文獻信息
河北中醫藥大學研究生院、河北中醫藥大學附屬河北省滄州中西醫結合醫院骨科等單位的研究成果《Untargeted metabolomics revealed the mechanism of aucubin on glucocorticoid-induced osteoporosis in mice through modulating arachidonic acid metabolism》（非靶向代謝組學揭示了桃紅素通過調節花生四烯酸代謝影響糖皮質激素誘導小鼠骨質疏松的機制）在雜志《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》上發表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了小鼠股骨圖像和定量分析。

該研究的通訊作者為趙建勇教授；第一作者是王恒俊。

文獻摘要
糖皮質激素誘導的骨質疏松癥(GIOP)是繼發性骨質疏松癥最常見的形式。山茱萸素(Aucubin, AU)是杜仲等傳統中草藥中的主要活性成分，已被證明能促進成骨細胞的分化。盡管如此，AU對GIOP的確切治療效果和復雜的潛在調節機制值得進一步研究。作者首先建立了雌性小鼠GIOP模型，然后通過顯微CT分析、生物力學測試、血清鈣(Ca)和磷(P)水平的測量以及蘇木精和伊紅(HE)和Masson染色的組織學分析來評估AU的治療效果。隨后，采用非靶向代謝組學方法研究AU對GIOP小鼠血清代謝物的影響。使用實時定量逆轉錄聚合酶鏈反應(RTqPCR)和westernblot分析對這些代謝物相關因子的水平進行定量分析。最后，研究了AU對成骨細胞和破骨細胞分化的影響。作者發現AU顯著改善GIOP小鼠的骨微結構和強度。它減輕了骨小梁結構損傷和膠原纖維減少等病理損傷，同時提高了血清Ca和p水平。非靶向代謝組學顯示，花生四烯酸(AA)代謝是對照組和GIOP組之間，以及高劑量AU(AUH)組和GIOP組之間的共同途徑。AU顯著上調前列腺素內過氧化物合成酶2(PTGS2)和微粒體前列腺素e合成酶1(PTGES)的表達，下調前列腺素H2 D異構酶(PTGDS)的表達。此外，AU處理增加了runt相關轉錄因子2(Runx2)和轉錄因子Sp7(Osterix)的表達，增強了血清堿性磷酸酶(ALP)活性，降低了破骨細胞的表達。這些結果表明，AU是治療GIOP的潛在藥物，其機制可能與調節AA代謝、促進成骨細胞分化有關。然而，AU治療GIOP的關鍵靶點仍需進一步探索。

實驗方法
動物準備
將60只小鼠隨機分為對照組、GIOP組、阿侖膦酸鈉組(ALN）、低劑量AU(AUL)組、中劑量AU(AUM)組和高劑量AU(AUH)組。除對照組外，其余5組小鼠建立GIOP模型。從造模第1天開始，ALN組小鼠每日灌胃阿侖膦酸鈉0.5 mg⋅kg-1 ，AUL、AUM、AUH組小鼠每日灌胃AU 5、10、20 mg⋅kg-1⋅d-1。AU的劑量設置基于既往研究。對照組和GIOP組給予等量生理鹽水作為載體。造模和給藥均持續4周。造模和給藥后，腹腔注射戊巴比妥鈉深度麻醉小鼠，取腹主動脈血，取血后，將小鼠左右股骨分離處理，按實驗要求保存。

Micro CT掃描
造模給藥后，采用micro-CT（平生醫療科技有限公司，NEMO微型CT）對各組小鼠股骨微結構進行掃描和分析。各組小鼠股骨沖洗干凈，用4%福爾馬林保存。采用NEMO Micro-CT分析軟件(Avatar, 平生醫療科技有限公司)對CT掃描圖像進行處理和分析，評估骨礦物質密度(BMD)、骨體積/組織體積(BV/TV)、骨小梁數(Tb.N)和骨小梁厚度(Tb.Th)。

實驗結果
AU對GIOP小鼠的治療作用
糖皮質激素是一種有效的抗炎藥物，通常用于治療各種過敏、自身免疫性疾病和其他疾病。研究發現，糖皮質激素受體分布在成骨細胞上，糖皮質激素的過度表達可使骨表面增厚，損害骨組織礦化。糖皮質激素濃度高于生理水平會抑制成骨細胞的分化和增殖，加速成骨細胞凋亡，也會導致骨形成延遲。最近，GIOP引起了廣泛的關注;然而，規范其預防和治療仍然是一個具有挑戰性的問題。既往研究表明，AU可能對OP等涉及骨重塑的疾病有治療作用。為了進一步探討AU對GIOP的影響及其對代謝途徑的潛在影響，作者使用Dex建立了GIOP小鼠模型。

Micro-CT技術是一種靈敏可靠的定量和定性分析技術，已被用于分析重塑骨的骨礦物質含量和微觀結構。GIOP組Tb.Th, Tb.N, BMD, and BV/TV顯著減少與OP病理特征一致，表明模型建立成功。AU干預顯著增加Tb.Th, Tb.N, BMD,和 BV/TV。表明AU增加GIOP小鼠的骨密度，促進骨形成，減少小梁微結構破壞。

在糖皮質激素誘導的骨質疏松癥(GIOP)小鼠中，有效地給予AU治療可顯著提高骨微結構和骨強度。(a-e)顯微CT結果顯示，AU處理增加了GIOP小鼠(b)骨小梁厚度(Tb.Th)， (c)骨小梁數量(Tb.N)， (d)骨礦物質密度(BMD)， (e)骨體積/組織體積(BV/TV)。ALN:阿侖膦酸鈉組，AUL:低劑量AU組，AUM:中劑量AU組，AUH:高劑量AU組。

使用結論
在本研究中，AU主要通過調節AA代謝和促進成骨細胞分化，對GIOP小鼠的骨微觀結構和骨強度有顯著的治療作用。本研究為AU改善骨質疏松的機制提供了新的見解，描繪了GIOP的代謝改變，并為進一步研究GIOP治療提供了新的視角。然而，本研究仍有許多方面值得探索，如對AA代謝途徑中的特定代謝物進行靶向代謝組學分析，驗證非靶向代謝組學的發現。此外，多組學聯合技術的應用，如代謝組學、單細胞轉錄組學和蛋白質組學的聯合使用，將為AU治療GIOP的特定靶點提供新的見解。同時，單分子下拉等靶點驗證方法的使用將為AU的臨床應用奠定堅實的基礎。

使用設備

                                  Micro CT (型號：NEMO) (平生醫療科技)

                                          影像軟件：Avatar（平生醫療科技）