曲格列汀(trelagliptin)对骨质疏松症的治疗意义

　　骨质疏松症是一种与衰老相关的骨代谢疾病，正在影响全球数百万人。成骨细胞分化的失调过程与骨质疏松症的进展有关。曲格列汀（trelagliptin）是 DPP-4 的长效抑制剂，用于治疗 2 型糖尿病。然而，尚不清楚曲格列汀是否对成骨细胞分化具有有益作用。有趣的是，我们发现用曲格列汀处理增强了分化并促进了 MC3T3-E1 细胞的矿化。首先，曲格列汀增加碱性磷酸酶（ALP）的活性并促进成骨细胞钙沉积。此外，曲格列汀治疗可上调 ALP、骨钙素 (OCN)、骨桥蛋白 (OPN) 和骨形态发生蛋白-2 (BMP-2)。值得注意的是，曲格列汀增加了 RUNX2，成骨细胞分化的主要调节因子。从机制上讲，曲格列汀（trelagliptin）上调 p-AMPKα 的水平。用化合物 C 阻断 AMPK 消除了曲格列汀在 RUNX2 和成骨细胞分化中的作用，表明 AMPK 的参与。我们的研究结果表明，曲格列汀可能具有治疗骨质疏松症的潜力。

　　Runx2 由 1 个 Runt 结构域、1 个转录抑制区、1 个核定位信号区和 3 个转录激活区组成。Runt 结构域通过与成骨细胞的顺式作用元件结合来启动成骨细胞相关基因的表达。成骨细胞的分化和增殖受多种转录因子的调控，如亮氨酸拉链蛋白、锌指蛋白等。Runx2 不仅在 BMSCs 分化为成骨细胞的过程中起重要作用，而且还促进成骨细胞的成熟过程，Otto和 Komori 报道 Runx2-/-老鼠出生后很虚弱。ALP染色和X射线分析结果显示Runx2-/-小鼠股骨中完全没有钙化组织。此外，在 Runx2-/-小鼠的头骨和股骨中，发现成骨细胞早期重要的生物标志物 Col1α1 未表达，表明 Runx2 在膜内骨化和软骨内骨化中起着不可或缺的作用。trelagliptin 对 Runx2-/-小鼠的骨骼进行了茜素红和阿尔辛蓝染色。观察到代表软骨的蓝色染色，表明骨骼主要由软骨组成。然而，没有观察到代表钙化组织的红色染色。Runx2 也被认为是调控 BMSCs 成骨分化的重要靶基因。Byers 报道，在上调大鼠 BMSCs 中 Runx2 的表达后，发现成骨分化能力显着提高。在将 Runx2 过表达的 BMSC 转移到三维支架上后，观察到更多的 Col1 和钙结节。在本研究中，我们首先发现曲格列汀处理显着促进了 MC3T3-E1 细胞的分化，并通过活化的 ALP 和增加的钙结节进行了验证。此外，成骨细胞分化的生物标志物 ALP、OCN、OPN 和 BMP-2 的表达，发现通过用曲格列汀处理大大上调，表明曲格列汀对成骨细胞分化的诱导作用。然而，我们的数据表明单独使用曲格列汀对成骨细胞分化标志物ALP、OCN、OPN 和 BMP-2的表达没有任何影响当细胞在基础生长培养基中生长时（补充图 1），表明成骨培养基中的可溶性成骨因子是调节曲格列汀对成骨分化所必需的。同时，还发现通过引入曲格列汀，在 MC3T3-E1 细胞中 Runx2 显着上调，表明曲格列汀（trelagliptin）可能对从 BMSCs 到成骨细胞的差异加工和成骨细胞的成熟过程发挥有希望的积极作用。然而，我们未来的工作将提供更多证据来验证曲格列汀对骨质疏松症的治疗效果，包括在绝经后骨质疏松症动物模型中评估曲格列汀的特性。

　　AMPK 由 α、β 和 γ 亚基组成，其激活启动分解代谢途径并关闭合成代谢途径。Kanazawa报道了 5-Aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleotide (AICAR) 通过激活 AMPK 诱导 MC3T3-E1 细胞分化。成骨细胞内自分泌或旁分泌途径的矿化也可以由 I 型脂联素受体和 AMPK 信号通路诱导。Lee 发现，化合物 C 可以阻断 BMP 诱导的成骨细胞分化，伴随着成骨标记基因的下调，包括Runx2、Osx和Ocn。乙酰辅酶A羧化酶（ACC）是AMPK的重要下游酶，参与骨代谢的调节。在这里，我们报告了通过引入曲格列汀在 MC3T3-E1 细胞中显着激活 AMPK/ACC 信号通路，表明曲格列汀对 AMPK/ACC 信号通路介导的骨代谢具有调节作用。我们进一步将AMPK抑制剂化合物C引入实验系统，发现曲格列汀（trelagliptin）对Runx2表达和MC3T3-E1细胞分化的影响均被化合物C阻断，表明曲格列汀通过介导成骨细胞分化AMPK/ACC 信号通路。在我们未来的工作中，将研究曲格列汀的具体靶点，以更好地了解曲格列汀对 AMPK/ACC 信号通路的调节作用，以及曲格列汀对骨质疏松症的治疗作用。

　　结论：

　　总之，我们的数据表明，长效 DPP-4 抑制剂曲格列汀（trelagliptin）通过激活 AMPK/ACC 信号通路上调转录调节因子 Runx2 来刺激成骨细胞分化。这一证据表明曲格列汀（trelagliptin）具有调节骨代谢的潜在作用，并且在调节糖尿病相关的骨质疏松症方面具有治疗潜力。微信扫描下方二维码了解更多：