이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

리뷰 논문

골다공증 치료를 위한 전통 중의학의 자가포식 개입 연구 진척

436 조회수

DOI:

10.3791/70061

2026년 2월 27일

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

골다공증은 골세포/결핵 불균형과 자가포식 장애를 포함합니다. 리뷰는 자가포식의 조절 장애를 골 손실과 연결시키며, PI3K/AKT/mTOR, AMPK/mTOR, PINK1/Parkin 경로를 통한 TCM 다중 표적 이점을 강조합니다.

초록

골다공증은 흔하고 발생률이 높은 골 질환으로, 낮은 골밀도와 뼈 미세구조의 열화가 특징입니다. 발병 기전은 복잡하며, 골세포와 절반세포 기능의 불균형이 핵심 요소이고 비정상적인 자가포식도 주요 병원성 인자로 작용합니다. 본 논문은 골다공증과 자가포식의 병리학적 기전 간의 내재적 연관성을 탐구합니다. 이 연구는 골대사 불균형의 증상을 포괄적으로 개괄하고, 자가포식이 골 대사에서 정상적으로 수행하는 생리적 역할을 해석하며, 골다공증에서 자가포식의 비정상적인 변화와 기전을 탐구합니다. 더 나아가, 이 논문은 PI3K/AKT/mTOR, AMPK/mTOR, PINK1/Parkin 신호 전달 경로를 포함한 자가포식 관련 경로를 표적으로 삼아 전통 중의학(TCM)으로 골다공증 치료의 최첨단 연구 진전을 중점적으로 다룹니다. 이 연구는 다표적·다경로 중재에서 TCM의 독특한 장점을 강조하고, 향후 연구 방향을 명확히 하며, TCM을 통한 골다공증 예방 및 치료를 위한 보다 포괄적이고 체계적인 전략을 수립하는 것을 목표로 합니다.

서론

골다공증(OP)은 전 세계적으로 2억 명 이상의 사람들에게 영향을 미치는 광범위한 보건 위기로 부상했습니다. 전신적인 골량 손상과 미세구조 악화가 특징인 이 '조용한 전염병'은 골격의 취약성을 극적으로 증가시켜 골절에 취약하게 만들고, 이는 의료 시스템에 엄청난 부담을 주고 환자의 삶의 질을 크게 저하시킵니다 1,2. 전 세계 인구가 고령화됨에 따라 OP 관련 골절 발생률이 기하급수적으로 증가할 것으로 예상되며, 이는 그 분자적 기초에 대한 더 깊은 이해와 보다 정교한 치료 개입 개발이 필요합니다.

생리학적으로 골격의 완전성은 골세포에 의한 뼈 형성과 파골세포에 의한 골 흡수 사이의 역동적 균형인 뼈 항상성의 엄격한 유지에 의존합니다. 단일유전자 질환과 달리, OP는 이 조골세포-아세포 결합의 수렴적 교란에서 발생합니다. 이 복잡한 조절 네트워크 내에서 자가포식은 중심적인 '저항기' 또는 세포 품질 관리 메커니즘 역할을 합니다. 이 진화적으로 보존된 이화작용 회로는 손상된 소기관과 단백질을 재활용하여 골세포의 생존력과 기능을 유지하는 데 필수적입니다. 하지만 이 미묘한 균형은 쉽게 깨지며; 연령에 따른 자가포식 플럭스의 감소는 산화 스트레스를 증폭시키고 염증성 연쇄반응을 유발하여 대사 척도를 순골 손실 3,4,5,6 쪽으로 기울일 수 있습니다. 따라서 조절 장애된 자가포식은 단순한 방관자가 아니라 골대사 질환의 발병 기전에서 중요한 원인입니다.

현재 OP의 약리학적 환경은 서양 의학이 주도하며, 비스포스포네이트와 생물학적 억제제 같은 약물을 활용하고 있습니다. 이러한 중재는 뼈 재형성에서 특정 림프절을 효과적으로 표적으로 삼지만, 효과가 정체되거나 질병의 전신적 복잡성을 해결하지 못할 수 있는 '단일 표적' 접근법 등 제한과 연관되는 경우가 많습니다. 이러한 치료적 격차는 뼈 대사를 전체적으로 조절할 수 있는 복잡한 신호 전달 네트워크를 조절할 수 있는 전략의 긴급한 필요성을 강조합니다. 이런 맥락에서 전통 중의학(TCM)은 매력적인 대안적 패러다임을 제시합니다. 합성 약물의 환원주의적 접근법과 달리, TCM 제형은 다성분, 다중 표적 다면형성을 지니고 있어 차세대 OP 치료제를 위한 합리적이고 시스템 수준의 개입으로 자리매김합니다. 새로운 증거는 TCM 제형이 여러 자가포식 허브, 특히 PI3K/AKT/mTOR, AMPK/mTOR, PINK1/Parkin 신호 전달 경로를 조절하여 동시에 골세포 분화를 회복하고 조골세포 과활성 상태를 억제한다는 것을 시사합니다.

