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崔锡元,文成姬,杨惠贞,权大荣,孙英珍,李柳,金英秀,金素仪,蔡恩贞,朴相俊,金成焕, "反射活动芽孢杆菌-发酵鹿茸提取物:抑制破骨细胞分化",循证补充和替代医学, 卷。2013年, 文章的ID748687, 9 页面, 2013年. https://doi.org/10.1155/2013/748687
反射活动芽孢杆菌-发酵鹿茸提取物:抑制破骨细胞分化
抽象的
鹿角传统上使用了数千年作为具有药用和药物性质的天然产物。在制定健康的食物方面,芽孢杆菌介导的发酵被广泛用于增强食品中营养成分的生物学活性。最近,显示发酵增强鹿角的骨质发生活性。本研究旨在阐明抗反声活动芽孢杆菌达莱尔及其行动方式。我们发现了芽孢杆菌通过下调的表达和活化的T细胞的核因子的活性,细胞质1(NFATc1的)-fermented鹿茸提取物强烈抑制破骨细胞分化。该提取物还抑制磷脂酶C的活化γ.2(PLC.γ.2),调控NFATc1转录活性的信号分子。这表明芽孢杆菌抗癫痫提取物可以抑制PLCγ.骨吸收和细胞融合所需的2-NFATC1信号。最后,芽孢杆菌-fermented鹿茸提取物可能受益破骨细胞有关的疾病,包括骨质疏松症;此外,它可以改善胃肠道的活动。
1.介绍
骨稳态是通过破骨细胞介导的骨吸收(或破坏)和成骨细胞介导的骨形成之间的紧密平衡来维持的。由破骨细胞分化(或破骨细胞生成)过度激活引起的失衡可导致多种骨代谢疾病,包括骨质疏松症。因此,抑制破骨细胞分化是治疗骨质疏松症的一个有前途的策略。
几千年来,由于他们的许多药用和药物特性,鹿角传统上用于亚洲国家。有益因素如几种氨基酸,硫酸糖胺聚糖,唾液酸,神经糖苷,中性脂质,包括胆固醇酯,包括磷脂酰胆碱,卵磷脂和鹿茸提取物的多胺的磷脂,表明人类的几种良性活性。显然,鹿茸干燥,用于在中国和韩国等亚洲国家的各种健康补救措施和健康维护目的使用粉末或茶叶。此外,鹿茸提取物在亚洲国家销售为功能性食品的类型。
鹿茸提取物在预防和治疗骨质疏松方面的有益作用尚未得到很好的研究,但已有多篇研究报道其在骨代谢和骨质疏松实验条件下的有益作用;鹿茸提取物通过增加成骨细胞的增殖和骨基质蛋白的表达,显示出抗骨质疏松的活性[1].从鹿茸尖分离的硫酸软骨素已被证明能上调人成骨细胞系中骨特异性蛋白的基因表达[2].此外,鹿茸提取物、鹿茸血、胶原蛋白和鹿茸胶也有抗吸收活性的报道[3.- - - - - -5].这些结果表明鹿茸具有促进骨形成和抑制骨吸收的双重抗骨质疏松活性。
此外,发酵引起鹿角成骨活性的增强[1].在用于发酵的细菌中,芽孢杆菌菌株被广泛应用于健康食品的开发,因为它们能增强食品中营养物质的生物活性。代表芽孢杆菌健康食品是韩国食品“Cheonggukjang”和日本食物“纳豆”。的确,枯草芽孢杆菌已作为健康食品中的营养补充剂在世界各地进行商业销售[6].发酵鹿茸表现出骨骼的合成骨骼活动,但尚未阐明鹿茸是否发酵枯草芽孢杆菌有反射活动。因此,本研究旨在评估鹿茸发酵的抗复苏活动枯草芽孢杆菌及其在破骨细胞分化中的作用方式。
2。材料和方法
2.1。鹿角
鹿角(鹿卡纳迪斯e。)和发酵鹿角由韩国医药生物渗透有限公司(首尔,韩国)提供。简而言之,鹿角购自DaeSeong Elk Farm(Kangwon,Kangwon)。样品包含三个部分(40%顶部; 30%; 30%碱)的组合。将样品均化并储存在-20℃。
2.2。细菌和培养条件
枯草芽孢杆菌菌株K-11由Dong-Hyun Kim教授(韩国首尔,韩国药房学院)的大豆分离。在胰蛋白酶大豆琼脂或肉汤(Difco,Ks)中培养细菌。在胰蛋白酶大豆肉汤中接种菌株,并在37℃下生长1天。
2.3.鹿茸及发酵鹿茸提取物的制备
通过浸渍蒸馏水(1.5kg / 30l)中的脱滴剂制备鞣剂萃取物,然后在121℃下高压灭菌20分钟,在100℃下回流3小时,用非织造织物过滤两次,然后冻干 -55°C 4天。通过将鹿茸样品接种1%(v / v)来制备发酵鹿茸提取物枯草芽孢杆菌将鹿茸样品浸泡并在蒸馏水(800 g/30 L)中蒸压。将混合物置于发酵罐(韩国江原道瑞峰Biogen), 37℃下培养5天。然后,将发酵后的鹿茸提取液用无纺布过滤两次,在室温下进行冻干55°C 4天。
2.4。破骨细胞分化
