《The Knee》：Gushu pills ameliorate interleukin-1β-induced osteoblast injury and osteoarthritis in rats via regulation of the OPG/RANKL/RANK pathway
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本研究通过建立大鼠骨关节炎模型，评估骨通散（GSW）对IL-1β诱导的成骨细胞损伤及OA进展的影响，发现其通过调节OPG/RANKL信号通路抑制NF-κB活性，改善软骨损伤和炎症反应，为传统中药治疗OA提供了机制支持。
刘敦|彭中宇|于伟杰|廖建青|魏佳佳|杨建辉|袁龙|陈涛|孔俊波
中国云南省昆明市云南省中医院骨科与创伤学 department
摘要
背景
骨舒丸（GSW）是一种中药制剂，在治疗骨代谢疾病（包括骨关节炎（OA）方面表现出临床疗效。然而，其潜在的分子机制仍不甚明了。本研究旨在探讨GSW对大鼠IL-1β诱导的成骨细胞损伤和OA的治疗效果，重点关注OPG/RANKL/RANK信号通路的可能作用。
方法
通过前交叉韧带切断和中半月板切除术（ACLT + MMx）建立大鼠OA模型。经过8周的GSW治疗后，通过组织学（H&E和Safranin O–Fast Green染色）评估软骨完整性，并检测炎症（TNF-α、IL-1β）和细胞凋亡（TUNEL）。在IL-1β刺激的人类成骨细胞（hFOB1.19）中，研究了GSW对增殖（CCK-8）、细胞凋亡（流式细胞术）、分化（ALP活性）和矿化（Alizarin Red S）的影响。通过RT-qPCR、western blot和ELISA分析关键信号分子（OPG、RANKL、NF-κB、β-catenin）。
结果
GSW改善了OA大鼠的软骨退化、炎症和细胞凋亡。在IL-1β损伤的成骨细胞中，GSW促进了增殖、分化和矿化，同时减少了细胞凋亡。机制上，GSW增加了OPG/RANKL比值，抑制了NF-κB的激活，并促进了β-catenin信号通路。外源性RANKL可逆转GSW的保护作用，而OPG可增强其效果。
结论
GSW能够减轻成骨细胞损伤和OA进展。其机制可能与恢复OPG/RANKL平衡有关，可能通过抑制NF-κB实现。
引言
骨关节炎（OA）是全球最常见的关节疾病，影响约2.4亿人，是老年人致残的主要原因之一[1]。随着人口老龄化和肥胖率的上升，预计OA的患病率将在未来几年急剧增加，给全球医疗系统带来日益沉重的负担[2,3]。目前OA的治疗策略主要以缓解症状为主，主要依靠止痛药和非甾体抗炎药，缺乏有效的疾病修饰剂[4]。这一关键的治疗空白凸显了开发针对OA根本病理机制的新策略的迫切需求。
OA的复杂病理生理学不仅涉及关节软骨退化，还包括软骨下骨重塑和滑膜炎症的失调[5,6]。越来越多的证据表明，成骨细胞功能障碍是疾病进展的关键驱动因素，其中促炎细胞因子如白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）会破坏骨形成并损害结构完整性[[7], [8], [9]]。研究表明，IL-1β是OA中的关键促炎因子。它可以通过抑制成骨细胞的增殖、分化和矿化能力来严重损害其功能，同时刺激炎症因子的分泌[10]。这些炎症介质进一步破坏了骨合成和吸收之间的微妙平衡，导致病理性骨转换[11]。因此，保护成骨细胞活力和恢复骨代谢稳态成为OA管理中的有前景的治疗方向。
核因子κB受体激活剂（RANK）/RANK配体（RANKL）/骨保护素（OPG）轴是骨代谢调节的核心分子三元组[12,13]。成骨细胞来源的OPG作为RANKL的诱饵受体，从而抑制破骨细胞分化和骨吸收[14]。OPG/RANKL比值是骨重塑平衡的主要调节因子，其失调与多种骨骼病理有关[15]。值得注意的是，异常的OPG/RANKL/RANK信号在OA受影响的关节中表现明显，与软骨下骨硬化和软骨退化加速相关[16,17]。OPG和RANKL的表达本身受到关键炎症和合成代谢信号通路（如核因子（NF）-κB和Wnt/β-catenin）的调节，而这些通路在OA关节微环境中常常受到破坏[12,13]。尽管存在这种关联，但利用这些通路调节来保护成骨细胞仍是一个未被充分探索的治疗策略。
