胡黄连苷II通过抑制成骨细胞铁死亡调控YY1/TGFβ1轴以缓解绝经后骨质疏松症症状

Picroside II regulates the YY1/TGFβ1 axis by inhibiting osteoblast ferroptosis to alleviate symptoms of postmenopausal osteoporosis.

作者信息Haoyu Wang, Jun Qian
PMID40488210
发布时间2025-06
DOI10.1007/s10616-025-00783-x

实验完整度

高

包含双侧卵巢切除大鼠模型和H2O2刺激成骨细胞模型两个独立证据层级,并进行了功能验证(微CT、染色、生化指标)和机制验证(Western blot、铁死亡抑制剂NAC回复实验)。

主要模型

双侧卵巢切除(OVX)大鼠PMOP模型 H2O2刺激的MC3T3-E1成骨细胞PMOP模型

重点核对

PMOP大鼠模型通过双侧卵巢切除术建立,并确认BMD显著降低 Pic II给药剂量为10、20、40 mg/kg/d,口服,持续8周 MC3T3-E1细胞用0.3 mM H2O2处理24小时,再用12.5、25、50 μM Pic II处理24小时 铁死亡抑制剂NAC的浓度为2 mM 关键蛋白YY1、TGFβ1、GPX4、SLC7A11、Runx2、BMP2的Western blot和免疫组化检测

摘要

胡黄连苷II(Pic II)已被用于治疗许多骨骼疾病。绝经后骨质疏松症(PMOP)是一种严重的骨骼疾病,严重威胁绝经后女性的健康。我们旨在探讨Pic II在PMOP中的作用和机制。通过对大鼠进行双侧卵巢切除术并用H2O2刺激成骨细胞建立PMOP模型。在体内,进行了显微CT成像、HE和MASSON染色,并测定了E2、Ca/Cre、ALP、BGP、SOD、MDA、Fe2+和ROS水平。在体外,测定了细胞活力、凋亡、矿化、GSH和Fe2+水平。动物和细胞实验均检测了YY1、TGFβ1、SLC7A11、GPX4、RunX2和BMP2蛋白的表达。此外,用N-乙酰-L-半胱氨酸(一种铁死亡抑制剂)处理PMOP细胞,以进一步探讨Pic II对PMOP的作用机制。Pic II减轻了PMOP大鼠的骨丢失,改善了股骨病理损伤并增加了胶原体积分数。此外,Pic II治疗后,PMOP大鼠的Ca/Cre、ALP、MDA、Fe2+和ROS水平降低,而E2、BGP和SOD水平升高。在体外,Pic II干预提高了细胞活力、GSH水平和矿化,抑制了凋亡,并降低了ROS和Fe2+水平。此外,动物和细胞实验均观察到Pic II上调YY1、GPX4、SLC7A11、Runx2和BMP2的表达,但下调TGFβ1的表达。重要的是,Pic II在PMOP细胞中表现出与N-乙酰-L-半胱氨酸相似的作用。Pic II可能通过抑制成骨细胞铁死亡来调节YY1/TGFβ1轴以缓解PMOP,提示Pic II可能是治疗PMOP的新型药物。

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
Pic II能否通过影响YY1/TGFβ1轴和成骨细胞铁死亡来缓解绝经后骨质疏松症?
核心机制
Pic II通过抑制成骨细胞铁死亡,上调YY1并下调TGFβ1,调节YY1/TGFβ1轴,从而缓解PMOP。
主要证据
在OVX大鼠和H2O2诱导的MC3T3-E1细胞模型中,Pic II减少骨丢失、改善病理、促进成骨,并上调YY1、GPX4、SLC7A11、Runx2、BMP2,下调TGFβ1;NAC(铁死亡抑制剂)模拟了Pic II的作用,且联合用药效果更佳。
研究意义
Pic II可能成为治疗PMOP的新型药物,为PMOP治疗提供新视角和新应用途径。

