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骨质疏松症（Osteoporosis,OP）是以低骨量和骨组织微结构退化为特征的全身代谢性骨骼疾病。随着近年来人们对口腔健康及美观的要求越来越高,正畸门诊中骨质密度低甚至骨质疏松的患者也越来越多。正畸牙齿移动依赖于成骨细胞和破骨细胞共同作用的动态骨改建进程。在正畸治疗过程中,OP状态下的成骨细胞功能障碍与破骨细胞形成和分化相结合,加剧骨重塑过程中的失衡,导致牙槽骨吸收过多及牙齿移动过速,对正畸治疗效果及后期稳定性都有较大影响。目前临床治疗OP的药物,如双膦酸盐等由于对破骨细胞的骨吸收产生干扰,在正畸治疗中会产生限制牙齿运动及诱发颌骨坏死等一系列副作用。因此,深入了解骨重塑的分子机制并采用安全有效的治疗方法来改善OP状态进而有利于OP患者的正畸治疗,成为近年来正畸医生关注的焦点。杜仲（Eucommia ulmoides Oliver）是传统中医药中防治OP的经典用药。已有研究证实杜仲的多种有效活性成分如黄酮、木脂素和桃叶珊瑚苷等对OP的防治具有积极作用。多糖是由多个单糖通过糖苷键连接形成的大分子物质,多项研究表明植物多糖可通过平衡骨吸收和骨形成而具有良好的防治OP作用。多糖是杜仲重要的生物活性成分,已有研究证实了其抗氧化和抗炎活性,但目前关于杜仲多糖的抗OP活性仍未有相关研究报道。本研究对杜仲多糖的结构特点和抗OP作用进行系统性研究,同时联合多组学分析探究杜仲多糖改善骨代谢的作用机制以及促进成骨分化的相关分子机制,为杜仲多糖防治OP并进一步利于OP患者的正畸治疗提供理论基础。首先,本研究制备了杜仲皮粗多糖（c Eu OCP）,并初步分析了c Eu OCP对OP大鼠正畸牙移动过程中牙槽骨改建的影响。通过多糖提取优化实验获得杜仲多糖的优化提取条件（80℃连续提取3 h,液料比20:1 m L/g）,然后经热水浸提和一系列纯化操作获得c Eu OCP。在OP大鼠正畸牙移动模型中,c Eu OCP给药可显著改善OP大鼠牙槽骨微结构紊乱,增加牙槽骨骨量,促进OP大鼠牙槽骨组织中Runx2和Osterix的表达。上述结果说明c Eu OCP可以促进OP大鼠骨组织中成骨细胞介导的骨形成,初步证实了c Eu OCP具有促进骨形成的抗OP活性。接下来,将c Eu OCP进一步纯化获得杜仲皮纯化多糖（Eu OCP3）,并对其结构特点进行分析。Eu OCP3是一种主要由半乳糖醛酸、阿拉伯糖、鼠李糖和半乳糖组成的酸性多糖,重均分子量为38.1 k Da,分子量分散指数为1.0049,说明Eu OCP3样品均一性较好;红外光谱检测结果表明,Eu OCP3样品中存在糖类特征峰,以及C-H、C-O、糖醛酸及α-型糖苷键的特征吸收峰;多糖键合结构分析结果显示Eu OCP3主要由8个糖苷片段组成,包括4-Gal（p）-UA、5-Ara（f）、2-Rha（p）、T-Ara（f）、2,3,5-Ara（f）、4-Gal（p）、2,4-Rha（p）和T-Gal（p）;根据多糖键合结果结合NMR信号分析,推测Eu OCP3的主链可能主要由→4)-α-Galp A-（1→4）-α-Galp A-（1→,→4）-α-Galp A-（1→5）-α-Araf-（1→,→4）-α-Galp A-（1→2）-α-Rhap-（1→和→4）-α-Galp A-（1→5）-α-Araf-（1→2）-α-Rhap-（1→的重复单元通过→2,3,5）-α-Araf-（1→连接组成,可能还含有少量T-β-Araf→和T-β-Araf→4）-α-Galp A-（1→连接在→2,3,5）-α-Araf-(1→的C-2和C-5构成支链。然后,本研究通过建立OP小鼠模型,探究Eu OCP3对OP小鼠骨代谢的影响及相关作用机制。结果表明,Eu OCP3给药可以显著改善OP小鼠的骨组织微结构破坏,增加皮质骨及骨小梁厚度,增加骨组织中成骨细胞的数量和面积,促进成骨分化相关蛋白的表达,同时降低骨组织中破骨细胞的数量和面积,抑制破骨分化相关蛋白的表达,说明Eu OCP3给药可逆转OP小鼠骨组织的骨重塑失衡,改善骨组织微结构。肠道菌群联合代谢组学分析结果表明Eu OCP3可通过改变肠道微生物群中某些菌属的丰度进而调节OP小鼠机体代谢水平。通过血清ELISA和骨组织western blot检测对Eu OCP3改善骨代谢的作用机制进一步探究,结果表明Eu OCP3可通过ERK/JNK/Nrf2信号级联改善OP小鼠机体氧化应激状态,以及通过BMP-2/Smad信号通路促进骨形成,从而改善OP小鼠的骨代谢水平。最后,本研究通过MC3T3-E1细胞建立体外成骨细胞分化模型,探究Eu OCP3对成骨分化的影响。结果表明,Eu OCP3对MC3T3-E1细胞增殖活力无显著影响,说明Eu OCP3对MC3T3-E1细胞无明显的毒性作用;同时,Eu OCP3可显著促进成骨分化标志蛋白的表达,并且促进ERK1/2及Smad1/5/8的磷酸化及BMP-2的表达,说明Eu OCP3能够促进成骨细胞分化;对Eu OCP3促进成骨分化的机制进一步研究,ERK抑制剂的干预部分阻止了Eu OCP3诱导的MC3T3-E1细胞中Smad1/5/8的磷酸化、BMP-2和其他成骨分化标志物的表达,说明ERK/BMP-2/Smad信号通路在Eu OCP3诱导成骨分化过程中发挥关键作用。以上结果表明:（1）在OP大鼠正畸牙移动过程中,从杜仲中提取的c Eu OCP具有促进骨形成的抗OP活性。（2）从c Eu OCP分离纯化的Eu OCP3是一种主要由半乳糖醛酸、阿拉伯糖、鼠李糖和半乳糖组成的均质酸性多糖,重均分子量为38.1 k Da。（3）在OP小鼠模型中,Eu OCP3可通过ERK/JNK/Nrf2信号级联改善OP小鼠机体氧化应激状态,以及通过BMP-2/Smad信号通路促进骨形成,从而改善OP小鼠的骨代谢水平。（4）ERK/BMP-2/Smad信号通路在Eu OCP3诱导成骨分化过程中发挥关键作用。