본 리뷰는 OP와 자가포식 기능 장애의 병리학적 기전을 연결하는 최첨단 연구들을 종합하는 것을 목표로 합니다. 우리는 골대사 불균형의 증상을 포괄적으로 살펴보고, 특정 중의학 중재가 자가포식 관련 신호 전달 경로를 어떻게 표적으로 하는지 탐구합니다. 이러한 분자 기전을 밝히는 것을 통해 향후 연구 방향을 명확히 하고, TCM을 이용한 골다공증 예방 및 치료를 위한 보다 포괄적이고 체계적인 전략을 위한 이론적 토대를 마련하고자 합니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

리뷰 및 관점

골다공증과 자가포식의 병인 관계
골다공증에서 골대사 불균형의 증상: 골다공증(OP)은 원인학적 특성에 따라 1차형과 2차형, 두 가지 주요 유형으로 나눌 수 있습니다. 원발 OP는 노화, 유전적 배경, 환경 영향 등 다양한 요인과 연관되어 있으며, 2차 OP는 주로 특정 질병이나 특정 약물 사용으로 인한 더 명확한 원인을 가지고 있습니다7. 현재 현대의학 분야에서는 골대사 불균형의 조절 메커니즘이 OP를 유발하는 핵심 요인으로 널리 인정받고 있으며, 이는 본질적으로 골 대사의 동적 균형이 깨져 일련의 병리학적 변화를 초래하는 것을 포함합니다. 뼈 대사 관점에서 뼈 형성과 골 흡수 사이의 균형은 골격 건강 유지에 매우 중요합니다. OP 환자에서는 이 균형이 깨지면서 골 흡수가 뼈 형성을 초과하여 골량이 점차 감소하고 뼈 미세구조9가 파괴됩니다. 정상적인 생리학적 조건에서 골 형성 지표와 골 흡수 지표의 수준은 비교적 안정적이며, 역동적인 평형을 유지합니다. 그러나 OP에서는 골 알칼리성 인산효소(BALP)와 타입 I 프로콜라겐 N-말단 프로펩타이드(PINP)와 같은 골 형성 지표 수치가 감소하는 반면, 타르트레이트 내성 산성 인산효소 5b(Tracp-5b)와 타입 I 콜라겐 C-말단 펩타이드(CTX-1)와 같은 골 흡수 지표 수치는 증가합니다. 이러한 변화는 직접적으로 골 손실과 구조적 손상으로 이어집니다10. 세포 수준에서는 조절 T 세포(Treg)와 T 헬퍼 17 세포(Th17)가 골 대사 조절에 중심적인 역할을 합니다. 건강한 사람과 비교할 때, OP 환자는 Treg 세포 비율이 낮고 Th17 세포 비율이 높아 Treg/Th17 균형이 깨집니다. 구체적으로, Treg 세포가 분비하는 인터루킨-4(IL-4), 인터루킨-10(IL-10), 형질전환 성장인자-β(TGF-β)의 수치는 감소하는 반면, Th17 세포가 분비하는 인터루킨-17(IL-17)과 종양 괴사 인자-α(TNF-α)의 사이토카인 수치는 증가합니다. 이러한 사이토카인 수치 변화는 OPG/RANKL/RANK 신호 축에 영향을 미쳐 아반구의 분화를 촉진하고 OPG의 분비를 억제하여 골다공증의 심각성을 악화시킵니다11,12.

골 대사에서 자가포식의 정상적인 생리적 역할

골세포 항상성 유지와 기능
자가포식은 뼈 세포의 생리적 과정에서 근본적인 역할을 하며, 항상성을 유지하는 데 매우 중요합니다. 골 형성 과정에서 골모세포의 전구체는 약 12시간 동안 자가포식 활동이 감소하는데, 이는 조골세포 초기 단계에서 자가포식이 중요한 역할을 했음을 나타냅니다. 미분화 중간엽 줄기세포에 축적된 자가포식체는 세포 분화를 위한 에너지와 대사 전구체를 제공하기 위해 빠르게 분해될 수 있습니다. 더불어, 자가포식은 염화납 및 기타 유해 자극의 독성 영향으로부터 골세포를 보호하여 정상적인 기능을 유지할 수 있습니다 1,7.