5 ~ 8周龄雄性ICR小鼠通过冲洗股骨和胫骨获得骨髓细胞α.-mem补充抗生素(100个单位/ ml青霉素,100 μ.g / mL链霉素;Hyclone UT)。骨髓细胞在10cm培养皿中培养1天α.-MEM含10%胎牛血清(FBS;Gibco,佩斯利,英国),抗生素,巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF;10 ng / mL;Peprotech NJ)。将非贴壁骨髓细胞置于9 cm培养皿中,M-CSF (30 ng/mL)培养3天。冲洗掉非贴壁细胞后,贴壁细胞由骨髓源性巨噬细胞(BMMs)组成。用1 × 10的培养物诱导bmm向破骨细胞分化细胞/在96孔板中或3×M-CSF (30 ng/mL)和核因子κ b受体激活体配体(RANKL;5 ng / mL;研发系统,MN)。
2.5。TRAP染色和活性测定
用抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色观察成熟的破骨细胞,TRAP是破骨细胞分化的生物标志物。简单地说,细胞用10%福尔马林和0.1% Triton X-100固定10分钟,然后用白细胞酸性磷酸酶Kit 387-A试剂盒(Sigma, MO)染色。图像是在配有DP控制器的显微镜下捕获的(奥林巴斯光学,东京,日本)。在显微镜下,在孔内全部区域计数trap阳性破骨细胞的数量。为测定TRAP活性,细胞用10%福尔马林和0.1% Triton X-100固定10分钟。然后加上100μ.L含有50mM酒酸钠和3毫米的柠檬酸盐缓冲液(100mm,pH5)p-硝基苯基磷酸(Sigma)到固定细胞。孵育1 h后,将酶反应混合物转移到含0.1 N NaOH等体积的新板中。用Wallac EnVision HTS微孔板阅读器(Perkin Elmer, MA)在405 nm处测量吸光度。实验分三组进行。
2.6。细胞活力测定
BMMs被悬浮在α.- 达到10%FBS并以密度为96孔板镀细胞/。用M-CSF (30 ng/mL)处理BMM细胞,培养1 ~ 3天。然后根据制造商的协议,使用Cell Counting Kit-8 (Dojindo molecule Technologies, MD)测量细胞活力。用标准曲线将测定的吸光度转换为细胞数。
2.7。实时PCR
选择引物,用在线底漆3设计程序[7].本研究中使用的引物组显示在表中1.根据制造商的协议,用三唑试剂(Invitrogen,NY)分离总RNA。用OMNIScript RT试剂盒(QIAGEN,CA)和1合成第一链cDNA 克总RNA,1 m of oligo-引物,10个单位的RNase抑制剂,RNasin (Promega, WI),根据制造商的协议。采用Stratagene Mx3000P real-time PCR系统和Brilliant SYBR Green Master Mix (Stratagene, CA)进行定量PCR。将第一链cDNA稀释为1:10,按照生产商的方案,在每个反应中加入10 pmol的引物。热循环方案包括3个部分。第一个片段包括在95°C孵育10分钟以激活聚合酶;第二段包括40个循环,94°C for 40 s(变性),53°C for 40 s(退火),72°C for 1 min(延长);第三段为95℃孵育1 min, 55℃孵育30 s, 95℃孵育30 s,生成PCR产物的温度-解离曲线(也称“熔化曲线”)。所有反应均为3个重复,数据用方法 [8].以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)为内标。统计意义由学生的决定t-test,Gapdh-ranalized值。
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2.8。免疫印迹分析
