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基于肠道菌群代谢产物短链脂肪酸驱动骨髓免疫微环境探讨女贞子抗骨质疏松的分子机制和物质基础

批准号:
82074235
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
张东伟
依托单位:
学科分类:
中西医结合临床基础
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张东伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
骨质疏松发病率逐年升高,亟需发现新的干预措施。短链脂肪酸(SCFAs)通过其受体GPR43驱动骨髓微免疫环境影响Wnt和RANKL信号,已成为骨质疏松研究的热点。我们前期研究表明,女贞子既能提高肠源性SCFAs含量,又能调节Wnt和RANKL信号,抑制骨质疏松骨丢失,但这种作用是否与SCFAs相关尚未知。为此,本项目提出“女贞子通过肠源性SCFAs驱动骨髓免疫微环境而促进骨形成和抑制骨吸收从而抗骨质疏松”假说。我们拟利用μCT、FTIR、qPCR、FACS、能量代谢仪、电镜和气相色谱等技术,研究女贞子促进去卵巢小鼠SCFAs生成有效组分及其抗骨质疏松作用,探索其通过SCFAs/GPR43调节Treg和Th17细胞分化而激活Wnt信号促进骨形成,抑制TNFα/RANKL信号而降低骨吸收,揭示女贞子通过SCFAs驱动骨髓免疫微环境而抗骨质疏松的分子机制和物质基础,为其临床应用提供实验依据。
英文摘要
New interventions are needed to reduce the risk for osteoporosis. It was demonstrated that short-chain fat acids (SCFAs) contribute to bone remodeling through the regulation of Wnt and RANKL signaling via bone marrow immune microenvironment by G protein-coupled receptor 43 (GPR43), which gained increasing attention in prevention against osteoporosis. We have previously demonstrated that, Fructus Ligustri Lucidi (FLL) affects osteoporosis-induced bone loss not only through promoting SCFAs production, but also facilitating bone formation via promotion of Wnt signaling, and reducing bone absorption via inhibition of RANKL signaling, However, whether FLL preserves bone quality through the regulation of gut microbiota derived-SCFAs still remains unclear. Therefore, we hypothesize that the anti-osteoporotic activity of FLL acts through the promotion of bone formation and inhibition of bone resorption via the regulation of bone marrow immune microenvironment by gut microbiota-derived-SCFAs. To this end, micro-CT, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), real-time PCR, confocal microscope, fluorescence-activated cell sorting (FACS), Seahorse, immunohistochemistry, electron microscope and Gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) will be employed. We will investigate: (1) the anti-osteoporotic effect of FLL active constituents that promotes SCFAs production in ovariectomized (OVX) mice; (2) the actions of SCFAs on osteoblastic bone formation and osteoclastic bone resorption through the regulation of Wnt and TNFα/RANKL signaling via modulation of Treg and Th17 cells differentiation by GPR43. All the experiments will contribute to reveal the molecular mechanism of FLL in improving bone quantity and quality through the regulation of gut microbiota-derived-SCFAs via bone immune microenvironment. Our results will provide the scientific evidence for clinical application of this herb to management of the osteoporotic patients.
骨质疏松症是一种常见的慢性代谢性疾病,临床亟需新的防治策略。肠道菌群及其代谢产物短链脂肪酸(SCFAs)在骨代谢平衡过程中发挥着十分重要的作用。SCFAs能够通过促进成骨细胞增殖、抑制破骨细胞分化、调节免疫系统等多种途径发挥抗骨质疏松作用。女贞子能够通过多种途径改善骨代谢,且对去卵巢大鼠SCFAs的生成具有一定的促进作用。本项目以去卵巢诱发的骨质疏松动物模型、免疫细胞、MC3T3-E1诱导分化产生的成骨细胞及RAW264.7诱导分化产生的破骨细胞为研究对象,利用μCT、FTIR、WB、qPCR、FACS、色谱等技术,探究了女贞子水提液中促进SCFAs生成的有效组分,并阐释该有效组分基于SCFAs改善骨代谢的作用机制。研究结果发现:(1)女贞子水提液中促进SCFAs生成的有效组分可能是其40%的乙醇洗脱部位。(2)女贞子水提液40%的乙醇洗脱部位能够改善去卵巢小鼠的骨代谢及肠道菌群组成,且能够调节成骨细胞的骨形成与破骨细胞的骨吸收。(3)女贞子水提液40%的乙醇洗脱部位可能通过影响SCFAs的生成调节GPR43的表达而改善骨髓微环境,促进Treg和Th17的动态平衡,进而调节Wnt/β-catenin和OPG/RANKL/RANK信号的表达,从而抑制骨质疏松的发生与发展。本项目研究揭示了女贞子水提液通过调节SCFAs生成影响骨髓微环境,进而抑制骨质疏松的分子机制和物质基础,这有助于发现抗骨质疏松症的新的分子靶标,也可能为临床防治骨质疏松症的研究提供新的策略。该项目研究也丰富了女贞子可通过归经靶向于肝、肾,影响液、精、髓、血的物质转化,进而干预“肝、肾-脑-骨”调节体系,通过养血、化精、生髓发挥抗骨质疏松中医理论的生物学基础和科学内涵。
基于Sirt6/NF-κB/Myostatin信号通路探讨女贞子抗肌少-骨质疏松症的分子机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张东伟
  • 依托单位:
基于Sema3A/Nrp1/PlexinA1信号通路探讨女贞子抗骨质疏松的分子机制和物质基础
  • 批准号:
    81874373
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    张东伟
  • 依托单位:
基于中药选择性Cathepsin K活性的抑制剂对骨质疏松的分子机制研究
  • 批准号:
    81273995
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    张东伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金