뼈 형성과 흡수 사이의 균형 조절
자가포식은 골 대사의 균형을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 적절한 수준의 자가포식은 뼈 세포의 생존과 기능을 유지하여 뼈 형성과 흡수 사이의 역동적 균형을 보장할 수 있습니다. 예를 들어, 에스트로겐 수량이 낮은 상태에서는 자가포식이 조골세포를 보호하여 증식과 분화를 촉진할 수 있으며, 자가포식을 억제하면 골세포의 세포자멸사를 유도하여 골 형성에 영향을 미친다13. 한편, 자가포식은 파골세포의 형성과 기능 조절에도 관여하여 뼈 흡수에 영향을 미칩니다. 파골세포에서는 자가파식 관련 유전자 BECN1의 결핍으로 인해 파반세포 분화와 골 흡수 능력이 감소하여, 자가포식이 파세포의 기능 유지와 뼈 흡수 과정에 유의미한 영향을 미친다는 것을 시사한다14.

골세포 분화 및 성숙에 관여
자가포식은 뼈 세포의 분화 및 성숙과 밀접한 관련이 있습니다. 골수 중간엽 줄기세포가 골세포로 분화되는 초기 단계에서 자가포식 수준이 변하고 자가포식 관련 유전자의 발현이 세포 분화 과정과 연관됩니다. 자가포식은 세포 내 손상된 단백질과 소기관을 분해하여 골세포의 분화와 성숙을 촉진함으로써 세포 분화에 에너지와 물질적 기반을 제공합니다. 동시에 자가포식은 파반 전구체의 분화 및 성숙 조절에도 관여하여 파반의 기능과 수에 영향을 미칩니다. 세포 스트레스 반응 기전으로서 자가포식은 산화 스트레스, 저산소증, 영양 결핍 등 다양한 스트레스 상태에 대처하는 뼈 세포를 돕습니다. 산화 스트레스 조건에서 자가포식은 세포 내에 축적된 활성 산소종(ROS)을 제거하여 산화 손상을 줄이고 뼈 세포의 완전성과 기능을 보호할 수 있습니다. 예를 들어, H₂O₂에 의해 자극된 골세포에서는 자가포식이 활성화되어 ROS를 제거하고 산화 손상을 완화하며 세포 생존과 활성을 유지하는 데 도움을 줍니다15. 또한 자가포식은 저산소 상태에서 세포의 적응 반응에도 관여하며, 에너지 대사와 세포 내 환경의 안정성을 조절하여 저산소 환경에서 뼈 세포가 생존할 수 있도록 돕습니다16.

뼈 재생 및 수리 촉진
자가포식은 뼈 재생과 수리 과정에서 중요한 역할을 합니다. 골절 치유 과정에서 자가포식은 굳은살 형성과 성숙 조절에 관여하여 뼈 조직의 재생과 수리를 촉진합니다. 연구에 따르면 일부 호르몬과 성장 인자가 자가포식을 조절하여 뼈 재생과 수리에 영향을 미친다는 것이 밝혀졌습니다. 예를 들어, 부갑상선 호르몬(PTH)은 골세포와 연골세포에서 자가포식을 촉진하여 골관절염 완화와 골 조직 복구에 유익합니다17,18.

골세포 에너지 대사 균형 유지
자가포식은 세포 내 물질을 분해하고 재활용함으로써 뼈 세포에 에너지와 대사 산물을 제공하여 세포의 에너지 대사 균형을 유지합니다. 영양소 결핍이나 에너지 수요 증가 시 자가포식은 세포 내 단백질, 지질, 글리코겐 등 큰 분자를 분해하여 세포의 에너지 요구를 충족시키고 뼈 세포의 정상적인 생리적 기능을 보장하기 위해 에너지와 대사 중간체로 전환할 수 있습니다19,20.

골다공증 발병기전에서의 비정상적인 변화와 자가포식의 주요 기전, 자가포식 기능 저하 및 골 대사 불균형
골다공증에서는 세포 자가포식 기능이 비정상적이며, 주로 자가포식 수준 감소나 자가포식 관련 단백질의 이상 발현이 특징입니다. 이러한 자가포식 기능 저하는 뼈 대사의 균형을 깨뜨려 뼈 형성과 흡수 사이의 불균형을 초래합니다. 예를 들어, 연구에 따르면 골다공증 환자의 골수 중간엽 줄기세포에서 자가포식 관련 단백질의 발현 수준이 감소하여 골세포로 분화 능력에 영향을 미치고, 그 결과 골 형성이 감소하는 것으로 나타났습니다 21,22,23.

골모세포에 영향을 미치는 기전
에스트로겐 결핍은 골다공증에 기여하는 중요한 요인 중 하나입니다. ATG5와 ATG7과 같은 조골세포에서 자가포식 관련 단백질의 발현 수준을 현저히 감소시켜 골세포 분화 및 광물화를 억제하고 골세포 세포자사멸사를 증가시킵니다. 또한, 활성 산소종(ROS)의 증가는 골다공증에서 골반아 자가포식에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 산화 스트레스 환경에서 과도한 ROS는 세포 내 단백질과 소기관을 손상시킬 수 있습니다. 자가포식 기능 저하는 이러한 손상된 물질을 제때 제거하지 못해 골세포에 대한 산화 손상을 더욱 악화시킵니다. 이로 인해 결국 골모세포 세포사멸과 기능 장애가 발생하여 골 형성에 영향을 미친다24.