简而言之,细胞均质化并以10,000离心 g下15分钟。收集上清液以分离胞质蛋白。变性的蛋白质上分离的SDS-PAGE凝胶,并转移到PVDF膜(Millipore,CA)。The membrane was then washed with TBST (10 mM Tris-HCl pH 7.5, 150 mM NaCl, and 0.1% Tween 20) and incubated in the blocking solution, TBST with 5% skim milk. The membrane was probed with the indicated primary antibody, washed three times for 30 min, incubated with secondary antibody (Santa Cruz Biotechnology) conjugated to horseradish peroxidase for 2 h, and washed three times for 30 min. The membranes were developed with SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate (Pierce) and signals were detected in the LAS-3000 luminescent image analyzer (Fuji Photo Film Co., Ltd., Japan). Antibodies against NFATc1 and Actin were purchased from Santa Cruz biotechnology (CA). Antibodies against (p)-ERK, (p)-JNK, (p)-p38, (p)-Plc2、ERK, JNK, p38和Plc2取自Cell Signaling Technology。所有抗体在TBST中用1% BSA稀释1:10 00。
2.9。荧光素酶活性测定
人胚胎肾293T细胞被放置在一个24孔的培养皿中,每3个重复。然后用以下报告质粒转染细胞:(1)含有活化t细胞核因子dna结合序列的质粒(100 ng/孔),胞质1 (NFAT)融合到萤火虫荧光素酶序列,(2)含有核因子受体激活因子的质粒(100 ng/孔)κ..B(等级)序列,(3)质粒(3)质粒(20ng /孔)与雷尼拉荧光素酶序列在PGL4载体中。在6小时后,用RANKL(50ng / mL)和发酵的鹿茸提取物共待转染的细胞。48小时后,用裂解缓冲液(Promega,Madison,Wi,USA)裂解转染的细胞,并用双荧光素酶测定系统(Promega)测量荧光素酶活性。荧光素酶活性被标准化为每个样品的Renilla Luciferase活性。
2.10。逆转录病毒的制备与感染
逆转录病毒包装已在前面描述过[9].简而言之,为了分离逆转录病毒颗粒,我们通过PMX-IRES-GFP瞬时转染平台(铂-E逆转录病毒包装细胞系,生态学,细胞Biolabs,Inc。),具有绿色荧光蛋白(GFP)的逆转录病毒载体,和PMX载体具有组成型活性(CA)NFATC1基因。在用Lipofectamine 2000(Invitrogen,NY)转染后48小时,根据制造商的方案从培养基中收集病毒上清液。接下来,在聚苯乙烯存在下与病毒上清液一起温育BMMS(10 μ.g/mL)。以GFP表达量测定感染效率,均大于80%。感染后,M-CSF (30 ng/mL)和RANKL (5 ng/mL)诱导bmm分化4天。
2.11。统计分析
一式三份进行每一个实验和反复三到五次,以确认数据的再现性,并且从一个重复试验之间的结果进行了分析,并在图中示出。与学生进行统计学差异分析t所有定量值均以均数±标准差表示。价值被认为是重要的。
3.结果
3.1.发酵鹿茸提取物抑制rankl诱导的破骨细胞分化
用初级小鼠BMMS的RANKL诱导的骨壳分化模型评价骨核体分化。将发酵鹿茸提取物的作用与非发酵鹿茸提取物的作用进行了比较。我们发现,在BMM分化过程中,鹿茸和发酵的鹿茸提取剂量依赖性抑制捕获阳性多核骨细胞的形成(图1(一)).通过计算捕获阳性骨质体的数量并通过评估陷阱活性来确认发酵鹿茸提取物对破骨细胞分化的抑制作用(图1 (b)和1 (c));以剂量依赖性方式,发酵的鹿茸提取物显着抑制RANKL诱导的捕集阳性骨质体形成和捕集的活化。为了确定发酵鹿茸提取物对Rankl诱导的破骨细胞分化的抑制作用不是由于细胞毒性本身,评估其对细胞活力的影响。在本研究使用的浓度下,发酵鹿茸提取物在BMMs中没有显示出任何细胞毒性(图)1 (d)).
