利用细胞膜色谱-质谱联用技术筛选地菍抗糖尿病骨质疏松症的活性成分

Screening of active components of melastoma dodecandrum lour. against diabetic osteoporosis using cell membrane chromatography-mass spectrometry.

作者信息Xiaoqin Zhang, Jiale Mao, Lu Shao, Shuang Liu, Jiwang Zhou, Mingrong Mei, Zunjing Zhang
PMID39525628
发布时间2024-10-25
DOI10.3389/fphar.2024.1450154

实验完整度

包含体外细胞损伤模型、功能检测(活力、ALP、氧化应激、炎症)及机制验证(RAGE通路),但缺乏动物或临床验证。

主要模型

原代大鼠成骨细胞 AGEs诱导的成骨细胞损伤模型

重点核对

AGEs诱导浓度:100 μg/mL MD低、高剂量:0.01、0.1 mg/mL 异牡荆素低、高剂量:0.1、1 μmol/L 阳性药骨化三醇剂量:1 μmol/mL 处理时间:24小时

摘要

背景:地菍(Melastoma dodecandrum Lour.,MD)是一种传统草药,具有降血糖、抗氧化和抗炎作用,常用于治疗糖尿病、骨关节炎和骨质疏松症。然而,其对糖尿病骨质疏松症的特异性活性成分仍不清楚。目的:本研究旨在利用细胞膜色谱联用质谱技术鉴定MD中的关键活性成分,并在体外验证其作用。方法:建立AGEs诱导的成骨细胞损伤模型。采用MTT法检测细胞活力,使用生化试剂盒评估ALP活性。采用Western blotting检测成骨相关蛋白OCN、RUNX2及AGE受体蛋白RAGE的表达水平。采用ELISA检测SOD、MDA、CAT、GPx的水平。PCR定量TNF-α的表达以评估MD的保护作用及潜在机制。基于AGEs诱导的成骨细胞膜色谱-质谱方法,根据化合物与成骨细胞膜的亲和力,快速鉴定潜在活性化合物。细胞实验进一步验证了特征成分异牡荆素的活性。结果:MD显著改善AGEs损伤的成骨细胞的细胞活力,增强ALP、SOD、CAT和GPx活性,降低MDA水平,增加OCN和RUNX2蛋白表达,降低TNF-α mRNA和RAGE蛋白表达。细胞膜色谱鉴定了20种化学成分,包括13种黄酮、4种有机酸、1种苯丙素、1种萜类和1种生物碱。细胞实验证实异牡荆素对成骨细胞具有显著的保护活性,并能抑制成骨细胞膜上特异性受体RAGE的表达,与MD的作用一致。结论:MD及其活性成分异牡荆素对AGEs诱导的成骨细胞损伤具有保护作用,为后续药物开发提供了依据。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
地菍中哪些活性成分能够对抗糖尿病骨质疏松症,其作用机制是什么?
核心机制
MD及其活性成分异牡荆素通过抑制RAGE受体表达,减轻AGEs诱导的氧化应激和炎症反应,从而保护成骨细胞功能。
主要证据
在AGEs诱导的成骨细胞损伤模型中,MD和异牡荆素显著提高细胞活力、ALP活性及OCN/RUNX2表达,降低SOD/MDA/TNF-α/RAGE水平;CMC-MS筛选出20种保留成分,其中异牡荆素显示强亲和力并验证其活性。
研究意义
为地菍及其活性成分异牡荆素在糖尿病骨质疏松症药物开发中提供理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立AGEs诱导的成骨细胞损伤模型