파골세포에 영향을 미치는 기전
골다공증에서는 자가포식 이상도 파세포 기능에 영향을 미칩니다. 한편으로, 자가포식 관련 단백질의 발현 변화는 파반구의 형성과 활성화를 촉진할 수 있습니다. 예를 들어, Zhan19 는 특정 자가포식 관련 단백질의 하향 조절이 핵 인자-κB 리간드(RANKL)의 수용체 활성화를 증가시키며, 이는 파반세포 분화와 활성화를 촉진하는 핵심 요인으로, 뼈 흡수를 가속화한다는 사실을 발견했습니다. 반면, 자가포식 기능 장애는 미토콘드리아 기능 장애와 ROS 축적을 초래하여 골 흡수 능력을 더욱 증대시키고 골 손실을 악화시킬 수 있습니다.

세포 노화와의 관계
세포 노화는 골다공증 발병 기전에서 중요한 메커니즘 중 하나이며, 자가포식 기능 저하와 밀접한 관련이 있습니다. 노화 골수 중간엽 줄기세포에서는 자가포식 수준 감소로 손상된 미토콘드리아와 단백질이 축적되어 노화 관련 분비 표현형(SASP)이 유발됩니다. 이로 인해 다량의 염증 인자와 기질 금속단백효소가 분비되어, 골세포 분화와 기능을 억제할 뿐만 아니라 파반 조직 활성화와 골 흡수를 촉진하여 골다공증의 진행을 가속화합니다25,26.

염증 반응과의 연관성 골다공증은 종종 만성적이고 저등급의 염증 상태를 동반하며, 염증 반응과 자가포식 사이에는 복잡한 상호작용이 있습니다. TNF-α와 IL-1β와 같은 염증성 사이토카인은 다양한 신호 전달 경로를 통해 자가포식의 시작과 조절에 영향을 미칠 수 있습니다. 반대로 자가포식 기능 장애는 염증성 사이토카인의 생성과 방출을 조절할 수도 있습니다. 골다공증에서는 염증성 사이토카인의 증가가 자가포식과 기능을 추가로 억제하는 동시에 파반 형성과 활성화를 촉진하여 골 대사 불균형을 악화시킵니다27,28.

골다공증 치료를 위한 자가포식 관련 경로에 대한 전통 중의학(TCM) 개입

PI3K/AKT/mTOR 신호 경로
PI3K는 세포막의 지질을 인산화하여 인산딜리노시톨-3,4,5-트리스포스페이트(PIP3)를 생성할 수 있습니다. AKT는 하류 효과기 분자로서 구조 변화를 겪으며 PIP3 신호를 감지하면 활성화됩니다. 활성화된 AKT는 세포 성장과 대사의 핵심 조절자인 mTOR을 추가로 인산화하여 사이클린 D1과 같은 세포 주기 관련 단백질 합성을 촉진하고, 세포 주기 전환을 G1기에서 S기로 촉진하고 골세포 증식을 가속화합니다29,30. 또한 mTOR은 4E-BP1과 S6K1과 같은 단백질 합성의 핵심 인자에 대한 인산화를 촉진하여 단백질 합성을 촉진하고 골세포 분화의 물질적 기반을 제공하여 궁극적으로 골세포 기능을 향상시키고 골 조직 형성을 촉진합니다. 예를 들어, Mi 등은 신장 강화 및 혈액 활성화 공식이 이 경로를 활성화하여 PI3K, p-AKT, mTOR의 단백질 발현을 상향 조절하고, 골 형성 관련 유전자와 단백질의 발현을 유의미하게 촉진하며, 골 결함 수리를 가속화한다는 것을 발견했습니다31,32.

AKT의 활성화는 박스와 같은 세포자사멸사 관련 단백질의 발현을 억제할 수 있습니다. 미토콘드리아 외막에 있는 프로아폽토스 단백질인 백스는 발현이 증가하면 미토콘드리아 투과성 변화를 일으켜 시토크롬 c를 방출하고 카스파제 효소 계열을 활성화하여 세포 세포자멸사를 유도할 수 있습니다33,34. AKT의 활성화는 백스 발현을 감소시켜 이 과정을 방지합니다. 한편, AKT는 미토콘드리아 외막의 모공에 결합하기 위해 Bax와 경쟁하는 항세포자사멸성 단백질 Bcl-2의 발현을 증가시켜 시토크롬 c 방출을 막고 골모세포 세포자멸사를 감소시키고 골량을 유지합니다34. mTOR는 자가포식의 핵심 음성 조절자입니다. 영양분이 풍부한 조건에서 mTOR은 매우 활성적이며, 자가포식 관련 단백질인 ULK1에 결합하고 그 활성을 억제하여 자가포식을 방지할 수 있다 35,36. 그러나 세포가 영양 결핍이나 저산소증과 같은 스트레스 상태에 직면하면 mTOR 활성이 억제되고 ULK1이 활성화되며 자가포식이 시작됩니다. 자가포식은 손상된 미토콘드리아와 세포 내 단백질을 제거하여 세포 내 항상성을 유지할 수 있습니다. 중간 정도의 자가포식은 영양 부족이나 산화 스트레스와 같은 부정 상태에 대처하는 골세포를 돕고, 이를 통해 뼈 조직을 보호합니다37,38,39. Niu40은 신장 온열화 및 통증 완화 포뮬러가 AMPK/mTOR 신호 경로를 조절하고, 자가포식 수준을 높이며, 뼈 미세구조를 개선하고, 뼈 조직의 수리와 재생을 촉진할 수 있음을 발견했습니다.