(一种)
(b)
(C)
(d)
3.2.发酵鹿茸提取物抑制rankl诱导的NFATc1表达及其转录活性
通过评估转录因子的表达进一步探索发酵鹿茸提取物对破骨细胞分化的抑制作用。如图所示2(一个),C-FOS和NFATC1的mRNA表达水平受到RANK1强烈诱导,但在骨细胞分化的早期发酵的鹿茸提取物显着抑制NFATC1的诱导。Capeopsin K和DC-Quot的表达水平也用RANKL升高,但是发酵的鹿茸提取物显着抑制这些诱导。此外,通过发酵的鹿茸提取物(数据未显示)也显着抑制RANKL诱导的捕集的mRNA表达。
(一种)
(b)
(C)
Western印迹分析表明,通过发酵的鹿茸提取物完全抑制了NFATC1蛋白的RANKL介导的诱导(图2 (b)).NFATc1-荧光素酶报告活性检测显示,发酵鹿茸提取物剂量依赖性地抑制了rankl介导的NFATc1激活(图)2(c)).这些结果表明,NFATc1的可发酵鹿茸提取物的抗吸收活性有关。
3.3。发酵鹿茸提取物抑制NFATC1诱导的破骨细胞分化
我们假设发酵鹿茸提取物的抗复苏活性可能是由于其潜力完全抑制NFATC1的表达。我们通过用逆转录病毒载体过度表达NFATC1,通过过表达NFATC1来测试该假设。逆转录病毒GFP控制和逆转录病毒组成型活性(CA)NFATC1-GFP的感染率在用发酵的鹿茸提取物处理或未治疗的BMMS(图3(a)).TRAP阳性多核破骨细胞中的两种BMM是显著更丰富的过度表达NFATc1的比与GFP对照处理两种BMM。然而,在发酵鹿茸提取物的存在下,NFATc1的的过表达不能诱导BMM破骨细胞分化(图3(b)).通过计数破骨细胞的数量,证实了发酵鹿茸提取物对nfatc1介导的trap阳性破骨细胞形成的强烈抑制活性(图)3(c))测量陷阱的活动(图3(d)).
(一种)
(b)
(C)
(d)
3.4.发酵鹿茸提取物抑制rankl诱导的PLCγ.2激活
为了深入了解发酵鹿茸提取物阻断nfatc1相关破骨细胞分化过程的机制,我们研究了发酵鹿茸提取物对破骨细胞分化相关信号分子激活的影响。首先,我们考虑了MAP激酶,因为众所周知它们参与破骨细胞分化[10.].如图所示4,Rankl强烈诱导激活ERK,JNK和P38,但是发酵的鹿茸提取物不会抑制这些诱导。接下来,我们专注于PLC的参与2 .活化发酵鹿茸提取物的抗再吸收活性,因为PLC激活可以唤起活化和诱导NFATC1在破骨细胞分化中所需的信号[11.].有趣的是,发酵鹿茸提取物抑制了rankl诱导的PLC磷酸化这些结果表明PLC2-NFAT信号轴可参与发酵鹿茸提取物的抗复苏活性。
4。讨论
有用于降低骨质疏松性骨折的发生率和骨吸收的与抗吸收剂,二膦酸盐等的减少,和骨形成的诱导合成代谢剂,如甲状旁腺激素(PTH)两种主要的治疗策略。PTH是目前可用于刺激骨形成,但它的使用是关于其长期的安全性和成本的担忧限制。因此,抗吸收剂已成为治疗骨质疏松症的治疗主体。但是,二膦酸盐等最常用的抗再吸收剂还携带的副作用,如夹爪的双膦酸盐相关的骨坏死[风险12.]和非典型股骨骨折[13.].因此,对新的抗复膜剂有很强的需求。
在历史上,天然产物产生了各种各样的治疗制剂。一般来说,具有药用特性的健康营养或食品对疾病的长期管理既有效又安全。最近的研究旨在确定能够预防和/或治疗骨质疏松症的天然产品或健康食品,且副作用最小[14.,15.].
