显改善,HIF-1α 表达水平降低。同时,RANKL、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、白细胞介素 6(interleukin 6,IL-6)和血管生成素样 4(angiopoietin-like 4,ANGPTL4)等基因的表达均显著下调,骨量丢失和骨结构破坏得到明显缓解。这表明 SAL 通过抑制 HIF-1α 通路及其下游相关因子,发挥抗骨溶解的作用。

3. 红景天苷预处理成骨细胞的条件培养基通过旁分泌抑制破骨细胞分化


旁分泌实验结果显示,SAL 预处理成骨细胞的条件培养基可显著抑制破骨细胞前体细胞向破骨细胞的分化。进一步机制研究表明,该条件培养基通过抑制 HIF-1α/RANKL、VEGF、IL-6 和 ANGPTL4 等通路,减少破骨细胞分化相关因子的分泌,从而发挥抑制破骨细胞生成的作用。这证实了 SAL 通过调节成骨细胞旁分泌功能抑制破骨细胞分化的新机制。

研究结论与讨论


本研究明确了红景天苷(SAL)通过调控成骨细胞中 HIF-1α 通路及其下游靶基因 RANKL,结合抑制 VEGF、IL-6、ANGPTL4 等相关因子,通过成骨细胞 - 破骨细胞互作和旁分泌机制抑制破骨细胞分化,进而缓解 LPS 诱导的小鼠骨溶解。研究首次揭示了 SAL 在骨代谢中的作用靶点和分子机制,证实 HIF-1α/RANKL 通路是成骨细胞调控破骨细胞分化的关键通路,为骨溶解等骨疾病的治疗提供了新的药物候选(红景天苷)和干预靶点(HIF-1α 通路)。此外,该研究拓展了红景天苷的药理作用领域,为传统中药在骨骼系统疾病中的应用提供了科学依据,有望推动天然药物在骨疾病防治中的研究与开发。

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