模拟糖尿病骨质疏松症的细胞病理状态

原代大鼠成骨细胞用100 μg/mL AGEs处理24小时建立损伤模型。

2

评估细胞活力与成骨功能

检测药物对AGEs损伤成骨细胞活力和成骨分化的影响

通过MTT检测细胞活力,ALP试剂盒检测ALP活性,Western blot检测OCN/RUNX2表达。

3

检测氧化应激与炎症指标

评估药物对AGEs诱导的氧化应激和炎症反应的影响

分别用试剂盒检测SOD、MDA、CAT、GPx,PCR检测TNF-α mRNA。

4

检测RAGE蛋白表达

验证药物是否通过RAGE通路发挥作用

Western blot检测RAGE蛋白表达。

5

细胞膜色谱筛选活性成分

从地菍提取物中快速筛选与成骨细胞膜结合的潜在活性化合物

使用AGEs诱导的成骨细胞膜制备CMC柱,结合HPLC-TOF-MS鉴定保留成分。

6

验证活性成分异牡荆素的作用

在AGEs损伤模型中验证异牡荆素的保护作用及机制

用不同浓度异牡荆素处理AGEs损伤成骨细胞,检测细胞活力、ALP、OCN/RUNX2、氧化应激、炎症和RAGE表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
甲醇Thermo Fisher Scientific--
没食子酸National Institute for Food and Drug Control110831-201605
原儿茶酸National Institute for Food and Drug Control110809-201906
荭草苷National Institute for Food and Drug Control111777-202003
木犀草素National Institute for Food and Drug Control11720-201106
异牡荆素National Institute for Food and Drug ControlP15J11F118584
芦丁National Institute for Food and Drug Control100080-201811
绿原酸National Institute for Food and Drug Control110753-202018
骨化三醇Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.A2119303
晚期糖基化终末产物Beijing Bioss Biotechnology Co., Ltd.bs-1158P
高糖DMEM培养基----
MTT检测试剂盒KeygenKGA312
ALP检测试剂盒BeyotimeP0321
蛋白提取试剂盒KeyGenKGP250
BCA蛋白定量试剂盒KeygenKGPBCA
抗OCN抗体Affinity BiosciencesDF12303
抗RUNX2抗体BosterbioPB0171
抗RAGE抗体BosterbioBM4901
抗GAPDH抗体BosterbioBM3874
TRIzol试剂CwbioCW0581
FastKing cDNA第一链合成试剂盒TiangenKR116
TaKaRa Ex Taq聚合酶(无Mg2+缓冲液)TaKaRaRR01a.m.
SOD检测试剂盒BeyotimeS0101
MDA检测试剂盒BeyotimeS0131
CAT检测试剂盒BeyotimeS0051
GPx检测试剂盒BeyotimeS0059
硅胶Qingdao Makall Chemicals Co. Ltd--
高效液相色谱系统LC-20ATSHIMADZU--
馏分收集器FRC-10ASHIMADZU--
ACQUITY UPLC系统Waters--
Synapt Q-TOF质谱仪Waters--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与模型建立
原代成骨细胞来源(新生大鼠颅骨),培养基为高糖DMEM(含10%胎牛血清、1%抗生素),AGEs浓度100 μg/mL,处理时间24小时。
阅读提示:Methods 2.3 Cell culture and grouping
药物处理
MD低剂量0.01 mg/mL、高剂量0.1 mg/mL;异牡荆素低剂量0.1 μmol/L、高剂量1 μmol/L;阳性药骨化三醇1 μmol/mL;处理时间24小时。
阅读提示:Methods 2.3 Cell culture and grouping
ALP活性检测
成骨诱导培养基含10 nM地塞米松、10 mM β-甘油磷酸、50 μg/mL抗坏血酸;培养7天;ALP试剂盒品牌与货号。
阅读提示:Methods 2.5 ALP activity assay
氧化应激与炎症检测
细胞密度1×10^5/mL,处理时间24小时;SOD、MDA、CAT、GPx试剂盒货号;TNF-α引物序列及退火温度57°C。
阅读提示:Methods 2.8 Measurement of SOD, MDA, CAT, and GPx; 2.7 PCR; Table 1
RAGE蛋白检测
RAGE抗体货号BM4901,稀释度1:2000;内参GAPDH;蛋白提取和定量试剂盒。
阅读提示:Methods 2.6 Western blot analysis