復方1區: 江蘇省中醫院等揭示補腎通絡方通過SENP1-SIRT3通路激活線粒體吞噬抑制BMSCs衰老減輕骨質疏松機制

【寫在前面】：本期推薦的是由南京中醫藥大學附屬醫院骨科-江蘇省中醫院、南京中醫藥大學中醫藥代謝病重點實驗室等研究團隊合作近期發表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，揭示補腎通絡方通過SENP1-SIRT3通路激活線粒體吞噬抑制BMSCs衰老減輕骨質疏松。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

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

背景

骨髓間充質干細胞（BMSCs）的衰老和成骨能力下降是絕經后骨質疏松癥（PMOP）發病的關鍵因素。補腎通絡方（BSTLF）是一種治療PMOP的中藥方劑，臨床療效顯著，但其作用機制尚不清楚。

目的

闡明BSTLF在緩解PMOP中的調節作用及其機制。

方法

采用LC-MS/MS法鑒定BSTLF的有效成分，通過顯微CT、組織病理學和生物力學測試，觀察BSTLF對去卵巢（OVX）小鼠骨質疏松癥的影響。在體外研究中，用H?O?,分析BSTLF對BMSCs增殖、分化及衰老的影響。隨后，對BMSCs樣品進行蛋白質組測序，以闡明BSTLF調控BMSCs成骨分化和衰老的潛在機制。此外，進一步的機制研究，包括分子對接、流式細胞術、免疫熒光共定位、免疫共沉淀（co-IP）和siRNA介導的基因沉默，以證實關鍵信號的參與。

結果

體內實驗結果證實，BSTLF可改善OVX誘導的骨質疏松小鼠骨小梁丟失、結構破壞和骨強度降低。同時，我們的研究結果表明，BSTLF上調成骨相關標志物的水平，同時下調衰老相關標志物的水平。在體外，BSTLF可減輕氧化應激誘導的BMSCs衰老，抑制線粒體損傷，促進BMSCs成骨分化。蛋白質組測序和功能基因富集分析表明，線粒體自噬可能是BSTLF抑制BMSCs衰老的關鍵途徑。隨后，體外和體內實驗證實BSTLF激活PINK1/Parkin通路介導的線粒體吞噬并改善線粒體功能。此外，免疫熒光共定位和共IP實驗證實BSTLF可阻止SIRT3的SENP1依賴性SUMO化，從而增強線粒體吞噬功能并恢復線粒體穩態。關鍵的是，siRNA敲除SENP1可促進SIRT3 SUMO化，并消除BSTLF對BMSCs成骨分化和抑制衰老的有利作用。

結論

提示BSTLF可通過SENP1-SIRT3軸修復線粒體自噬缺陷，促進衰老BMSCs成骨分化，發揮其抗骨質疏松作用。本研究為BSTLF在PMOP治療中的臨床應用提供了實驗驗證。

圖文摘要

【前言】

骨質疏松癥（OP）是一種全身性骨骼疾病，其定義為骨量減少、骨脆性增加以及隨之增加的骨折風險。臨床病因和相關并發癥復雜多變，導致致殘率和死亡率升高，因此將其歸類為主要慢性病。PMOP是最常見的原發性骨質疏松癥類型，嚴重威脅中老年女性的健康和生活質量。PMOP與骨質疏松性骨折的風險增加相關，并使患者易于出現各種不良臨床結果，如延遲骨愈合、骨缺損和骨不連。同時，在人口老齡化加速的背景下，PMOP的患病率在中國迅速上升，使其成為具有深刻社會經濟影響的重要公共衛生問題。該疾病給醫療系統和社會帶來了巨大的經濟負擔，導致直接醫療費用、長期護理需求以及殘疾導致的生產力損失。因此，制定有效的策略來減緩PMOP的進展并促進健康的骨骼老化是一個重要的公共衛生優先事項。

目前對骨質疏松癥的藥理學治療主要涉及一線抑制骨吸收藥物，如雙膦酸鹽和去那單抗，以及刺激成骨藥物，如特立帕肽。然而，由于各種不良反應，如過敏反應、非典型骨折和骨壞死，它面臨著挑戰。由于這些局限性，探索根植于中醫的多靶點治療策略越來越受到人們的關注。補腎通絡方（BSTLF）在江蘇省中醫院應用近30年，對PMOP有顯著療效。此方以補腎壯骨、活血止痛著稱。其主要成分，如淫羊藿、川續斷和骨碎補已被報道可改善骨質疏松癥并顯著增加骨小梁的結構成分。我們之前的研究表明，BSTLF可以通過抑制骨吸收和促進血管生成來緩解OVX大鼠骨質疏松模型中的骨丟失。然而，BSTLF在BMSCs成骨分化中的確切作用及其確切機制尚不清楚。

在本研究中，我們的目的是闡明BSTLF影響PMOP中BMSCs功能的潛在作用和分子機制。最初，該研究評估了BSTLF對骨丟失的影響。實驗結果表明，BSTLF能有效緩解BMSCs衰老和線粒體損傷，促進BMSCs體內外成骨分化。隨后進行蛋白質組學測序，研究BSTLF對BMSCs作用的具體機制。在機制層面，我們觀察到BSTLF激活SENP1-SIRT3信號通路，從而刺激線粒體自噬，減輕BMSCs衰老，促進其成骨分化，最終達到改善PMOP的效果。此外，我們還研究了SENP1與SIRT3的SUMO化之間的相互作用，并確定了SIRT3蛋白上特異的SUMO修飾位點。總之，這些發現為靶向SENP1-SIRT3軸構成PMOP的可行治療策略提供了概念證明，并提示BSTLF是預防骨丟失和增強骨強度的有希望的治療候選物。

【結果部分】

1.BSTLF 的LC-MS/MS分析。

2.BSTLF 緩解 OVX 誘導的骨質疏松小鼠骨質流失。

3.BSTLF通過促進骨形成改善 OVX 誘導的骨質流失及衰老。

4.BSTLF 在體外促進骨髓間充質干細胞（BMSCs）的成骨分化并抑制其衰老。

5.BSTLF 的抗骨質疏松作用依賴于線粒體自噬的激活。

6.BSTLF 減輕氧化應激和線粒體損傷以挽救BMSCs功能。

7.BSTLF 通過靶向PINK1/Parkin信號通路在體內外緩解線粒體自噬功能障礙。

8.BSTLF 通過SENP1介導的SIRT3 SUMO化作用促進線粒體自噬。

9.SENP1基因敲除消除了 BSTLF 對線粒體功能障礙的保護作用。

10.SENP1基因敲除消除了 BSTLF 對成骨分化和衰老抑制的積極作用。

【結論與討論】

總之，我們的研究表明，SENP1通過介導PMOP中SIRT3的SUMO化來減輕線粒體損傷和BMSCs衰老。BSTLF通過靶向SENP1-SIRT3軸促進有絲分裂吞噬，從而減輕細胞衰老，促進BMSCs成骨分化，最終減輕PMOP的骨丟失。更重要的是，BSTLF顯示出良好的安全性，具有顯著的翻譯潛力，并靶向SENP1-SIRT3通路。

注：本文原創表明為原創編譯，非聲張版權，侵刪！

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