温肾通络止痛方通过抑制LONP1介导的巨噬细胞衰老减轻老年小鼠骨丢失

Wen-Shen-Tong-Luo-Zhi-Tong Decoction alleviates bone loss in aged mice by suppressing LONP1-mediated macrophage senescence.

作者信息Qinfeng Zhou, Kaixuan Wang, Cong Wang, Xiaoxian Sun, Lining Wang, Jie Sun, Yalan Pan, Muzhe Li, Zitong Zhao, Shijie Zhou, Qing Wang, Yafeng Zhang, Yong Ma, Yang Guo
PMID40719285
发布时间2025-12
DOI10.1080/13880209.2025.2537125

实验完整度

包含自然衰老小鼠体内模型、BMDM/RAW264.7细胞体外模型,并通过LONP1抑制剂进行功能验证,验证了机制链路。

主要模型

自然衰老C57BL/6J小鼠(16月龄,SOP模型) 骨髓来源巨噬细胞(BMDMs) RAW264.7巨噬细胞系 骨髓间充质干细胞(BMSCs)

重点核对

小鼠分组:3月龄对照组、16月龄模型组及低、中、高剂量WSTLZTD组和ALN阳性对照组,每组n=10 WSTLZTD给药剂量:0.105、0.21、0.42 g/10g体重/天,口服灌胃,持续10周 LONP1抑制实验:LONP1-IN-2处理RAW264.7细胞,浓度依据IC50确定 BMDM条件培养基(CM)处理BMSC,检测ALP、ARS、ROS和JC-1 检测终点:micro-CT骨参数、TRAP、OCN、p16、p21、cGAS/STING蛋白水平

摘要

背景:衰老导致老年性骨质疏松症(SOP),以骨丢失和骨折风险增加为特征。巨噬细胞作为骨组织中活跃的免疫细胞,在衰老过程中对骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨分化发挥重要作用。温肾通络止痛方(WSTLZTD)是一种中药复方,其治疗SOP的疗效已得到临床验证。然而,WSTLZTD发挥抗SOP作用的具体机制——尤其是通过调节巨噬细胞衰老——仍不清楚。目的:本研究旨在阐明WSTLZTD在巨噬细胞衰老和SOP中的作用。材料与方法:老年小鼠接受低、中、高剂量WSTLZTD。通过显微计算机断层扫描、苏木精-伊红染色以及骨钙素、抗酒石酸酸性磷酸酶标志物分析评估骨丢失。通过β-半乳糖苷酶染色、p16、p21检测巨噬细胞衰老,并通过Western blot、免疫组织化学、免疫荧光方法研究分子机制。通过碱性磷酸酶、茜素红S染色、活性氧和JC-1线粒体膜电位(ΔΨm)测定评估巨噬细胞条件培养基对BMSC成骨和线粒体功能的影响。结果:体内实验表明,WSTLZTD有效改善自然衰老小鼠的巨噬细胞衰老和骨质疏松。机制上,高剂量WSTLZTD通过介导LONP1减弱骨髓来源巨噬细胞的衰老,同时抑制BMSCs中环状GMP-AMP合酶(cGAS)/STING信号通路,从而增强BMSCs的成骨分化。体外研究进一步证实,含WSTLZTD血清可减轻巨噬细胞的衰老表型。值得注意的是,LONP1抑制剂LONP1-IN-2可减弱WSTLZTD对巨噬细胞和BMSC成骨的抗衰老作用。讨论与结论:WSTLZTD可能通过LONP1调节巨噬细胞衰老,进而抑制BMSCs中cGAS/STING通路的激活,最终促进其成骨分化并改善骨质疏松。关键词:温肾通络止痛方,LONP1,巨噬细胞衰老,cGAS/STING,BMSC成骨

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
WSTLZTD是否通过调节巨噬细胞衰老来改善老年性骨质疏松,其具体分子机制是什么?
核心机制
WSTLZTD上调LONP1表达,抑制巨噬细胞衰老,进而抑制BMSCs中cGAS/STING信号通路激活,促进BMSC成骨分化。
主要证据
自然衰老小鼠模型中WSTLZTD剂量依赖性减轻骨丢失;高剂量WSTLZTD上调BMDMs中LONP1并抑制衰老标志物;BMDM-CM抑制BMSCs中cGAS/STING并增强成骨;LONP1抑制剂LONP1-IN-2逆转WSTLZTD的抗衰老和促成骨效应。
研究意义
研究支持WSTLZTD作为治疗SOP的潜在药物,通过免疫-骨代谢调节发挥作用,但仍需更大规模临床研究和更深入的机制验证。

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

评估WSTLZTD对SOP小鼠骨丢失的改善作用

验证WSTLZTD在自然衰老SOP模型中的疗效。

16月龄小鼠给予低、中、高剂量WSTLZTD或ALN 10周,通过micro-CT、H&E、TRAP、OCN免疫组化及血清ALP/OPG/Runx2/IL-6/IL-1β检测评估骨量和骨代谢。

