紅景天苷干預細胞衰老的分子機制及其防治骨質(zhì)疏松活性的研究.pdf

1、紅景天（Rhodiola）為景天科紅景天屬多年生草本或亞灌木植物，是珍稀藥用植物之一，被譽為“高原人參”。大量實驗研究和臨床觀察表明，紅景天具有多種藥理活性，包括增加機體免疫力、刺激神經(jīng)系統(tǒng)、抗應激反應、抗疲勞、抗缺氧等，具有典型的“適應原樣”作用。紅景天苷是紅景天的主要活性成分之一。本實驗室先前的研究表明紅景天苷能有效延長果蠅壽命，有效下調(diào)D-半乳糖誘導的衰老小鼠體內(nèi)晚期糖基化產(chǎn)物（AGE）水平，并顯著改善小鼠的神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，展

2、現(xiàn)出良好的抗衰老效應。本研究中，我們采用氧化應激誘導的早熟性衰老模型、復制性衰老及DNA損傷誘導的細胞衰老模型，從細胞和分子水平進一步探討了紅景天苷干預衰老的效應機制。
　　 衰老的自由基學說是一個經(jīng)典的衰老理論，研究表明紅景天苷是一個抗氧化劑，但其抗氧化活性與其干預衰老的作用尚缺乏直接的實驗依據(jù)。我們首先應用亞致死量的H2O2作用于年輕的2BS細胞（PD28）建立早熟性細胞衰老模型，同時采用紅景天苷進行干預，結果表明紅景天苷能

3、顯著逆轉H2O2誘導的衰老樣改變，包括細胞形態(tài)、SA-β-Gal染色陽性率、G1期阻滯以及衰老相關蛋白p53、p21和p16等的表達上調(diào)。紅景天苷的這種保護作用具有一定的劑量依賴性，在5μM劑量下效果最佳。在該模型中，紅景天苷的抗氧化活性也得到了證實，該化合物能顯著下調(diào)模型細胞內(nèi)ROS含量，5μM劑量下與2mM的NAC效果相當，同時下調(diào)MDA含量，對總SOD活力及蛋白表達也有一定的上調(diào)作用。與此同時，采用復制衰老性細胞衰老模型發(fā)現(xiàn)，紅景

4、天苷能顯著延遲2BS細胞的復制性衰老，延長2BS細胞代齡8PD左右，對衰老表型的影響與其在H2O2模型中的相似。進一步的實驗表明，在上述兩個模型中采用NAC對比研究發(fā)現(xiàn)，紅景天苷降調(diào)節(jié)p53、p21部分依賴于ROS水平的下降，尚有ROS非依賴機制。這可能的原因是紅景天苷能直接調(diào)節(jié)DNA損傷修復的相關分子表達進而改變由此誘導的衰老樣表型。為此，我們采用一種具有強烈DNA斷裂活性的烯二炔類抗腫瘤抗生素--力達霉素（0.1 nM）作用于年輕2

5、BS細胞，在分子水平上，紅景天苷能顯著減少LDM誘導的DNA損傷程度--γ-H2AX水平，并且依然能逆轉LDM引起的p53、p21表達上調(diào)；同時，對力達霉素誘導年輕2BS細胞產(chǎn)生的衰老樣表型也有一定的逆轉作用。此外，我們發(fā)現(xiàn)紅景天苷能顯著促進2BS細胞內(nèi)線粒體的增殖，這可能是紅景天苷發(fā)揮延緩衰老作用的新機制，并且其效果與相同劑量的白藜蘆醇相當，但其機制可能不同于白藜蘆醇，SIRT1抑制劑并不能抑制紅景天苷的促線粒體增殖效應。這些研究表明

6、紅景天苷具有良好的延緩衰老的效應，該效應一方面與其抗氧化活性相關，一方面也與直接調(diào)節(jié)DNA損傷修復相關。
　　 此外，骨質(zhì)疏松是一種常見的與增齡密切相關的代謝性骨病，通過改善骨質(zhì)代謝、增強成骨細胞的作用，最終達到恢復患者骨量水平為目的的治療方案日益受到人們的重視。骨形態(tài)形成因子2（bmp2）基因的表達對于成骨細胞活性及其分化有著關鍵作用。我們通過一種以bmp2為靶點的新型抗骨質(zhì)疏松藥物篩選模型發(fā)現(xiàn)，紅景天苷能有效上調(diào)小鼠顱骨細胞

7、MC3T3-E1中BMP2的表達效應，表明該化合物可能具有一定的促骨形成能力。為證實紅景天苷的這一效應，我們首先采用大鼠成骨細胞（ROB）和人成骨樣細胞MG63研究了紅景天苷對成骨細胞的影響，測定了紅景天苷對成骨細胞增殖以及成骨性標志物堿性磷酸酶（ALP）和膠原合成的影響；進而采用雌性大鼠去勢模型，觀察了紅景天苷對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥模型的作用。體外研究表明，紅景天苷作用于ROB細胞后，能顯著促進成骨性的骨形成：MTT試驗表明紅景天苷促進細

8、胞增殖達30％左右，ALP活性測定表明經(jīng)紅景天苷作用后其活性上調(diào)30％，3H-脯氨酸摻入試驗表明紅景天苷作用成骨細胞后其膠原合成增加1倍左右。在MG63細胞中我們觀察到了相似的結果。此外，real-time RTPCR檢測發(fā)現(xiàn)，MG63細胞內(nèi)bmp2的mRNA表達水平在1μM和5μM的紅景天苷作用48h后上調(diào)接近1倍：Western blot結果表明紅景天苷能劑量依賴和時間依賴地上調(diào)ROB和MG63細胞中的BMP2蛋白表達水平。體內(nèi)實驗

9、結果表明紅景天苷能劑量依賴地抑制去勢大鼠的骨量減少，與陽性藥物雷洛昔芬效果相當，但對于破骨細胞的活性則無顯著的抑制作用，間接地說明了紅景天苷增加骨量不是依賴于抑制骨吸收而是促進成骨性的骨形成。這些結果顯示了該化合物具有良好的防治骨質(zhì)疏松的應用前景。
　　 綜上所述，本研究結果表明，紅景天苷在細胞水平上具有顯著的延緩衰老的作用，這一方面得益于紅景天苷的抗氧化作用，能有效減少ROS引起的損傷，另一方面紅景天苷本身可能具有促進DNA損