AMPK/mTOR 신호 전달 경로
AMPK는 세포 에너지 상태 변화에 매우 민감하게 반응하는 Ser/Thr 단백질 키나아제입니다. 세포가 에너지 결핍에 직면하면 AMP/ATP 비율이 증가하여 AMPK가 활성화됩니다. 활성화된 AMPK는 ULK1과 같은 자가포식 관련 단백질을 인산화하여 직접 자가포식을 시작하며, 손상된 구성 요소 제거와 세포 항상성 유지에 중요한 지지를 제공합니다41,42. 더 나아가 AMPK는 mTOR의 활성을 억제하여 간접적으로 자가포식을 증진시킵니다. 자가포식 과정에서 세포 내 과도한 글리코겐, 지방, 단백질이 질서 있게 분해되어 세포 기능에 필요한 에너지와 영양분을 공급하여, 불리한 조건에서도 세포가 기본 생리적 기능을 유지할 수 있도록 합니다43,44.

골다공증 치료 분야에서 AMPK/mTOR 신호 전달 경로의 활성화는 큰 잠재력을 보입니다. 한편으로 AMPK는 에너지 대사를 정밀하게 조절하여 골세포의 증식과 분화를 촉진하고 새로운 뼈 형성을 촉진합니다. 반면, 뼈 대사의 핵심 단백질인 오스테오폰틴의 발현을 능숙하게 조절하여 광물화 결절의 형성을 가속화하고 골밀도 증가와 골 대사 최적화에 기여할 수 있습니다45,46. 예를 들어, Wei47의 연구에서는 장구지통 캡슐이 AMPK/mTOR 신호 전달 경로를 조절하여 골밀도와 뼈 대사를 개선한다는 것을 보여주었으며, 이는 AMPK 활성화와 후속 신호 경로 조절과 관련이 있을 수 있다.

더불어, AMPK의 활성화는 산화 스트레스와 싸우는 데에도 매우 효과적입니다. 이 방법은 세포 산화환원 상태를 미세하게 조절하고 SOD와 CAT와 같은 항산화 효소의 발현을 크게 촉진하여 ROS 생성을 감소시킵니다. ROS는 세포 내 '파괴적 분자'로서 통제되지 않으면 DNA, 단백질, 지질과 같은 생물학적 대분자에 심각한 손상을 입혀 정상적인 세포 생리적 기능을 방해할 수 있습니다. ROS 생성을 정확히 억제함으로써 AMPK의 활성화는 골세포에 강력한 항산화 방어 기능을 구축하여 산화 스트레스 손상을 효과적으로 완화하고 뼈 조직의 건강과 활력을 유지합니다. 기존 치료법과 비교할 때, AMPK/mTOR 신호 전달 경로의 활성화는 에너지 대사를 조절하고 뼈 형성을 촉진할 뿐만 아니라 항산화 스트레스 저항성도 향상시킵니다. 이러한 다목표적이고 포괄적인 작용 기전은 골다공증 치료에서 독특하게 임상적 치료에 있어 더 유망한 새로운 전략을 제시합니다.

PINK1/파킨 신호 경로
생리학적 조건에서 미토콘드리아 외막 단백질인 PINK1은 일반적으로 미토콘드리아로 옮겨져 내막의 트랜스로케이스에 의해 분해됩니다. 그러나 미토콘드리아 기능이 손상되고 막 전위가 감소하면 PINK1은 내막으로 들어가지 못하고 대신 외막에 축적됩니다. 이 시점에서 PINK1은 Parkin을 인산화하여 세포질에서 미토콘드리아 표면으로의 전위를 촉진합니다. E3 유비퀴틴 리아제로서 파킨은 미토콘드리아의 유비퀴틴화에 관여하며, 이를 통해 미토콘드리아를 자가포식체에 의해 인식하고 분해하여 손상된 미토콘드리아를 제거하고 세포 내 미토콘드리아의 정상 기능을 유지합니다.

