鹰嘴豆芽异黄酮通过调控骨重建防治骨质疏松症的机制研究

Chickpea is traditional Uighur medicine and Chinese medicine and is widely applied in treating and preventing cancers, hyperlipidmia, diabetes, and osteoporosis, et al. It is presumed the biological functions of chickpea closely related to the isoflavones components. In our previous study, we built a method using for screening active phytoestrogens based on co-transfection. We firstly found that chickpea sproutsisoflavones（ICS）have high estrogenic activities, and we detected its bone protection functions. In this study, ICS will be extracted from chickpea sprouts, and the characteristic compounds will be isolated. we will explore bone remodeling mechanisms of ICS, in which ICS interacts with estrogen receptors in mesenchymal stem cells, and promote its proliferation and induce osteoblasts differentiation. Moreover, using ovariectomized rats models, we will elaborately discuss the effects of ICS on some important factors related to osteoporosis such as bone mass, microstructure, and metabolism.Our study will provide the scientific basis for ICS application in prevention and treatment of osteoporosis, and provide technical supports for the innovation of Xinjiang ethnic medicine and modernization of Chinese traditional medicine.

鹰嘴豆是一味维吾尔族民间药和传统中药，具有抗癌、降血糖（脂）、骨保护等多种药效学功能，推测与其含有的异黄酮类植物雌激素活性成分密切相关。本人在前期工作中，构建了一种共转染为基础的植物雌激素活性成分筛选方法，首次发现鹰嘴豆经发芽处理获得的鹰嘴豆芽异黄酮是一类高活力的植物雌激素活性组分，具备天然的雌激素调节剂活力，并初步发现它对骨的保护作用。在本项目中，我们拟运用大孔树脂分离技术获得鹰嘴豆芽异黄酮的最佳富集纯化工艺,分离其特征化合物；深入探讨鹰嘴豆芽异黄酮结合并激活间充质干细胞内雌激素受体，诱导成骨细胞增殖分化的骨重建作用机制；通过制备卵巢切除大鼠模型研究鹰嘴豆芽异黄酮对骨质疏松症相关重要指标如骨量、骨微观组织结构、骨代谢指标、骨重建相关生化指标与关键蛋白表达的影响。本项目的开展为推动鹰嘴豆芽异黄酮在防治骨质疏松症的临床应用提供科学依据，为创新民族药的开发和新疆民族药现代化提供技术支撑。

鹰嘴豆芽异黄酮由维吾尔族民间药和传统中药鹰嘴豆的发芽产物鹰嘴豆芽中分离提取获得，能够高效富集异黄酮类化合物。在作者前期研究中，通过应用鹰嘴豆芽异黄酮干预人乳腺癌细胞系发现其具有天然雌激素调节剂的功能，并且在动物实验中证实其对于雌激素缺乏导致的骨质疏松症有防治作用，但机制尚未阐明。本项目深入探讨ICS的防治骨质疏松功能,Micro-CT结果表明ICS治疗可减轻去卵巢大鼠股骨远端和第四腰椎的骨丢失，改善骨小梁微结构和生物力学性能包括提高骨密度、增加骨组织体积、骨小梁数量和骨小梁厚度等；同时降低了去卵巢大鼠而骨表面积与骨体积比、骨小梁分离度和骨小梁模式因子，其效果与大豆异黄酮的作用相似。ELISA结果显示鹰嘴豆芽异黄酮组大鼠血清中骨形成标志物PINP和BALP水平升高，而骨吸收标志物CTX-1和OCN水平降低。免疫组化证实鹰嘴豆芽异黄酮通过OPG/RANKL通路促进成骨分化并抑制骨吸收。体外实验结果表明，鹰嘴豆芽异黄酮干预显著促进BMSCs成骨分化，进一步结果证实鹰嘴豆芽异黄酮成骨分化是通过雌激素受体α介导的通路促进的。另一方面，分子对接结果支持ERα与鹰嘴豆芽异黄酮之间的相互作用。此外，鹰嘴豆芽异黄酮处理显著减少了破骨细胞的生成，表明这些鹰嘴豆异黄酮可能抑制NF-κB信号通路。我们的结果表明，鹰嘴豆芽异黄酮可通过促进成骨分化和抑制破骨细胞再吸收来延缓骨质疏松的进展。这些结果支持ICS作为治疗和预防骨质疏松的药物的进一步探索和开发。本项目的开展为推动鹰嘴豆芽异黄酮在防治骨质疏松症的临床应用提供科学依据，为创新民族药的开发和新疆民族药现代化提供技术支撑。