Étude du mécanisme de la curcumine dans la protection de la fonction des ostéoblastes par le biais du stress antioxydant
L'ostéoporose est l'une des maladies dégénératives des os les plus courantes, caractérisée par une faible masse osseuse, des modifications de la microstructure osseuse et un risque accru de fractures, qui affectent gravement la vie des personnes âgées, en particulier des femmes ménopausées. Les ostéoblastes sont responsables de la formation osseuse, tandis que les ostéoclastes participent à la résorption osseuse. La base pathologique et physiologique de l'ostéoporose est une augmentation de l'absorption par les ostéoclastes, tandis que le dysfonctionnement des ostéoblastes entraîne une réduction de la formation osseuse et une perte osseuse nette. La recherche a montré que le stress oxydatif est un facteur pathogène clé de l'ostéoporose, et que le dysfonctionnement des ostéoblastes causé par une oxydation excessive entraînant un déficit de l'ostéogenèse est une cause importante de la perte osseuse nette dans le développement de l'ostéoporose. Le stress oxydatif inhibe non seulement la différenciation et la prolifération des ostéoblastes, mais induit également la mort cellulaire. Par conséquent, la réduction du stress oxydatif par une intervention médicamenteuse peut contribuer à protéger la fonction des ostéoblastes et à réduire leur mort, ce qui a un certain effet sur l'amélioration de l'ostéoporose.
La curcumine (Cur) est une substance jaune présente dans le rhizome du curcuma, qui a des effets anti-inflammatoires, antioxydants, antibactériens et anticancéreux. Elle est souvent utilisée comme épice et comme herbe puissante. Selon Li et al, le prétraitement au Cur réduit l'apoptose des ostéoblastes et maintient leur fonction de différenciation en éliminant l'effet inhibiteur des espèces réactives de l'oxygène (ROS) sur la voie de signalisation GSK3 β - Nrf2. En outre, le liposome Cur libéré par l'échafaudage imprimé en 3D présente une cytotoxicité significative contre les cellules d'ostéosarcome (cancer des os) in vitro, mais favorise la survie et la prolifération des ostéoblastes (cellules osseuses saines). Cependant, l'effet du Cur sur la prolifération des ostéoblastes en cas de stress oxydatif et son mécanisme de régulation sur le système redox des ostéoblastes ne sont pas encore clairs. Cette étude a donc utilisé du peroxyde d'hydrogène (H2O2) pour induire un stress oxydatif et construire un modèle de déficience fonctionnelle des ostéoblastes. En observant les effets régulateurs de Cur sur l'activité cellulaire, la prolifération, la différenciation et le système redox, le mécanisme par lequel Cur protège la fonction des ostéoblastes en cas de stress oxydatif a été élucidé.

Les lésions dues au stress oxydatif sont l'une des principales pathologies de l'ostéoporose et/ou de l'ostéonécrose, et l'ajout de H2O2 au milieu de culture pour induire un dysfonctionnement des ostéoblastes est un modèle cellulaire établi qui simule l'ostéoporose. H2O2 est une espèce réactive de l'oxygène (ROS) commune avec une longue demi-vie et une pénétration facile de diverses membranes plasmiques, qui peut induire une oxydation importante des lipides, des dommages aux protéines et une fragmentation de l'ADN, conduisant finalement à la mort cellulaire et à une déficience fonctionnelle. Dans cette étude, le H2O2 a été utilisé pour traiter des ostéoblastes primaires de rats, ce qui a entraîné une diminution de l'activité cellulaire, du taux de prolifération et du taux de différenciation, accompagnée d'un déséquilibre entre l'oxydation et la réduction, indiquant la construction réussie d'un modèle de lésion par stress oxydatif des ostéoblastes.
Actuellement, les médicaments utilisés pour traiter l'ostéoporose comprennent principalement les bisphosphonates, l'hormonothérapie, les modulateurs sélectifs des récepteurs des œstrogènes, la calcitonine, le dénosumab, les suppléments de calcium et de vitamine D. Récemment, des médicaments métaboliques synthétiques tels que le tériparatide, le ranélate de strontium et le Romuximab ont été mis sur le marché. Une étude de méta-analyse en réseau a montré que les différents médicaments ont des effets thérapeutiques différents sur l'ostéoporose dans les différentes parties du corps. En outre, les problèmes de sécurité et les effets secondaires indésirables de certains médicaments doivent également être pris au sérieux. C'est pourquoi les chercheurs examinent l'efficacité des médicaments naturels afin de trouver des traitements efficaces et à faible effet secondaire pour l'ostéoporose. À l'heure actuelle, la recherche a révélé que les antioxydants naturels tels que le cur, le resvératrol, le camélia, etc. peuvent constituer des stratégies de traitement alternatives plus sûres et plus efficaces. Toutefois, le mécanisme par lequel le Cur améliore l'ostéoporose n'est pas entièrement compris. Cette étude vise donc à explorer le mécanisme par lequel le Cur protège les ostéoblastes contre les dommages causés par le stress oxydatif du point de vue des voies d'oxydoréduction et de signalisation. Nos données expérimentales montrent que le Cur, à différentes concentrations, peut inhiber l'oxydation excessive médiée par H2O2 et favoriser la prolifération des ostéoblastes en cas de stress, ce qui indique une large gamme de concentrations sûres et efficaces pour ses effets pharmacologiques.