미토파지(mitophagy)를 촉진함으로써 PINK1/Parkin 신호 전달 경로는 세포 내 손상된 미토콘드리아에서 활성화 산소종(ROS) 생성을 줄일 수 있습니다. ROS는 세포 내 생체분자를 손상시킬 뿐만 아니라 세포자사멸사도 유도합니다. 따라서 PINK1/파킨 신호 경로의 활성화는 산화 스트레스 수준을 낮추고, 골세포를 산화 손상으로부터 보호하며, 세포의 생존력과 기능을 유지할 수 있습니다51,52.

골다공증 치료에서는 PINK1/Parkin 신호 전달 경로를 조절하면 골 대사의 균형을 회복하는 데 도움이 됩니다. 한편으로는 손상된 미토콘드리아를 제거함으로써 골세포의 건강을 유지하고 뼈 형성 능력을 향상시킵니다. 반면, ROS 생성을 줄이면 파골세포의 활동을 억제하고 뼈 흡수를 감소시킬 수 있습니다. Xian 등( 53)은 좌귀완과 유귀완이 PINK1/파킨 신호 전달 경로를 조절하고, 미토포지 수치에 영향을 주어 골 대사를 조절하며, 골밀도를 높이고, 혈청 오스토칼신 수치를 감소시키며, 폐경 후 골다공증 증상을 효과적으로 개선한다고 보고했습니다. 전통적인 치료법과 비교할 때, 신호 전달 경로 조절에 기반한 이 치료 전략은 세포 수준에서 골 대사의 균형을 회복하는 데 더 중점을 두고 있으며, 독특한 이점을 보여줍니다.

요약하자면, PI3K/AKT/mTOR 신호 전달 경로는 골다공증 치료에서 주로 골 형성을 촉진하고 골세포 세포 분화를 촉진하고, 골세포 세포자멸사를 억제하며, 자가포식 기능을 조절함으로써 골 형성을 촉진하고 골 흡수를 감소시킵니다. 이 경로의 활성화는 골세포의 기능을 효과적으로 개선하고 골량을 유지할 수 있습니다. AMPK/mTOR 신호 경로는 세포 에너지 상태 변화를 감지하여 자가포식을 조절하여 뼈 대사를 촉진하고 항산화 스트레스 효과를 발휘하여 골세포를 손상으로부터 보호합니다. 반면, PINK1/Parkin 신호 경로는 미토파지를 통해 손상된 미토콘드리아를 제거하고, 산화 스트레스를 줄이며, 골세포의 건강과 정상 기능을 유지하여 골 대사의 균형을 조절하는 데 더 집중하여 골다공증 치료에 새로운 표적과 기전을 제공합니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결론

요약하자면, 자가포식은 골다공증의 발병 기전과 진행에 중요한 역할을 합니다. 자가포식의 조절 이상은 필연적으로 골 대사의 균형을 깨뜨려 조골세포와 파반세포의 기능과 수에 부정적인 영향을 미치며 (그림 1), 궁극적으로 골 손실과 구조적 손상과 같은 심각한 결과를 초래합니다.

전통 서양 의학의 단일 표적 개입과 극명한 대조를 이루며, 전통 중의학(TCM)은 PI3K/AKT/mTOR, AMPK/mTOR, PINK1/Parkin 신호 전달 경로와 같은 자가포식 관련 경로를 정밀하게 조절함으로써 골다공증 예방과 치료에 큰 잠재력을 보여줍니다 (그림 2; 표 1). TCM의 다중 표적과 다중 경로 특성은 골세포 기능 향상에 탁월한 이점을 제공합니다. 그러나 TCM...

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

저자들은 이 논문에서 보고된 연구에 영향을 미칠 수 있는 경쟁적인 재정적 이해관계나 개인적 관계가 없다고 선언한다.

감사의 글

쓰촨성 전통 중의학 관리 과학 연구 프로젝트 (연구비번호 2024MS276, 25ZDIZX017, 2024Ms152);

