De nouvelles recherches montrent comment la puissance moléculaire de la curcumine protège les cellules osseuses du stress à haute teneur en glucose, répare les mitochondries et stimule les défenses antioxydantes, offrant de l'espoir de lutter contre la perte osseuse liée au diabète.
Étude: La curcumine préserve la santé des os compromise par le diabète en inhibant l'ostéoporose par régulation de la voie de signalisation SIRT3 / FoxO3A. Crédit d'image: Anicka S / Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Rapports scientifiquesles chercheurs ont testé si la curcumine a contrecarré l'ostéoporose diabétique en activant la signalisation Sirtuin-3 (Sirt3) / Forkhead Box O3A (FOXO3A) et le réseau de protéines antioxydantes en aval, y compris le facteur nucléaire érythroïde 2 facteur 2 (NRF2) et sa cible NAD (p) H: le quinone oxydoreductase 1 (NQO1) pour Cobre Stress oxydatif mitochondrial et restaurer la différenciation des ostéoblastes in vitro, avec des gains correspondants dans la microarchitecture osseuse in vivo.
Sommaire
Arrière-plan
Une personne âgée sur deux traitera des os fragiles, et beaucoup vivent également avec le diabète sucré de type 2 (T2DM), ce qui est une combinaison difficile qui augmente le risque de fracture et ralentit la guérison. L'ostéoporose diabétique est entraînée par une hyperglycémie chronique, des espèces d'oxygène réactives élevées (ROS) et une activité ostéoblastique lente, entraînant des chutes, des séjours à l'hôpital et une augmentation des coûts.
Les médicaments d'ostéoporose standard sous-performent souvent dans le T2DM, et peu de traitements fixent directement le dysfonctionnement mitochondrial qui alimente les dommages aux ROS dans les cellules osseuses. Les polyphénols nutritionnels comme la curcumine sont largement utilisés et généralement sûrs, mais leurs actions spécifiques aux os sous hyperglycémie ne sont pas entièrement cartographiées. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour identifier les cibles mitochondriales, confirmer les voies de protection et affiner l'administration pour un avantage réel.
Les auteurs notent également que le mécanisme de la curcumine peut relier la régulation mitochondriale au contrôle épigénétique des gènes ostéogéniques, ajoutant une autre couche thérapeutique potentielle.
À propos de l'étude
Les ostéoblastes de souris (lignée cellulaire MC3T3-E1) ont été cultivés dans un alpha minimum moyen essentiel (α-MEM) avec du sérum bovin fœtal à 10% (FBS) à 37 ° C sous 5% de dioxyde de carbone (CO₂). Pour simuler le T2DM, les cellules ont été exposées à un glucose élevé (25,5 mm) pendant 24 h, puis traitées avec de la curcumine (0, 1, 10, 100 μm) pendant 48 h. La concentration moyenne (10 μM) a montré l'effet protecteur le plus fort, tandis que 1 μM et 100 μM étaient moins efficaces, suggérant un motif dose-réponse en forme de cloche.
La viabilité cellulaire a été mesurée en utilisant le comptage des cellules KIT-8 (CCK-8).
L'ultrastructure mitochondriale a été évaluée par microscopie électronique à transmission (TEM) et potentiel de la membrane mitochondriale par 5,5 ', 6,6′-tétrachloro-1,1', 3,3′-tétraéthylbenzimidazolylcarbocyanine iodure (JC-1) cytométrie. Les ROS intracellulaires ont été quantifiés avec du diacétate de 2 ', 7′-dichlorofluorescine (DCFH-DA). Le malondialdéhyde (MDA), la superoxyde dismutase 2 (SOD2) et le glutathion (GSH) ont été déterminés à l'aide de kits commerciaux.
Les analyses de protéines (SIRT3, FoxO3A, NRF2 et NQO1), le facteur de facteur nucléaire érythroïde 2 (NRF2), la NADPH oxydase 2 (NOX2) ont été réalisées par buffer Western Blot après lyse avec bicale de bicale (RIPA), séparation via le bicale Électrophorèse du gel sulfate-polyacrylamide (SDS-PAGE) et transfert vers des membranes de difluorure de polyvinylidène (PVDF); Le blocage et la solution saline tamponnés avec des procédures Tween (TBST) ont suivi la pratique standard.
Le knockdown stable SIRT3 a été généré par l'ARN en épingle à cheveux courts lentiviraux (shRNA) et vérifié par Western blot. La différenciation ostéogénique a été évaluée par la coloration alcaline phosphatase (ALP) et Alizarin Red S. In vivo, les rats mâles Sprague-Dawley ont reçu un régime riche en gras / glucose, de la streptozotocine (STZ; 30 mg / kg) et de la curcumine intrapéritonéale (10 ou 50 mg / kg); La microarchitecture osseuse a été évaluée par tomographie micro-composée (μCT) et histologie.
