《Journal of Molecular Histology》：Codonopsis pilosula extract protects against osteoporosis by reducing oxidative stress and inflammation
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骨质疏松症（OP）是一种以骨量减少和骨微结构退化为特征的代谢性骨病，现有疗法存在副作用风险。为解决此问题，研究者开展了题为“Codonopsis pilosula extract protects against osteoporosis by reducing oxidative stress and inflammation”的研究。他们通过构建OVX大鼠模型和H2O2刺激的MC3T3-E1细胞模型，发现党参提取物（CPE）能够改善骨密度（BMD）和生物力学性能，并通过抑制氧化应激、细胞焦亡和激活Wnt/β-catenin信号通路来发挥骨保护作用。该研究揭示了CPE作为一种多功能天然产物的治疗潜力，为骨质疏松症的药物开发提供了新的见解和候选方案。
随着全球人口老龄化的加剧，骨质疏松症（Osteoporosis, OP）已悄然成为一个严峻的公共健康挑战。据估计，全世界有超过2亿人深受其扰，每年由此引发的骨折接近900万例。在中国，情况同样不容乐观，50岁以上的成年人中，近两成面临骨质疏松风险，而其中女性患者占据了大多数。这种疾病就像骨骼内部的“无声窃贼”，悄悄侵蚀骨骼的强度和密度，最终导致髋部、脊柱等部位脆性骨折的风险显著增高，严重影响患者的生活质量，甚至增加死亡率。然而，目前临床上主流的治疗药物，如双膦酸盐、地舒单抗等，在长期使用过程中可能会带来下颌骨坏死、非典型股骨骨折等令人担忧的副作用。这促使科学家们不断寻找更安全、更有效的替代疗法。
与此同时，传统中药的宝库为现代医学研究提供了丰富的灵感来源。党参（Codonopsis pilosula），作为一种具有悠久药用历史的补益类药材，在中医理论中常用于健脾益肺、养血生津。现代药理研究初步表明，党参及其提取物具有抗氧化、抗炎和免疫调节等多种生物活性。那么，它是否也能在对抗骨质疏松这场“骨骼保卫战”中发挥作用呢？其背后的分子机制又是什么？为了回答这些问题，一项题为《Codonopsis pilosula extract protects against osteoporosis by reducing oxidative stress and inflammation》的研究在《Journal of Molecular Histology》期刊上发表，系统地探讨了党参提取物（CPE）防治骨质疏松的潜力及其作用机制。
研究者们采用了经典的卵巢切除（OVX）大鼠模型来模拟人类绝经后骨质疏松状态，并利用过氧化氢（H2O2）诱导的MC3T3-E1小鼠前成骨细胞建立体外氧化应激模型。CPE通过灌胃（200 mg/kg/天，持续28天）或与细胞共培养（100 μg/mL）的方式进行干预。研究综合运用了双能X线吸收测定法（DEXA）测量骨密度、三点弯曲试验评估骨生物力学性能、多种组织化学染色（H&E、TRAP、Masson、TUNEL）观察骨微结构与细胞变化，以及蛋白质印迹法（Western blot）和酶联免疫吸附测定法（ELISA）等分子生物学技术，从整体动物到细胞层面，全方位评估了CPE的效果并探究了其潜在的作用通路。
建模结果及CPE对骨质疏松大鼠骨生物力学和病理损伤的影响
研究首先确认了OVX模型构建成功，与假手术组相比，OVX组大鼠的骨密度（BMD）显著降低。给予CPE干预后，骨密度得到了部分恢复。在骨生物力学测试中，CPE处理提高了骨骼的最大载荷（Fmax）、最大断裂载荷（Fmax dL）和弹性模量（Emod），表明骨骼的强度和刚度得到改善。组织学分析提供了更直观的证据：H&E染色显示，OVX组大鼠的骨小梁结构紊乱、间隙增宽，并伴有炎性细胞浸润，而CPE组则部分恢复了骨小梁的连续性，炎性浸润减轻。抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色发现，OVX组破骨细胞数量显著增多，CPE干预后其数量明显减少，提示骨吸收活动受到抑制。Masson三色染色显示，OVX组骨组织中蓝色的胶原纤维沉积减少，红色的纤维化程度增加，而CPE干预改善了胶原沉积。TUNEL检测表明，OVX组骨组织细胞凋亡增加，CPE处理显著降低了凋亡指数。此外，Western blot结果显示，CPE能部分恢复在OVX大鼠中表达降低的成骨细胞标志物Runx2和ALP的水平。这些结果综合表明，CPE能够改善骨质疏松骨骼的力学性能、微观结构，并抑制过度的骨吸收和细胞凋亡。