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

참고문헌

  1. Zhang, L., et al. Exercise for osteoporosis: A literature review of pathology and mechanism. Front Immunol. 13, 1005665(2022).
  2. Song, S., et al. Advances in pathogenesis and therapeutic strategies for osteoporosis. Pharmacol Ther. 237, 108168(2022).
  3. Wang, S., et al. The role of autophagy and mitophagy in bone metabolic disorders. Int J Biol Sci. 16 (14), 2675-2691 (2020).
  4. Debnath, J., et al. Autophagy and autophagy-related pathways in cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. 24 (8), 560-575 (2023).
  5. Cui, Z., et al. Therapeutic application of quercetin in aging-related diseases: SIRT1 as a potential mechanism. Front Immunol. 13, 943321(2022).
  6. Yan, C., et al. Mitochondrial quality control and its role in osteoporosis. Front Endocrinol (Lausanne). 14, 1077058(2023).
  7. Zeng, Z., et al. Mitophagy-a new target of bone disease. Biomolecules. 12 (10), 1420(2022).
  8. Shen, G., et al. Implications of the interaction between miRNAs and autophagy in osteoporosis. Calcif Tissue Int. 99 (1), 1-12 (2016).
  9. Xu, F., et al. The roles of epigenetics regulation in bone metabolism and osteoporosis. Front Cell Dev Biol. 8, 619301(2020).
  10. Sun, P., et al. Jiangu granule ameliorated OVX rats bone loss by modulating gut microbiota-SCFAs-Treg/Th17 axis. Biomed Pharmacother. 150, 112975(2022).
  11. Muniyasamy, R., Manjubala, I. Insights into the mechanism of osteoporosis and the available treatment options. Curr Pharm Biotechnol. 25 (12), 1538-1551 (2024).
  12. Föger-Samwald, U., et al. Osteoporosis: Pathophysiology and therapeutic options. Excli J. 19, 1017-1037 (2020).
  13. Elahmer, N. R., et al. Mechanistic insights and therapeutic strategies in osteoporosis: A comprehensive review. Biomedicines. 12 (8), 1635(2024).
  14. Biggioggero, M., et al. Tocilizumab in the treatment of rheumatoid arthritis: An evidence-based review and patient selection. Drug Des Devel Ther. 13, 57-70 (2019).
  15. Gao, Y., et al. Targeting different phenotypes of macrophages: A potential strategy for natural products to treat inflammatory bone and joint diseases. Phytomedicine. 118, 154952(2023).
  16. Yang, X., et al. The role and mechanism of SIRT1 in resveratrol-regulated osteoblast autophagy in osteoporosis rats. Sci Rep. 9 (1), 18424(2019).
  17. Yoshida, G., et al. Degradation of the Notch intracellular domain by elevated autophagy in osteoblasts promotes osteoblast differentiation and alleviates osteoporosis. Autophagy. 18 (10), 2323-2332 (2022).
  18. Liu, R. X., et al. TRIM21 depletion alleviates bone loss in osteoporosis via activation of YAP1/β-catenin signaling. Bone Res. 11 (1), 56(2023).
  19. Zhan, W., et al. Pueraria lobata-derived exosome-like nanovesicles alleviate osteoporosis by enhancing autophagy. J Control Release. 364, 644-653 (2023).
  20. Qiao, J., et al. HIF1A overexpression promotes osteoblast differentiation through activation of autophagy to alleviate osteoporosis. Sci Rep. 15 (1), 30370(2025).
  21. Kim, K. H., Lee, M. S. Autophagy-a key player in cellular and body metabolism. Nat Rev Endocrinol. 10 (6), 322-337 (2014).
  22. Gu, Y., et al. Biomarkers, oxidative stress and autophagy in skin aging. Ageing Res Rev. 59, 101036(2020).
  23. Chua, J. P., et al. Autophagy and ALS: Mechanistic insights and therapeutic implications. Autophagy. 18 (2), 254-282 (2022).
  24. Li, Z., et al. Cell death regulation: A new way for natural products to treat osteoporosis. Pharmacol Res. 187, 106635(2023).
  25. Zhu, C., et al. Autophagy in bone remodeling: A regulator of oxidative stress. Front Endocrinol (Lausanne). 13, 898634(2022).
  26. Li, S., et al. Role of O-linked N-acetylglucosamine protein modification in oxidative stress-induced autophagy: A novel target for bone remodeling. Cell Commun Signal. 22 (1), 358(2024).
  27. Yang, C., et al. TET2 regulates osteoclastogenesis by modulating autophagy in OVX-induced bone loss. Autophagy. 18 (12), 2817-2829 (2022).
  28. Bai, L., et al. Osteoporosis remission via an anti-inflammaging effect by icariin activated autophagy. Biomaterials. 297, 122125(2023).
  29. Zhu, Y., et al. The Achilles' heel of senescent cells: From transcriptome to senolytic drugs. Aging Cell. 14 (4), 644-658 (2015).
  30. Chen, M., et al. FGF9 regulates bone marrow mesenchymal stem cell fate and bone-fat balance in osteoporosis by PI3K/AKT/Hippo and MEK/ERK signaling. Int J Biol Sci. 20 (9), 3461-3479 (2024).