Résultats de l'étude
Une viabilité MC3T3-E1 à grande taille en glucose, la curcumine à 10 μM a ramené la survie vers la normale; 1 μm et 100 μM avaient un effet limité, donc 10 μM a été utilisé pour les suivis. L'apoptose suivie avec ces changements: le lymphome à cellules B de la caspase-3 et le lymphome B (BCL-2) clivés est tombé sous un haut glucose, et la curcumine a renversé les deux signaux dans une direction protectrice.
La microscopie électronique a montré des mitochondries infermées et perturbées de Cristae après un haut glucose, tandis que le traitement de la curcumine a préservé une morphologie plus normale. Les données de JC-1 ont fait écho à ces résultats: le potentiel de la membrane mitochondriale a chuté avec un glucose élevé mais partiellement récupéré après exposition à la curcumine.
L'équilibre redox s'est également amélioré. Le glucose élevé a poussé ROS et MDA vers le haut et déprimé les défenses endogènes. La curcumine a abaissé le ROS, réduit le MDA et augmenté SOD2 et GSH vers les niveaux de contrôle, preuve d'un état oxydatif plus sain. Au niveau de signalisation, Sirt3, FoxO3A, NRF2 et NQO1 et NOX2 supprimés en glucose élevé, élevés en glucose, Foxo3a, Nrf2 et NQO1 et Nox2; La curcumine a restauré ces protéines vers la ligne de base, conformément à la réengagement de la désacétylation mitochondriale et des programmes antioxydants.
Faire tomber SIRT3 a supprimé le bénéfice. Avec SIRT3 au silence, la curcumine n'a plus aidé: la viabilité est tombée, le potentiel de la membrane mitochondriale a chuté et FoxO3A, NRF2 et NQO1 ont diminué par rapport à la condition de curcumine élevée en glucose et en curcumine. Cette perte de protection identifie SIRT3 comme le conducteur en amont reliant la curcumine aux effets antioxydants et cytoprotecteurs.
Fonctionnellement, la différenciation ostéogénique a emboîté le pas. Une maturation émoussée élevée en glucose, mais la curcumine a rétabli la coloration de l'ALP, augmenté les nodules S-positifs à l'alizarine et augmentation de l'ostéoprotégerine (OPG) et l'ostéocalcine (OCN). Chaque gain a été atténué par le knockdown SIRT3, liant le sauvetage à l'axe SIRT3 / FOXO3A et sa signalisation antioxydante en aval plutôt que par des effets non spécifiques. En bref, la curcumine a stabilisé les mitochondries, amélioré le ton redox, réduit l'apoptose et permis aux ostéoblastes de se déplacer vers la minéralisation malgré l'hyperglycémie.
Les données animales correspondaient au travail cellulaire. Le schéma STZ plus-Diet a produit une hyperglycémie et une perte de poids modeste, confirmant un état de type T2DM. Les rats diabétiques non traités ont montré des trabécules clairsemées, minces et une architecture dégradée. La curcumine (10 ou 50 mg / kg) a amélioré les mesures μCT, avec des réseaux trabéculaires plus denses et une densité osseuse apparente plus élevée; Les sections semblaient en meilleure santé.
L'immunohistochimie a montré un SIRT3 et Nrf2 plus élevés dans l'os après la curcumine, compatible avec la réactivation mitochondriale et antioxydante in vivo. Ces augmentations ont été dépendantes de la dose, avec une curcumine plus élevée produisant de plus grands changements d'expression des protéines. Dans un contexte où les thérapies standard sont souvent en retard, ces victoires cellulaires traduites en gains au niveau des tissus.
Conclusions
La curcumine a protégé les ostéoblastes et les os dans les modèles diabétiques-ostéoporose en atténuant le stress oxydatif mitochondrial, en préservant le potentiel membranaire et en favorisant la différenciation ostéogénique. L'effet nécessitait l'activation de SIRT3 et la signalisation FoxO3A, coïncidait avec des défenses dépendantes de Nrf2 plus fortes (y compris NQO1), et a disparu avec le silençage SIRT3.
Chez le rat avec une condition de type T2DM, la curcumine a amélioré la microarchitecture trabéculaire sur μCT et les indicateurs de densité osseuse élevées en parallèle avec une expression accrue de SIRT3 et Nrf2 dans le tissu osseux.
Ces résultats mettent en évidence l'axe SIRT3 / FOXO3A en tant que cible thérapeutique, soulignent sa coordination avec les réponses antioxydantes induites par Nrf2, et soutiennent la curcumine en tant que complément pratique et à faible coût pour la fragilité osseuse liée au diabète, méritant des études de translation pour affiner la dose, le calendrier et la sécurité à long terme chez l'homme.
Les auteurs positionnent également la curcumine aux côtés d'autres composés naturels comme la mélatonine, l'extrait d'arachide et le géranium qui ciblent les voies redox mitochondriales, mais notent que sa double action mitochondriale-épigénétique peut offrir un profil protecteur plus large.