2

检测WSTLZTD对巨噬细胞衰老的影响

确定WSTLZTD能否减轻骨组织和BMDMs中巨噬细胞衰老。

对骨组织F4/80+巨噬细胞和BMDMs进行p16/p21免疫荧光染色、β-Gal染色,评估衰老标志物水平。

3

验证WSTLZTD处理的BMDMs对BMSC成骨和线粒体功能的影响

评估条件培养基(CM)对BMSC成骨分化和线粒体功能的作用。

收集对照组、模型组、高剂量WSTLZTD组BMDMs的CM处理BMSCs,进行ALP、ARS、ROS、JC-1染色。

4

分子对接及网络药理学分析

预测WSTLZTD治疗SOP的潜在靶点和信号通路。

通过Swiss Target Prediction、GeneCards、OMIM、STRING、DAVID等数据库进行网络药理学分析,并对11个活性成分与LONP1进行分子对接。

5

验证WSTLZTD对LONP1和cGAS/STING通路的影响

探究WSTLZTD是否通过调节LONP1和cGAS/STING通路发挥作用。

Western blot和IHC检测骨组织和BMDMs中LONP1、cGAS、STING蛋白水平;免疫荧光检测BMSCs中cGAS和STING表达。

6

体外验证WSTLZTD含药血清对巨噬细胞衰老和BMSC成骨的影响

在体外H2O2诱导的RAW264.7衰老模型中验证WSTLZTD血清的作用。

H2O2诱导RAW264.7衰老,WSTLZTD血清处理,β-Gal染色、CCK-8检测;收集CM处理BMSCs,进行ALP、ARS、cGAS/STING检测。

7

LONP1抑制剂验证机制

通过LONP1抑制剂LONP1-IN-2验证WSTLZTD作用的依赖性。

在H2O2诱导的RAW264.7细胞中加入LONP1-IN-2,检测β-Gal染色、BMSC ALP/ARS、cGAS/STING变化。

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
Q-Exactive质谱仪Thermo Fisher Scientific--
ACQUITY UPLC I-Class Plus系统Waters--
ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱Waters--
RPMI 1640培养基上海元培生物L210KJ
重组小鼠巨噬细胞集落刺激因子PeproTech315-02
胎牛血清CytivaSH30406.05
青霉素-链霉素NCM BiotechC100C5
α-MEM培养基GibcoC12571500BT
高糖DMEM培养基Gibco11965092
RAW 264.7细胞ProcellCL-0190
成骨诱导培养基武汉普诺赛PD003
EDTA脱钙液ServicebioG1105
TRAP染色液ServicebioG105
牛血清白蛋白BeyotimeST025
抗OCN抗体Proteintech16157-1-AP
抗LONP1抗体Proteintech15440-1-AP
抗cGAS抗体Proteintech29958-1-AP
抗STING抗体Proteintech19851-1-AP
HRP标记二抗RecordBioRCB054
ALP、OPG、RUNX2、IL-6、IL-1β ELISA试剂盒江苏晶美生物科技JM-02494M1,
抗F4/80抗体AbcamAb300421
抗p16抗体AbcamAb211542
抗p21抗体AbcamAb188224
β-半乳糖苷酶染色试剂盒BeyotimeC0602
BCIP/NBT染色液BeyotimeC3206
茜素红S染色试剂盒BeyotimeC0148S
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033S
Hoechst 33342染料BeyotimeC1028
JC-1染色试剂盒BeyotimeC2006
过氧化氢默克88597
RIPA裂解液BeyotimeP0013K
BCA蛋白浓度测定试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜Merck MilliporeISEQ00010
抗LONP1抗体Cell Signaling TechnologyP36776
抗cGAS抗体Cell Signaling TechnologyQ8C6L5
HRP标记二抗BeyotimeA0208
增强化学发光底物----
SkyScan 1272显微CT系统Bruker--
NRecon软件Bruker--
CTAn软件Bruker--
AutoDock Vina 1.1.2----
GraphPad Prism 9.5.0GraphPad Software--
LONP1-IN-2抑制剂MCEHY-153034

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
动物分组与给药
小鼠品系、年龄、性别、每组数量(n=10)、WSTLZTD剂量(0.105/0.21/0.42 g/10g体重/天)、给药方式(灌胃)、给药周期(10周)、阳性对照ALN剂量(9.1 mg/kg,每周)、对照处理(生理盐水)
阅读提示:Methods: Experimental groups and interventions
BMDMs分离培养
骨髓细胞来源(股骨和胫骨)、培养基(RPMI 1640)、M-CSF浓度(50 ng/mL)、FBS浓度(10%)、培养时间(7天)、换液时间点(第3、5天)
阅读提示:Methods: Cell culture - Bone marrow-derived macrophages
BMSCs分离培养与成骨分化
供体年龄(6日龄)、来源(股骨和胫骨)、培养基(α-MEM)、FBS浓度(10%)、传代次数(P2-P3)、成骨诱导培养基
阅读提示:Methods: Cell culture - BMSCs
巨噬细胞衰老模型
RAW264.7细胞培养条件(高糖DMEM)、H2O2诱导浓度(150 μM)、WSTLZTD含药血清制备(大鼠给药剂量、时间、采血时间)
阅读提示:Methods: Preparation of drug-containing serum in rats; Results: WSTLZTD-containing serum promotes...
LONP1抑制实验
LONP1-IN-2浓度(根据IC50确定)、处理时间、分组(模型+WSTLZTD血清、模型+vehicle血清+LONP1-IN-2、模型+WSTLZTD血清+LONP1-IN-2)
阅读提示:Results: WSTLZTD may mediate macrophage senescence...; Figure 10