  31. Chai, S., et al. Luteolin rescues postmenopausal osteoporosis elicited by OVX through alleviating osteoblast pyroptosis via activating PI3K-AKT signaling. Phytomedicine. 155516, 128(2024).
  32. Xu, Z., et al. Bazi Bushen attenuates osteoporosis in SAMP6 mice by regulating PI3K-AKT and apoptosis pathways. J Cell Mol Med. 28 (20), e70161(2024).
  33. Xu, N., et al. Therapeutic effects of mechanical stress-induced C2C12-derived exosomes on glucocorticoid-induced osteoporosis through miR-92a-3p/PTEN/AKT signaling pathway. Int J Nanomedicine. 18, 7583-7603 (2023).
  34. Zhao, Z. M., et al. Human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived exosomes promote osteogenesis in glucocorticoid-induced osteoporosis through PI3K/AKT signaling pathway-mediated ferroptosis inhibition. Stem Cells Transl Med. 14 (3), szae096(2025).
  35. Zou, Z., et al. mTOR signaling pathway and mTOR inhibitors in cancer: Progress and challenges. Cell Biosci. 10, 31(2020).
  36. Choudhury, A. D. PTEN-PI3K pathway alterations in advanced prostate cancer and clinical implications. Prostate. 82 (Suppl 1), S60-S72 (2022).
  37. Wang, J., et al. The role of autophagy in bone metabolism and clinical significance. Autophagy. 19 (9), 2409-2427 (2023).
  38. Hu, X., et al. Irisin as an agent for protecting against osteoporosis: A review of the current mechanisms and pathways. J Adv Res. 62, 175-186 (2024).
  39. Xia, Y., et al. Identification and validation of ferroptosis key genes in bone mesenchymal stromal cells of primary osteoporosis based on bioinformatics analysis. Front Endocrinol (Lausanne). 13, 980867(2022).
  40. Yuan-Yuan, N., et al. Effect of Wenshen Tongluo Zhitong recipe on the intervention of autophagy on senile osteoporosis mice model by AMPK/mTOR signaling pathway. Chin J Integr Tradit West Med. 44 (1), 84-90 (2024).
  41. Gao, Y., et al. PMAIP1 regulates autophagy in osteoblasts via the AMPK/mTOR pathway in osteoporosis. Hum Cell. 37 (4), 1024-1038 (2024).
  42. Chen, R., et al. Targeting the mTOR-autophagy axis: Unveiling therapeutic potentials in osteoporosis. Biomolecules. 14 (11), 1452(2024).
  43. Liu, B., et al. Metformin prevents mandibular bone loss in a mouse model of accelerated aging by correcting dysregulated AMPK-mTOR signaling and osteoclast differentiation. J Orthop Translat. 46, 129-142 (2024).
  44. Ji, X., et al. CHK2 deletion rescues BMI1 deficiency-induced mandibular osteoporosis by blocking DNA damage response pathway. Am J Transl Res. 15 (3), 2220-2232 (2023).
  45. Zhang, X., et al. Ginsenoside Rg3 attenuates ovariectomy-induced osteoporosis via AMPK/mTOR signaling pathway. Drug Dev Res. 81 (7), 875-884 (2020).
  46. Zhang, X., et al. Ginsenosides Rg3 attenuates glucocorticoid-induced osteoporosis through regulating BMP-2/BMPR1A/RUNX2 signaling pathway. Chem Biol Interact. 256, 188-197 (2016).
  47. Yin, W., et al. Evaluation of the clinical efficacy of Zhuanggu Zhitong recipe in treatment of postmenopausal osteoporosis and its correlation with the AMPK/mTOR autophagy signaling pathway. Am J Transl Res. 16 (9), 4301-4319 (2024).
  48. Li, W., et al. PINK1/Parkin-mediated mitophagy inhibits osteoblast apoptosis induced by advanced oxidation protein products. Cell Death Dis. 14 (2), 88(2023).
  49. Zhu, S. Y., et al. Advanced oxidation protein products induce pre-osteoblast apoptosis through a nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase-dependent, mitogen-activated protein kinases-mediated intrinsic apoptosis pathway. Aging Cell. 17 (4), e12764(2018).
  50. Liu, Q., et al. protective effects of the polysaccharides from Grifola frondosa on ovariectomy-induced osteoporosis in mice via inhibiting PINK1/Parkin signaling, oxidative stress and inflammation. Int J Biol Macromol. 270 (Pt 2), 132370(2024).
  51. Shen, Y., et al. L-arginine promotes angio-osteogenesis to enhance oxidative stress-inhibited bone formation by ameliorating mitophagy. J Orthop Translat. 46, 53-64 (2024).
  52. Ding, F., et al. MK-4 ameliorates diabetic osteoporosis in angiogenesis-dependent bone formation by promoting mitophagy in endothelial cells. Drug Des Devel Ther. 19, 2173-2188 (2025).
  53. Xian, G., Yan-Ling, R. Mechanism on Zuogui Pills and Yougui Pills regulating autophagy in postmenopausal osteoporosis by PINK1/Parkin signaling pathway. Chin J Tradit Chin Med Pharm. 38 (3), 1208-1212 (2023).

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

태그

골다공증 치료오토파지 조절뼈 대사조골세포 기능파골세포 기능골밀도PI3K AKT mTORAMPK mTOR 경로PINK1 Parkin 경로