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Cell Metab | 华中科技大学李锋宋科翰开发一种可抑制破骨细胞骨吸收的新型Nrf2激动剂

时间:2026-01-01 19:30:14
Cell Metab | 华中科技大学李锋宋科翰开发一种可抑制破骨细胞骨吸收的新型Nrf2激动剂
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华中科技大学李锋/宋科翰团队开发的新型Nrf2激动剂bitopertin,可通过激活Nrf2抑制破骨细胞分化,改善卵巢切除术诱导的骨质疏松症,其作用机制涉及铁-鸟氨酸代谢轴,且安全性优于现有临床Nrf2激活剂。研究背景与问题提出骨质疏松症的病理机制:绝经后骨质疏松症由雌激素缺乏导致破骨细胞过度活化,引发骨密度(BMD)降低,增加髋部或椎体脆性骨折风险,造成严重社会经济负担。现有治疗策略的局限性:双膦酸盐化合物是主流治疗药物,但严重不良反应和较差依从性导致治疗不足,需开发新靶点。Nrf2激活剂的潜力与挑战:Nrf2的作用:氧化还原相关转录因子,激活后可抑制破骨细胞分化,改善骨质疏松症。非胁迫条件下,Nrf2被Keap1隔离在细胞质中并被泛素化降解;氧化应激时,Nrf2与Keap1分离并易位至细胞核,激活细胞保护基因。现有激活剂的缺陷:多数为亲电性和间接激活剂,通过共价靶向Keap1中的半胱氨酸151发挥作用,但易与其他蛋白质半胱氨酸残基相互作用,导致“脱靶”和毒性作用,且临床试验中不良事件发生率高。直接Nrf2激活剂分子较大,难以进入中枢神经系统,目前尚无临床批准的直接激活剂。(Credit: Cell Metabolism)研究发现与核心成果Bitopertin的筛选与验证:药物背景:Bitopertin是一种口服、临床阶段的甘氨酸转运蛋白1(GlyT1)抑制剂,最初用于治疗精神分裂症,后被FDA授予孤儿药资格用于治疗红细胞生成性卟啉原症(EPP)。关键发现:研究通过实验发现,bitopertin(而非甘氨酸补充剂)可通过激活Nrf2改善卵巢切除术(OVX)诱导的骨质疏松症。作用机制:直接抑制Keap1-Nrf2相互作用:Bitopertin与Keap1的Kelch结构域相互作用,减少Keap1-Nrf2结合,从而降低Nrf2的泛素化和降解,使其在细胞核中积累并激活下游基因表达。铁-鸟氨酸代谢轴的调控:铁水平调节:Nrf2转录激活铁转运蛋白编码基因Slc40a1,降低破骨细胞内铁水平。鸟氨酸代谢影响:Nrf2缺失或补铁会上调鸟氨酸代谢酶Odc1,降低鸟氨酸水平,从而促进破骨细胞分化;而bitopertin通过激活Nrf2维持鸟氨酸水平,抑制破骨细胞分化。安全性优势:在小鼠和人类受试者中,bitopertin与更少的不良事件相关,安全性优于现有临床批准的Nrf2激活剂(如延胡索酸二甲酯和omaveloxolone)。研究意义与潜在应用治疗骨质疏松症的新策略:Bitopertin通过激活Nrf2抑制破骨细胞分化,为骨质疏松症提供了新的治疗靶点,尤其适用于对双膦酸盐不耐受或依从性差的患者。分子机制的深入阐明:研究揭示了Nrf2在破骨细胞中的新作用机制,即通过铁-鸟氨酸代谢轴调控破骨细胞分化,丰富了Nrf2信号通路在骨代谢领域的认知。药物再利用的潜力:Bitopertin作为已进入临床阶段的药物,其安全性和有效性已部分验证,可加速其在骨质疏松症治疗中的临床转化。未来研究方向临床验证:需进一步开展临床试验,评估bitopertin在骨质疏松症患者中的疗效和长期安全性。机制深化:探索铁-鸟氨酸代谢轴在其他骨代谢疾病中的作用,以及Nrf2与其他信号通路的交互调控。药物优化:基于bitopertin的结构开发更高效、低毒的Nrf2激活剂,或探索联合用药策略以增强疗效。
时间:2026-01-01 19:30:21
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