中药（TCM）长期以来为肌肉骨骼疾病的治疗提供了经验性见解。在临床验证的制剂中，骨舒丸（GSW）是一种包含18种成分的复方草药（见表1），其中包括增强骨骼的草药如淫羊藿叶和干蕨根，在过去三十年中显示出治疗骨质疏松症和OA的疗效[[18], [19], [20]]。这种多成分草药传统上用于强化骨骼和促进血液循环，尽管其分子机制尚未完全阐明。将民族药理学知识与现代分子技术相结合，为开发有效的OA疾病修饰疗法提供了有希望的策略。
基于这些考虑，我们假设GSW通过调节OPG/RANKL信号通路来保护成骨细胞，可能通过调节上游的炎症和成骨信号实现。本研究系统地探讨了GSW对IL-1β诱导的成骨细胞功能障碍的细胞保护作用，阐明了其在OPG/RANKL信号通路中的调节作用，探讨了上游NF-κB和Wnt/β-catenin通路的作用，并在外科OA模型中证实了其治疗效果。我们的发现为GSW的传统用途提供了科学支持，并将其视为OA软骨下骨病理的潜在疾病修饰剂。
试剂和抗体
人IL-1β ELISA试剂盒（目录号MM-0181H2）、TNF-α ELISA试剂盒（目录号MM-0122H2）、RANKL ELISA试剂盒（目录号MM-1513H2）和OPG ELISA试剂盒（目录号MM-0849H2）购自Enzyme Immunoassay Industrial Co., Ltd（中国江苏）。乳酸脱氢酶（LDH）细胞毒性检测试剂盒（目录号C0016）、细胞计数试剂盒-8（CCK-8）（目录号C0038）、TUNEL细胞凋亡检测试剂盒（目录号C1098）、碱性磷酸酶（ALP）检测试剂盒（目录号P0321S）等
GSW改善了OA大鼠的软骨损伤并抑制了炎症
为了研究GSW对OA大鼠关节的保护作用，通过前交叉韧带切断和中半月板切除术诱导OA模型。大鼠被随机分为三组，每组六只：对照组（Sham）、OA模型组（OA）和接受GSW治疗的OA组（OA + GSW，每天200 mg/kg）。苏木精和伊红（H&E）染色结果（图1(a)）显示对照组没有OA相关的病理变化。相反，OA组表现出典型的
讨论
本研究表明，GSW可以缓解OA进展并保护成骨细胞免受IL-1β引起的损伤。其治疗效果与恢复骨代谢稳态有关，主要是通过调节OPG/RANKL/RANK信号通路实现的。具体来说，GSW在手术诱导的OA大鼠模型和IL-1β损伤的人类成骨细胞中均增加了OPG/RANKL比值，这与成骨细胞功能的改善相关，表现为
结论
总之，我们的发现表明，GSW通过调节NF-κB信号通路来保护成骨细胞，从而防止OA进展。这些结果为这种传统制剂的机制提供了见解，并支持其作为OA潜在疾病修饰剂的进一步研究。然而，要确认其治疗适用性，需要通过纵向体内研究、更复杂的体外模型和临床验证
伦理声明
我们声明所有动物实验均经过云南省中医院动物伦理委员会的审查和批准，并遵守《实验动物护理和使用指南》的规定。
作者贡献声明
刘敦：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目管理、方法学设计、实验实施、数据分析、数据管理。彭中宇：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、资源获取、方法学设计、数据分析。于伟杰：撰写 – 审稿与编辑、资源获取、方法学设计。廖建青：方法学设计、实验实施、数据分析。魏佳佳：实验实施、数据分析。杨建辉：方法学设计。资助
本研究得到了云南省临床医学研究中心开放项目的支持（2023YJZX-GK05）。
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所述的工作。
