Curcumina protejează sănătatea osoasă afectată de diabet prin activarea căii SIRT3/FoxO3a

Un studiu recent publicat în Scientific Reports a demonstrat că curcumina poate preveni osteoporoza diabetică prin modularea stresului oxidativ mitocondrial în osteoblaste. Mecanismul central al acestei protecții implică activarea căii SIRT3/FoxO3a, cu efecte benefice asupra viabilității celulare, diferențierii osteogenice și arhitecturii osoase.
Osteoporoza diabetică de tip 2 este o complicație metabolică ososă asociată cu expunerea cronică la un mediu hiperglicemic, caracterizată prin deteriorarea matricei osoase, stres oxidativ și afectarea celulelor progenitoare. Afectează peste 50% dintre pacienții cu diabet la nivel mondial. Tratamentele clasice antiosteoporoză, cum ar fi bifosfonații, au eficiență limitată în acest context. Cercetările recente se concentrează asupra stresului oxidativ mitocondrial ca mecanism-cheie al acestei boli, deschizând calea pentru strategii terapeutice inovatoare, inclusiv prin utilizarea compușilor bioactivi din plante.

Despre studiu

Obiectiv

Studiul a investigat dacă curcumina, un polifenol din Curcuma longa, poate ameliora osteoporoza diabetică prin reglarea stresului oxidativ mitocondrial în osteoblaste, cu implicarea căii SIRT3/FoxO3a.

Metodologie

• In vitro: Linia celulară MC3T3-E1 a fost expusă la mediu hiperglicemic (25,5 mM glucoză) și tratată cu concentrații variate de curcumină (0, 1, 10, 100 µM). S-au evaluat viabilitatea celulară, nivelul ROS, activitatea mitocondrială, expresia proteinelor antioxidante și capacitatea de diferențiere osteogenică.
• In vivo: Șobolani Sprague-Dawley au fost împărțiți în 4 grupuri (control, model diabet, curcumină 10 mg/kg și curcumină 50 mg/kg). Diabetul a fost indus prin streptozotocină, iar după 3 luni s-au analizat greutatea, glicemia, arhitectura tibiei prin micro-CT și histologie, precum și expresia proteinei SIRT3.
• Intervenție genetică: Celulele au fost transfectate cu shRNA anti-SIRT3 pentru a testa dependența efectelor curcuminei de această cale.

Rezultate

1. Curcumina protejează osteoblastele de deteriorarea mitocondrială indusă de glucoza crescută

• Concentrația optimă de curcumină a fost 10 µM, îmbunătățind semnificativ viabilitatea celulară în mediu hiperglicemic.
• A redus expresia caspazei-3 și a crescut nivelurile de Bcl2, indicând inhibarea apoptozei.
• Microscopia electronică a evidențiat conservarea structurii mitocondriale după tratament cu curcumină.
• Potenițialul membranei mitocondriale a fost restaurat, indicând funcție mitocondrială îmbunătățită.

2. Inhibarea stresului oxidativ și activarea căii SIRT3/FoxO3a

• Curcumina a redus semnificativ nivelurile de ROS și MDA, și a crescut activitatea SOD și GSH în celule.
• A crescut expresia proteinelor antioxidante (SIRT3, FoxO3a, NRF2, NOX2) în comparație cu grupul hiperglicemic netratat.

3. Confirmarea rolului crucial al SIRT3

• Transfectarea cu sh-SIRT3 a anulat efectele benefice ale curcuminei asupra viabilității celulare, diferențierii și funcției mitocondriale.
• Expresia FoxO3a, NRF2 și NQO1 a fost semnificativ redusă în celulele cu SIRT3 inhibat.

4. Stimularea diferențierii osteogenice

• Curcumina a crescut expresia osteocalcinei (OCN) și osteoprotegerinei (OPG).
• Colorarea cu roșu de alizarină a demonstrat o creștere a nodulilor de calciu.
• Aceste efecte au fost dependente de activarea SIRT3, fiind abolite prin knockdown genetic.

5. Îmbunătățirea structurii osoase în modelul animal

• Curcumina a crescut densitatea trabeculară a tibiei și a redus discontinuitatea trabeculară în modele de osteoporoză diabetică.
• Ambele doze (10 și 50 mg/kg) au îmbunătățit semnificativ microarhitectura osoasă, confirmată prin micro-CT și histologie HE.

6. Activarea căii antioxidante în țesutul osos

• Imunohistochimia a demonstrat creșterea expresiei Nrf2 și SIRT3 în țesutul osos al șobolanilor tratați cu curcumină.

Concluzii

Curcumina se dovedește a fi un compus promițător în prevenirea și tratamentul osteoporozei diabetice, acționând printr-un mecanism triplu:

• Protecție mitocondrială: reducerea stresului oxidativ și restabilirea funcției mitocondriale prin activarea căii SIRT3/FoxO3a.
• Modulare epigenetică: activarea SIRT3 și a genelor osteogenice.
• Stimularea diferențierii osteoblastice: ameliorarea efectelor hiperglicemiei și a produselor finale de glicozilare (AGEs).

Aceste rezultate poziționează curcumina ca agent terapeutic multifuncțional, cu potențial de integrare în intervenții nutriționale sau dezvoltarea de noi medicamente pentru pacienții cu diabet zaharat și risc crescut de fragilitate osoasă.