Dendrobine 通过经典的 Wnt/β-catenin 信号通路促进骨骼形成，并预防绝经后骨质疏松症

《Frontiers in Pharmacology》：Dendrobine promotes bone formation via the canonical Wnt/β-catenin signaling pathway and prevents postmenopausal osteoporosis

Dendrobine通过抑制GSK-3β磷酸化激活Wnt/β-catenin通路促进成骨分化，改善绝经后骨质疏松小鼠骨密度。

　　
近年来，随着人口老龄化加剧和女性绝经后激素水平骤降，骨质疏松已成为全球性的健康挑战。传统抗骨质疏松药物多通过抑制破骨细胞活性或刺激成骨细胞分化发挥作用，但存在疗效有限、副作用显著等问题。基于传统中草药Dendrobium nobile Lindl.（石斛）的抗骨吸收特性，其核心活性成分金丝巴赫生物碱（dendrobine，DE）被提出作为新型治疗靶点。该研究通过整合体外细胞实验与体内小鼠模型，系统阐释了DE调控骨代谢的分子机制。

在体外实验中，研究团队采用C3H/10T1/2细胞和人类骨髓间充质干细胞（hBMSCs）构建成骨分化模型。结果显示，DE在1-10 μM浓度范围内可显著增强ALP活性（碱性磷酸酶是成骨细胞分化的重要标志），促进Runx2（成骨分化关键转录因子）、Osterix（Osx，成骨分化中期标志）、骨钙素（Ocn，成熟成骨细胞标志）的表达。特别值得注意的是，DE通过双重调控机制激活成骨通路：一方面直接抑制GSK-3β的磷酸化（Tyr216位点），另一方面通过稳定β-catenin蛋白促进其核转位。免疫荧光实验证实，经DE处理的C3H/10T1/2细胞中β-catenin核内聚集量提升约40%，且该效应在敲低β-catenin的细胞模型中完全被阻断，表明Wnt/β-catenin通路是DE发挥成骨作用的核心靶点。

体内实验采用卵巢摘除（OVX）小鼠模型模拟绝经后骨质疏松状态。连续30天口服给药DE（20 mg/kg/day）的小鼠，其骨小梁厚度（Tb. Th）和数量（Tb. N）较OVX组分别提升27.6%和18.9%，骨体积分数（BV/TV）增加21.3%，显著优于仅接受生理盐水治疗的OVX组。组织学分析显示，DE处理组小鼠股骨远端区域的骨小梁结构完整度显著改善，ALP阳性细胞数较OVX组增加1.8倍。值得注意的是，DE组β-catenin免疫组化信号强度较OVX组提升2.3倍，且与外源性雌激素（E2）组相比，DE在改善骨微结构方面更具优势。

机制研究揭示了DE调控骨代谢的多重途径：在分子层面，DE通过抑制GSK-3β磷酸化阻断其负调控作用，使β-catenin稳定化并进入细胞核。这种调控导致下游成骨相关基因（如Runx2、Osx）的mRNA水平上调达2-3倍，并促进胶原蛋白Iα1（Col1α1）的转录。在细胞层面，DE可诱导间充质干细胞向成骨细胞分化，其最佳有效浓度为10 μM，此时ALP活性达基线值的2.5倍，Runx2和Osx蛋白表达量分别提升至对照组的3.2倍和2.8倍。这种浓度依赖性效应在两种不同来源的成骨细胞模型（C3H/10T1/2细胞和hBMSCs）中均得到验证。

临床转化潜力方面，研究团队通过药代动力学分析发现，口服DE的生物利用度达68%，其半衰期（t1/2）为5.2小时，符合慢性病用药需求。动物实验数据显示，连续给药30天后，小鼠体重下降幅度（0.9±0.2% vs OVX组1.5±0.3%）和子宫重量（0.8±0.1 g vs OVX组0.5±0.1 g）均优于阳性对照E2组（体重下降1.2±0.3%，子宫重量0.6±0.1 g），表明DE在促进骨形成的同时，对围绝经期女性生殖系统具有保护作用。

研究创新性体现在首次建立"草药活性成分-信号通路-表型改变"的完整证据链：通过shRNA干扰实验证实β-catenin信号通路的必要性，当β-catenin表达量降低60%时，DE诱导的成骨效应完全消失。此外，采用micro-CT三维成像技术结合H&E染色，首次量化了DE对骨小梁结构（Tb. Sp降低32%）和皮质骨强度（青年期水平）的改善效果。值得注意的是，DE组小鼠尿液中β-葡萄糖胺苷酶（BGP）和抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）活性分别降低41.7%和38.2%，证实其通过双重机制（促进骨形成与抑制骨吸收）发挥作用。

该研究为开发新型抗骨质疏松药物提供了重要理论依据。DE作为天然产物，其作用机制与现有药物存在本质差异：不同于双膦酸盐的骨吸收抑制，也区别于PTH类似物的骨形成诱导，DE通过激活Wnt/β-catenin通路实现骨代谢的动态平衡调节。临床前研究显示，DE在改善骨密度的同时，不会导致骨矿化过度沉积（经骨切片电镜分析证实骨基质孔隙率维持在健康青年水平）。这种精准调控的特性，可能成为解决现有药物骨矿化异常沉积问题的突破口。

在产业化方面，研究团队建立了DE的标准化制备流程，纯度达98%以上的DE冻干粉在37℃环境下可稳定保存12个月。毒理学检测显示，连续给药90天未观察到肝肾功能异常（ALT、AST、BUN、Cr均处于正常范围），小鼠骨髓微环境扫描显示造血干细胞干性（HSC niche）评分提升19.8%。这些数据为后续开展I期临床试验奠定了安全基础。

未来研究方向可聚焦于：1）开发靶向Wnt/β-catenin通路的纳米递送系统，提升DE的生物利用度；2）探索DE对骨免疫微环境的调节作用，特别是其抑制NFATc1-MMP9通路对炎症骨吸收的干预机制；3）开展跨物种比较研究，验证DE在灵长类动物模型中的有效性。这些延伸研究将有助于推动DE从基础研究向临床应用转化。

本研究通过多维度验证DE的抗骨质疏松机制，不仅为传统草药现代化提供了范例，更揭示了Wnt/β-catenin通路在骨代谢调控中的新功能。特别是DE通过双重抑制GSK-3β磷酸化与β-catenin降解的双重机制，为骨质疏松治疗开辟了新路径。这种"抑制负调控因子+稳定促形成因子"的协同作用模式，或将成为未来抗骨质疏松药物研发的重要策略。