由于鹿角具有多种药用和制药特性,鹿角已被公认为传统药物。近年来,多项研究表明鹿茸提取物及其成分具有抗骨质疏松活性。此外,发酵鹿角可增强其成骨活性[1].然而,鹿角的抗复苏活动发酵枯草芽孢杆菌其行动方式尚未阐明。
在本研究中,我们发现鹿茸提取物与发酵枯草芽孢杆菌菌株K-11以剂量依赖性方式显着抑制ranceL诱导的BMMS进入骨细胞的分化。在先前的研究中,鹿鹿茸的氯仿提取物通过抑制RANKL诱导的ERK活化而抑制了骨细胞分化[16.],但在本研究中,将发酵鹿茸提取物抑制PLC的RANKL诱导的磷酸化2,不是地图激酶。
已知转录因子c-Fos和NFATc1在破骨细胞分化所需的基因调控中发挥关键作用。c-Fos转录因子,AP-1家族成员,被认为是破骨细胞分化的关键[17.], NFATc1被证明可以挽救缺乏c-Fos的细胞中的破骨细胞发生[18.- - - - - -20.].此外,AP-1和NFATc1之间的协同激活可能在破骨细胞特异性基因如TRAP和组织蛋白酶K的调控中发挥重要作用[21.].另外,据报道,NFATC1诱导的树突式细胞特异性跨膜蛋白(DC-inch)对破骨细胞融合至关重要[22.- - - - - -24.].在本研究中,发酵鹿茸提取物可显著抑制rankl诱导的NFATc1表达及其转录活性,并可抑制NFATc1诱导的破骨细胞分化。
众所周知,NFATc1的激活需要RANKL-RANK-MAP激酶的组装信令。以前的研究表明,在破骨细胞前体中,RANKL引发了MAP激酶和PLC的激活,这些激活会导致转录因子的激活[10.].在本研究中,我们认为发酵鹿茸提取物可以抑制PLC的信号轴骨壳分化期间的2-NFATC1。这个建议与PLC的调查结果一致2-NFATC1信号轴可以肯定调节小鼠中的RANKL诱导的骨壳分化;在那项研究中,PLC2缺陷小鼠具有骨质疏松表型,并表现出NFATc1表达减少[25.].此外,在本研究中,发酵鹿茸提取物强烈抑制NFATc1介导的trap阳性多核破骨细胞的形成,甚至在过表达构成活性NFATc1的BMMs中。这些结果提示PLC可能参与其中发酵鹿茸提取物抗吸收活性的2-NFAT信号轴。
此外,抑制NFATc1的表达有望减少NFATc1调控的基因的表达。以往的研究表明,NFAT结合位点的近端在nfatc1诱导的组织蛋白酶K基因表达应答RANKL中发挥了重要作用[26.[NFATC1通过上调DC邮票诱导破骨细胞融合[24.].在这项研究中,我们发现发酵的鹿茸提取物抑制了CANCHL诱导的组织蛋白酶K和DC印记的基因表达;这些效果很可能是由于NFATC1表达的抑制作用。
该研究表明,发酵的鹿茸提取物通过降低NFATC1表达和活性强烈抑制骨壳分化。我们的结果表明,这种抑制的机制涉及PLC的灭活2.NFATc1表达下调的结果是组织蛋白酶K和DC-STAMP的转录水平下降,这两个因子分别是骨吸收和细胞融合的关键因素。需要进一步的研究来确定发酵鹿茸提取物中具有抗吸收活性的成分和细节在活的有机体内实验应在将其应用于人类之前进行。我们的结果终于提出了这一点芽孢杆菌-发酵鹿茸提取物可发展为功能性食品或药理制剂,预防和治疗破骨细胞相关疾病,并改善胃肠道活动[27.].
利益冲突
作者声明他们没有利益冲突。
致谢
本工作得到了“食品功能评估计划”根据“食品,林业和渔业部”,韩国共和国,(SI-1205)由知识经济,大韩民国资助。
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