复方1区: 江苏省中医院等揭示补肾通络方通过SENP1-SIRT3通路激活线粒体吞噬抑制BMSCs衰老减轻骨质疏松机制

【写在前面】：本期推荐的是由南京中医药大学附属医院骨科-江苏省中医院、南京中医药大学中医药代谢病重点实验室等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，揭示补肾通络方通过SENP1-SIRT3通路激活线粒体吞噬抑制BMSCs衰老减轻骨质疏松。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

Bushentongluo formula counteracts BMSCs senescence to alleviate postmenopausal osteoporosis by activating mitophagy via the SENP1-SIRT3 pathway

背景

骨髓间充质干细胞（BMSCs）的衰老和成骨能力下降是绝经后骨质疏松症（PMOP）发病的关键因素。补肾通络方（BSTLF）是一种治疗PMOP的中药方剂，临床疗效显著，但其作用机制尚不清楚。

目的

阐明BSTLF在缓解PMOP中的调节作用及其机制。

方法

采用LC-MS/MS法鉴定BSTLF的有效成分，通过显微CT、组织病理学和生物力学测试，观察BSTLF对去卵巢（OVX）小鼠骨质疏松症的影响。在体外研究中，用H₂O₂,分析BSTLF对BMSCs增殖、分化及衰老的影响。随后，对BMSCs样品进行蛋白质组测序，以阐明BSTLF调控BMSCs成骨分化和衰老的潜在机制。此外，进一步的机制研究，包括分子对接、流式细胞术、免疫荧光共定位、免疫共沉淀（co-IP）和siRNA介导的基因沉默，以证实关键信号的参与。

结果

体内实验结果证实，BSTLF可改善OVX诱导的骨质疏松小鼠骨小梁丢失、结构破坏和骨强度降低。同时，我们的研究结果表明，BSTLF上调成骨相关标志物的水平，同时下调衰老相关标志物的水平。在体外，BSTLF可减轻氧化应激诱导的BMSCs衰老，抑制线粒体损伤，促进BMSCs成骨分化。蛋白质组测序和功能基因富集分析表明，线粒体自噬可能是BSTLF抑制BMSCs衰老的关键途径。随后，体外和体内实验证实BSTLF激活PINK1/Parkin通路介导的线粒体吞噬并改善线粒体功能。此外，免疫荧光共定位和共IP实验证实BSTLF可阻止SIRT3的SENP1依赖性SUMO化，从而增强线粒体吞噬功能并恢复线粒体稳态。关键的是，siRNA敲除SENP1可促进SIRT3 SUMO化，并消除BSTLF对BMSCs成骨分化和抑制衰老的有利作用。

结论

提示BSTLF可通过SENP1-SIRT3轴修复线粒体自噬缺陷，促进衰老BMSCs成骨分化，发挥其抗骨质疏松作用。本研究为BSTLF在PMOP治疗中的临床应用提供了实验验证。

图文摘要

【前言】

骨质疏松症（OP）是一种全身性骨骼疾病，其定义为骨量减少、骨脆性增加以及随之增加的骨折风险。临床病因和相关并发症复杂多变，导致致残率和死亡率升高，因此将其归类为主要慢性病。PMOP是最常见的原发性骨质疏松症类型，严重威胁中老年女性的健康和生活质量。PMOP与骨质疏松性骨折的风险增加相关，并使患者易于出现各种不良临床结果，如延迟骨愈合、骨缺损和骨不连。同时，在人口老龄化加速的背景下，PMOP的患病率在中国迅速上升，使其成为具有深刻社会经济影响的重要公共卫生问题。该疾病给医疗系统和社会带来了巨大的经济负担，导致直接医疗费用、长期护理需求以及残疾导致的生产力损失。因此，制定有效的策略来减缓PMOP的进展并促进健康的骨骼老化是一个重要的公共卫生优先事项。

目前对骨质疏松症的药理学治疗主要涉及一线抑制骨吸收药物，如双膦酸盐和去那单抗，以及刺激成骨药物，如特立帕肽。然而，由于各种不良反应，如过敏反应、非典型骨折和骨坏死，它面临着挑战。由于这些局限性，探索根植于中医的多靶点治疗策略越来越受到人们的关注。补肾通络方（BSTLF）在江苏省中医院应用近30年，对PMOP有显著疗效。此方以补肾壮骨、活血止痛著称。其主要成分，如淫羊藿、川续断和骨碎补已被报道可改善骨质疏松症并显著增加骨小梁的结构成分。我们之前的研究表明，BSTLF可以通过抑制骨吸收和促进血管生成来缓解OVX大鼠骨质疏松模型中的骨丢失。然而，BSTLF在BMSCs成骨分化中的确切作用及其确切机制尚不清楚。

在本研究中，我们的目的是阐明BSTLF影响PMOP中BMSCs功能的潜在作用和分子机制。最初，该研究评估了BSTLF对骨丢失的影响。实验结果表明，BSTLF能有效缓解BMSCs衰老和线粒体损伤，促进BMSCs体内外成骨分化。随后进行蛋白质组学测序，研究BSTLF对BMSCs作用的具体机制。在机制层面，我们观察到BSTLF激活SENP1-SIRT3信号通路，从而刺激线粒体自噬，减轻BMSCs衰老，促进其成骨分化，最终达到改善PMOP的效果。此外，我们还研究了SENP1与SIRT3的SUMO化之间的相互作用，并确定了SIRT3蛋白上特异的SUMO修饰位点。总之，这些发现为靶向SENP1-SIRT3轴构成PMOP的可行治疗策略提供了概念证明，并提示BSTLF是预防骨丢失和增强骨强度的有希望的治疗候选物。

【结果部分】

1.BSTLF 的LC-MS/MS分析。

2.BSTLF 缓解 OVX 诱导的骨质疏松小鼠骨质流失。

3.BSTLF通过促进骨形成改善 OVX 诱导的骨质流失及衰老。

4.BSTLF 在体外促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化并抑制其衰老。

5.BSTLF 的抗骨质疏松作用依赖于线粒体自噬的激活。

6.BSTLF 减轻氧化应激和线粒体损伤以挽救BMSCs功能。

7.BSTLF 通过靶向PINK1/Parkin信号通路在体内外缓解线粒体自噬功能障碍。

8.BSTLF 通过SENP1介导的SIRT3 SUMO化作用促进线粒体自噬。

9.SENP1基因敲除消除了 BSTLF 对线粒体功能障碍的保护作用。

10.SENP1基因敲除消除了 BSTLF 对成骨分化和衰老抑制的积极作用。

【结论与讨论】

总之，我们的研究表明，SENP1通过介导PMOP中SIRT3的SUMO化来减轻线粒体损伤和BMSCs衰老。BSTLF通过靶向SENP1-SIRT3轴促进有丝分裂吞噬，从而减轻细胞衰老，促进BMSCs成骨分化，最终减轻PMOP的骨丢失。更重要的是，BSTLF显示出良好的安全性，具有显著的翻译潜力，并靶向SENP1-SIRT3通路。

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