La capacité antioxydante des tissus cellulaires dépend de l'élimination des ROS par leur système antioxydant endogène. Cependant, dans des conditions pathologiques, l'affaiblissement de la capacité d'élimination des tissus cellulaires entraîne des dommages oxydatifs aux composants cellulaires et des troubles fonctionnels. Dans le modèle de dommages oxydatifs des ostéoblastes, une diminution des niveaux de T-AOC et de SOD indique un affaiblissement de la capacité antioxydante de la cellule, tandis qu'une augmentation des niveaux de MDA suggère une oxydation excessive des composants lipidiques de la cellule. Après une intervention avec un gradient de concentration de Cur, il y a eu une amélioration du déséquilibre redox. Ces résultats suggèrent que le Cur peut directement neutraliser les ROS grâce à ses propres groupes réducteurs et indirectement éliminer les ROS en régulant l'activité des enzymes antioxydantes endogènes telles que la SOD. Le stress oxydatif provoque également des dommages tissulaires et cellulaires en activant la MAPK p38, et le niveau de phosphorylation de la MAPK p38 représente son état d'activation. Les résultats du Western blotting ont montré que différentes concentrations de Cur pouvaient inhiber la phosphorylation de p38 MAPK médiée par H2O2, ce qui suggère que l'effet inhibiteur de Cur sur l'activation de p38 MAPK peut être impliqué dans son mécanisme de protection contre les dommages oxydatifs dans les ostéoblastes. Cependant, en raison du déséquilibre des systèmes antioxydants endogènes de différents types, les types de ROS produits varient, ce qui entraîne des effets différents sur la survie, la mort et la fonction des cellules. Nous explorerons plus avant les mécanismes de régulation redox de l'ostéoporose dans le cadre de nos futures recherches.
Cette étude a également révélé que le Cur peut améliorer l'inhibition de H2O2 sur la fonction de différenciation des ostéoblastes, manifestée par une augmentation des nodules de calcium minéralisés et une activité ALP élevée, ce qui est cohérent avec la recherche rapportée par Li et al. L'amélioration de la capacité de différenciation ostéogénique après le prétraitement au Cur peut être liée à l'augmentation de la prolifération cellulaire et de l'activité ALP. Cependant, le Cur à une concentration de 10 μ oml/L n'a pas montré de promotion significative de la différenciation osseuse, ce qui suggère que le maintien d'une bonne activité cellulaire et d'une bonne capacité de prolifération peut être plus bénéfique pour la fonction de différenciation des ostéoblastes. En outre, les ROS, en tant que molécule de signalisation, jouent également leurs fonctions physiologiques, et une activité antioxydante excessive peut en fait être préjudiciable à la fonction normale des cellules. Bien que le prétraitement avec 10 μ oml/L de Cur puisse inhiber efficacement la peroxydation lipidique, son effet protecteur sur le système antioxydant endogène n'est pas aussi important que le Cur à faible concentration. Par conséquent, lorsque le Cur est appliqué aux niveaux animal et humain, le dosage approprié doit être contrôlé. Il a été confirmé que la voie de signalisation Wnt joue un rôle régulateur positif dans le processus de différenciation ostéogénique. Un excès de ROS peut favoriser la transcription de gènes clés dans la voie Wnt/β - caténine à réguler par FoxO, inhibant finalement la prolifération, la différenciation et la minéralisation des ostéoblastes, ce qui conduit à l'ostéoporose. Nous avons exploré plus avant le mécanisme possible par lequel Cur protège la fonction de différenciation des ostéoblastes par Western blotting, et nous avons découvert que Cur peut inverser la régulation à la baisse de l'expression de Wnt5a et β - caténine médiée par H2O2, ce qui indique que Cur peut promouvoir la prolifération, la différenciation et la minéralisation des ostéoblastes en cas de stress oxydatif en régulant la voie de signalisation Wnt/β - caténine.
En résumé, cette étude a utilisé un gradient de concentration de Cur pour prétraiter les ostéoblastes de rats, a observé son effet d'amélioration sur le dysfonctionnement des ostéoblastes induit par le stress oxydatif et a élucidé de manière préliminaire son mécanisme d'action. À l'avenir, d'autres recherches fondamentales et cliniques sur l'application de composés naturels tels que le Cur sont nécessaires pour fournir une base théorique au développement de stratégies de traitement de l'ostéoporose sûres et efficaces. En outre, le dosage, la méthode d'administration, le métabolisme du médicament et l'évaluation de l'efficacité du Cur sont également des questions scientifiques qui méritent d'être explorées.