CPE对骨质疏松大鼠细胞焦亡和Wnt/β-catenin通路的影响
为了深入机制，研究检测了炎症和程序性细胞死亡相关指标。ELISA结果显示，OVX大鼠血清中的促炎细胞因子白介素-1β（IL-1β）和白介素-6（IL-6）水平显著升高，而CPE治疗降低了这些因子的水平。在蛋白质水平上，OVX组中与细胞焦亡（pyroptosis）和坏死性凋亡（necroptosis）相关的蛋白，如NLRP3、GSDMD-N、cleaved Caspase-1/3、Bax以及p-RIPK1、p-RIPK3、p-MLKL等表达上调，而抗凋亡蛋白Bcl-2表达下调。CPE处理逆转了这些蛋白的表达变化，抑制了焦亡和坏死性凋亡信号。同时，研究关注了对骨代谢至关重要的Wnt/β-catenin信号通路。发现OVX大鼠中Wnt3a、β-catenin和磷酸化GSK3β（p-GSK3β）的表达受到抑制，而CPE干预激活了该通路。这表明CPE可能通过减轻炎症、抑制有害的细胞死亡方式，并激活促成的信号通路来发挥保护作用。
CPE对MC3T3-E1细胞活力的影响
在细胞实验中，研究者首先确定了CPE对MC3T3-E1细胞的半抑制浓度（IC50）约为107.35 μg/mL，并选择100 μg/mL作为后续研究的亚毒性保护浓度。在H2O2诱导的氧化应激模型中，CPE共处理部分恢复了被抑制的细胞增殖活力（CCK-8和EdU实验结果），并显著降低了由氧化应激引发的细胞凋亡率（流式细胞术结果）。这表明CPE能直接保护成骨前体细胞免受氧化损伤。
CPE对MC3T3-E1细胞炎症因子、氧化应激、细胞焦亡和Wnt/β-catenin信号的影响
进一步的机制探讨在细胞层面展开。与动物实验结果一致，CPE降低了H2O2刺激下MC3T3-E1细胞上清液中IL-1β和IL-6的水平。在氧化应激方面，CPE提升了细胞内超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，降低了丙二醛（MDA）含量和活性氧（ROS）的积累。蛋白质印迹分析显示，CPE下调了促焦亡/凋亡蛋白（Bax, NLRP3, N-GSDMD, cl-Caspase-1/3, p-RIPK1/3, p-MLKL）的表达，上调了Bcl-2的表达。同时，CPE也激活了细胞内的Wnt/β-catenin信号通路，提高了Wnt3a、β-catenin和p-GSK3β的蛋白水平。这些结果清晰地表明，CPE在细胞水平上通过抗炎、抗氧化、抑制焦亡和激活Wnt通路等多重机制，保护成骨细胞功能。
研究结论与讨论
本研究通过体内外实验相结合的方式，系统地阐明了党参提取物（CPE）对抗骨质疏松的保护作用及其多层次的作用机制。结论表明，CPE能够通过一个名为“氧化应激-细胞焦亡-骨代谢”的轴心来发挥效益。具体而言，CPE首先发挥其抗氧化特性，减轻骨骼微环境中的氧化应激，这直接抑制了NLRP3炎性小体的激活，进而阻断了细胞焦亡这一促炎性细胞死亡途径。炎症的减轻为骨骼重建创造了有利条件，最终使得对骨形成至关重要的Wnt/β-catenin信号通路得以重新激活。这一系列事件的综合效果是：骨吸收被抑制（破骨细胞减少），骨形成得到促进（成骨细胞活性增强），从而改善了骨密度、骨微结构和骨强度。
这项研究的意义重大。首先，它首次系统地揭示了党参提取物通过调控氧化应激和细胞焦亡来防治骨质疏松的分子机制，为传统中药的现代化应用提供了坚实的科学依据。其次，研究揭示了“氧化应激-细胞焦亡-Wnt/β-catenin”这一在骨质疏松进展中可能存在的关键串联通路，增进了对疾病本质的理解。最后，党参作为药食同源的植物，其提取物展现出良好的安全性潜力，有望开发成为一种具有多靶点、多功能特性的天然骨骼保护剂或辅助治疗药物，为应对现有疗法副作用问题提供了新的解决方案。当然，研究作者也指出，未来需要在更接近人类老龄骨质疏松的模型中进行验证，并开展必要的药代动力学和临床前安全评价，以推动其向临床应用转化。尽管如此，这项工作无疑为探索天然产物在骨骼健康领域的应用点亮了一盏明灯。
