研究背景和目的:正常生理情况下,成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收处于动态平衡中,以维持骨稳态。破骨细胞是目前已知骨骼系统中唯一具有骨吸收功能的多核巨细胞,其功能和数量的正常对骨稳态的维持至关重要。但是炎症常常引起破骨细胞的数量及功能异常,致使过度的骨吸收,导致很多炎症性骨溶解疾病的发生,包括类风湿性关节炎、感染性骨溶解、关节假体无菌性松动、牙周炎等。目前用于治疗炎性骨溶解的首选药是双膦酸盐类药物,但临床疗效欠佳,并且长期使用会引起下颌骨坏死、股骨非特异性骨折等副作用。其他的抗骨吸收药物如地诺单抗在临床实验中发现其有诱发恶性肿瘤的风险,这些因素都极大地限制了上述药物在临床上的广泛应用。因此,深入研究炎性骨溶解的发病机制,并积极探索新的防治手段具有重大意义。天然植物单体广泛存在于自然界中,具有各种药理学和生物学特性,并且具有相对较少的安全性问题,使这些药剂成为药物设计的完美候选者,近年来越来越受到广大研究人员的关注。我们前期发现白花前胡丙素在体外对破骨细胞具有强烈的抑制作用,并且能有效缓解卵巢切除后小鼠的骨丢失。但是白花前胡丙素内含有很多其他的活性成分,活性成分之间由于化学性质的差异,药效会相互影响,并导致白花前胡丙素的提取、分离及纯化的成本高昂,不适合作为药物来治疗炎性骨溶解。芝麻素（Sesamin）是一种芝麻中分离出来的木脂素,与白花前胡丙素同属苯丙素类,这类化合物在分子结构上含有一个或几个C6或C3的天然成分,被报道具有抗氧化、抗炎、神经保护、抗癌以及免疫调节等作用。由于芝麻素和白花前胡丙素具有相似的结构,因此它也可能通过作用于RANKL/JNK/AP-1信号轴抑制破骨细胞,有潜力作为一种廉价、高效、安全的药物在炎症性骨溶解的治疗中发挥关键作用。因此,本实验研究通过细胞实验,探究芝麻素对破骨细胞的增殖、分化的影响,并探讨其可能的分子机制。通过建立小鼠颅骨骨溶解模型,进一步明确芝麻素防治炎症性骨溶解疾病的效果及其具体机制。实验方法:（1）细胞实验:我们首先从C57/BL6健康雌性小鼠的骨髓中提取骨髓巨噬细胞（BMMs）,以此细胞作为研究细胞。然后加入不同浓度的芝麻素进行干预,通过CCK-8实验探究芝麻素对BMMs增殖的影响,并选择安全浓度进行后续实验。然后用25ng/m L M-CSF、100ng/m L RANKL诱导小鼠BMMs细胞定向分化为破骨细胞,在定向分化的同时加入不同浓度芝麻素进行干预,通过TRAP染色观察破骨细胞的形成情况,探究芝麻素对破骨细胞分化的影响。接下来,我们还使用罗丹明标记的鬼笔环肽对破骨细胞的标志性结构F-肌动蛋白环进行染色,以及在牛骨片表面接种破骨细胞,扫描电镜下观察牛骨片表面骨吸收陷窝形成的情况,进一步验证不同浓度芝麻素对破骨细胞骨吸收功能的影响。应用Real-time PCR技术检测在芝麻素干预下,破骨细胞特异性基因m RNA的表达水平,在基因表达水平探讨芝麻素对RANKL诱导的体外破骨细胞分化的抑制作用。最后,通过利用Western blot和计算机分子对接技术探究芝麻素体外抑制破骨细胞分化和骨吸收的具体分子机制,主要探究芝麻素对破骨细胞分化相关信号通路的影响和调控。（2）动物实验:18只C57/BL6小鼠,总共分为三组:Sham组（注射等量PBS）、5mg/Kg LPS组、5mg/Kg LPS+20mg/Kg芝麻素处理组。向颅骨顶方向进针注射LPS诱导小鼠颅盖骨丢失,建立炎症性骨溶解模型。通过Micro-CT、组织染色和血液分析等手段探讨芝麻素抑制LPS诱导骨溶解的作用,并探讨其可能的分子机制。研究结果:（1）体外实验:芝麻素干预48h后,浓度低于或者等于50μM时对BMMs细胞未见明显细胞毒性作用,而浓度为100μM时明显抑制BMMs的存活。因此,选择50μM以下的芝麻素浓度作为安全浓度进行后续实验。在BMMs细胞分化时用芝麻素进行干预,对照组经过TRAP染色后,可见原代巨噬细胞分化为TRAP阳性的破骨细胞,被染成酒红色,破骨细胞呈现典型的多核巨细胞,形态完整。实验组加入芝麻素进行干预后,破骨细胞的分化被芝麻素显著抑制,TRAP染色阳性破骨细胞的数量明显减少,体积也明显变小,这种抑制效应呈浓度依赖性,即浓度越高破骨细胞的数量越少,体积也更小。用罗丹明标记的鬼笔环肽对F-肌动蛋白环进行染色,结果显示对照组破骨细胞的F-肌动蛋白环体积大,形态完整,数量较多。而实验组经过不同浓度的芝麻素干预后,破骨细胞F-肌动蛋白环的体积和数量显著减少,形态也变得不规则和不完整。实验结果说明芝麻素能显著抑制破骨细胞F-肌动蛋白环的形成,且抑制效应呈浓度依赖性,抑制效应与浓度呈正比。在扫描电镜下观察骨陷窝形成情况,对照组中可见大量的骨吸收陷窝,而加入芝麻素进行干预的组中骨吸收陷窝的数量明显减少,且减少的程度是随着芝麻素浓度的增加而增强的。Real-time PCR发现芝麻素能抑制破骨细胞特异性基因的表达,并且呈现剂量依赖性,即芝麻素浓度越大,抑制作用越强。最后的Western-blot实验结果显示,芝麻素对RANKL诱导的P38及JNK通路没有影响,但是可以通过抑制ERK通路和NFκB通路抑制破骨细胞分化和骨吸收功能,分子对接实验同样得到上述结果。（2）动物实验:小鼠颅盖骨的显微CT扫描和3D重建显示,LPS组观察到大量骨侵蚀,芝麻素治疗有效地降低了骨质溶解的严重程度。芝麻素处理组BV/TV比值较假手术组低,但较对照组明显增加;芝麻素处理组孔隙率百分比较假手术组高,但较对照组明显减低。HE和TRAP染色显示,TRAP阳性破骨细胞的数量和破骨细胞表面与骨表面比值（Oc S/BS）在LPS组中显著增加,导致明显的骨侵蚀和小梁微结构损害。与LPS组相比,芝麻素治疗组通过减少破骨细胞和Oc S/BS的数量,显著保护了颅骨免受骨质侵蚀。芝麻素对减少骨质侵蚀面积和破骨细胞积累的定量分析显示出与显微CT结果相似的结果。ELISA法检测小鼠血清中促炎细胞因子指标含量的实验结果显示,芝麻素可明显降低小鼠血清中IL-1β、TNF-α、IL-6促炎细胞因子的产生。结论:1.芝麻素能够抑制RANKL诱导的破骨细胞的分化和骨吸收功能。2.芝麻素抑制RANKL诱导的破骨细胞的分化和骨吸收功能是由NF-κB信号通路和ERK信号通路介导的。3.芝麻素能够抑制LPS诱导的小鼠颅骨炎性骨溶解,其可能机制是芝麻素抑制了LPS诱导的破骨细胞活化和炎症因子的产生。