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PMOP动物模型

模拟绝经后骨质疏松症,用于评估Pic II的体内疗效和机制。

对雌性SD大鼠进行双侧卵巢切除术(OVX),8周后检测BMD确认模型建立。

2

Pic II体内给药治疗

评估Pic II对PMOP大鼠骨丢失和生物标志物的影响。

OVX大鼠分为OVX、OVX+Pic II-L/M/H(10、20、40 mg/kg/d)、OVX+ALN(3 mg/kg/d)组,口服给药8周。

3

体内骨结构和病理分析

评估Pic II对骨微结构、病理和胶原含量的影响。

采用Micro-CT检测骨微结构参数,HE和Masson染色观察组织病理和胶原。

4

体内血清和组织生化检测

评估骨转换、氧化应激和铁死亡相关指标。

检测血清Ca/Cre、ALP、BGP、E2水平,股骨组织SOD、MDA、Fe2+、ROS水平。

5

体内蛋白表达检测

验证YY1/TGFβ1轴及铁死亡和成骨相关蛋白的表达变化。

Western blot和免疫组化检测YY1、TGFβ1、GPX4、SLC7A11、Runx2、BMP2的表达。

6

建立PMOP细胞模型

建立成骨细胞损伤模型,用于机制研究。

MC3T3-E1细胞在成骨分化培养基中用0.3 mM H2O2处理24小时。

7

Pic II及NAC处理体外模型

评估Pic II的作用并探讨其与铁死亡的关系。

H2O2刺激后,细胞用不同浓度Pic II(12.5、25、50 μM)处理24小时,或合用NAC(2 mM)处理。

8

体外功能表型检测

评估细胞活力、凋亡、矿化和氧化/铁死亡指标。

CCK-8检测细胞活力,流式细胞术检测凋亡,ARS检测矿化,ROS、GSH和Fe2+用试剂盒检测。

9

体外蛋白表达检测

验证细胞模型中YY1/TGFβ1轴及铁死亡和成骨相关蛋白的变化。

Western blot检测YY1、TGFβ1、GPX4、SLC7A11、Runx2、BMP2的表达。

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
胡黄连苷IIShanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd.T98211
显微CT成像系统SCANCO Medical AGμCT100
伊红SigmaE4009
丽春红SSinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.71033761
酸性品红Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.71019360
磷钼酸Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.XW035142974402
苯胺蓝Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.71003644
全自动生化分析仪Hitachi High-Technologies3110
雌二醇ELISA试剂盒COIBOCB10266-Ra
碱性磷酸酶ELISA试剂盒COIBOCB10506-Ra
骨钙素ELISA试剂盒COIBOCB10404-Ra
超氧化物歧化酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA001-1
丙二醛检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-1
铁离子检测试剂盒Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.BC5415
Runx2抗体AffinityAF3694
YY1抗体Biossbs-1134R
二抗Abcamab97080
MC3T3-E1细胞----
DMEM培养基----
过氧化氢----
N-乙酰-L-半胱氨酸----
茜素红S染色试剂盒Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.G1452
CCK-8试剂Beyotime BiotechnologyC0039
Annexin V-FITC和PI溶液BD556547
谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2-1
YY1抗体AffinityDF8072
TGFβ1抗体AbclonalA2124
GPX4抗体AffinityDF6701
SLC7A11抗体Abcamab175186
Runx2抗体Biossbs-1134R
BMP2抗体AffinityAF5163
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP

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
动物模型建立
雌性SD大鼠周龄、体重、饲养条件,双侧卵巢切除手术流程
阅读提示:Materials and methods: Animals, Animal grouping and treatment
药物处理
Pic II和ALN的剂量、给药途径、持续时间,对照组处理
阅读提示:Materials and methods: Animal grouping and treatment
细胞模型建立
MC3T3-E1细胞培养条件、成骨诱导培养基成分、H2O2浓度和处理时间
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and osteoblastic differentiation, Cell treatment
铁死亡抑制实验
NAC浓度和联合处理方案
阅读提示:Materials and methods: Cell treatment
检测方法
Micro-CT参数设置、ELISA试剂盒型号、生化分析仪型号、Western blot抗体信息
阅读提示:Materials and methods: Micro-CT imaging, Serum and tissue biochemical analysis, Western blot, Figure legends