補腎方藥防治絕經后骨質疏松癥TGF-β1/Smads信號轉導通路的研究進展※

艾思羽 任艷玲 張?zhí)黻?秦 臻

(遼寧中醫(yī)藥大學2014級碩士研究生，遼寧 沈陽 110032)

補腎方藥防治絕經后骨質疏松癥TGF-β1/Smads信號轉導通路的研究進展※

艾思羽 任艷玲△張?zhí)黻?秦 臻

(遼寧中醫(yī)藥大學2014級碩士研究生，遼寧 沈陽 110032)

絕經后骨質疏松癥所引起的腰背部疼痛、活動不利、身高縮短、駝背甚至骨折等臨床表現(xiàn)，嚴重影響中老年婦女的生活質量。已有眾多研究證實補腎方藥能夠明顯抑制骨吸收，促進骨形成，有效防治絕經后骨質疏松，并且具有整體療效好、副作用少的中醫(yī)獨有優(yōu)勢。本文從TGF-β1/Smads信號轉導通路探討補腎方藥干預絕經后骨質疏松癥的機制，為補腎方藥防治絕經后骨質疏松癥提供科學依據(jù)。

絕經后骨質疏松；信號轉導；轉化生長因子β；補腎方藥；綜述

絕經后骨質疏松癥(postmenopausal osteoporosis，PMOP)是指絕經后婦女由于卵巢功能減退，雌激素水平下降，從而導致骨吸收大于骨形成，出現(xiàn)以低骨量和骨組織顯微結構退行性變?yōu)槠涮卣?，骨脆性和骨折易感性增加的一種全身代謝疾病[1]。先后受絕經和衰老因素的影響，快速骨量丟失多發(fā)生在50～70歲中老齡婦女，尤其50歲以后患病率隨年齡增加而逐漸增加，其造成骨折的發(fā)病率隨年齡的增長而呈指數(shù)增長[2]。由于退行性病變引起的腰背部疼痛、活動不利、身高縮短、駝背甚至骨折等臨床表現(xiàn)，嚴重影響中老年婦女的生活質量。PMOP屬中醫(yī)學骨痹、骨痿范疇，腎虛是PMOP發(fā)病的根本原因[3]，故補腎方藥防治PMOP成為時下研究的主流方向之一，再結合研究熱門Smads蛋白介導的轉化生長因子β1(TGF-β1)信號轉導通路，對補腎方藥防治PMOP的機制綜述如下。

1 TGF-β1/Smads信號轉導通路概述

1.1 TGF-β超家族 TGF-β超家族是由一類結構和功能相關的多肽生長因子亞家族組成，包括內分泌型多肽分子TGF-βs、骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，BMPs)、活化素(activins)、抑制素(inhibins)等[4]。研究證實，TGF-β能促進成骨細胞增殖、分化，刺激細胞外基質合成，同時還能降低骨轉換，促進骨與軟骨的形成，加快破骨細胞的凋亡[5]?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)脊椎動物中TGF-β有5種異構體，即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、TGF-β5，哺乳動物只有前3種結構，其中最早發(fā)現(xiàn)和研究最充分的是TGF-β1。TGF-β廣泛存在于正常組織及轉化細胞中，以骨組織和血小板中的含量最為豐富，其中骨組織中的表達高于其他組織100倍[6]，在骨形成和骨重建過程中起著極其重要的作用。TGF-β信號轉導首先是其配體與細胞膜上的TGF-β受體相結合?，F(xiàn)已知有Ⅰ型(主要是TβRⅠ)、Ⅱ型(主要是TβRⅡ)和Ⅲ型受體(也稱附屬受體)，目前認為，Ⅲ型受體參與調節(jié)配體和受體的結合，真正起信號轉導作用的是Ⅰ型和Ⅱ型受體[7]。

1.2 Smad蛋白 到目前為止，在哺乳動物中已經發(fā)現(xiàn)了9種Smad蛋白，按照其結構和功能的不同可分為3種類型，即受體激酶型(Recepter-regulated Smad，R-Smad)、通用型(Co-mediator Smad，Co-Smad)、抑制型(Inhibi-tory Smad，I-Smad)。R-Smad包括Smad1、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8、Smad9，它們是Ⅰ型受體激酶的底物，R-Smad又分為2類，由TGF-β激活的TGFβ-R-Smads，包括Smad2、Smad3，以及由BMP激活的BMP-R-Smads，包括Smad1、Smad5、Smad8；Co-Smad在哺乳動物中僅發(fā)現(xiàn)Smad4，為骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)和TGF-β信號轉導途徑的共同通路，通過與R-Smads結合形成異源復合物進入核內參與信號傳遞；I-Smad包括Smad6、Smad7，可以抑制受體激活的Smad介導的信號轉導，其中Smad6能夠抑制Smad1和Smad2，但不能抑制Smad3的磷酸化，Smad7是TGF-β信號通路的通用抑制劑。TGF-β1/Smads信號轉導通路是當今研究PMOP發(fā)病機制的新熱點，該信號轉導通路的中心內容如下：TGF-β直接和TβRⅡ結合，活化的TβRⅡ會募集及結合TβRⅠ，活化的TβRⅠ磷酸化R-Smads，R-Smads中的Smad2、Smad3傳導TGF-β的信號，并與Smad4形成異源二聚體進入核內，調節(jié)靶基因的轉錄，Smad7可通過競爭性的與TβRⅠ結合，抑制TβRⅠ對Smad2和Smad3的磷酸化，起到負反饋調節(jié)作用，同時增加泛素介導的TβRⅠ自身降解。

2 補腎方藥對PMOP的TGF-β1/Smads信號轉導通路的干預

2.1 補腎方藥與PMOP 實驗研究充分證明了補腎方藥有防治PMOP的作用，臨床研究進一步從臨床療效、改善患者疼痛、副作用等方面評價補腎方藥的治療優(yōu)勢，增加了補腎方藥臨床推廣的可行性。中藥復方的實驗研究中，鄧洋洋等[8]研究結果表明補腎中藥(鹿茸、牡蠣)增加PMOP大鼠骨密度，并且能夠改變子宮指數(shù)，為今后深入研究和開發(fā)防治PMOP新藥中藥提供了依據(jù)。尚立芝等[9]學者研究結果顯示補腎方藥(淫羊藿、補骨脂等)能升高血清雌激素，抑制白細胞介素-1、腫瘤壞死因子-α的分泌，對骨吸收有明顯的抑制作用；上調血清中TGF-β1表達，促進骨形成，從而有效防治PMOP。中成藥實驗研究中，骨松康膠囊(淫羊藿、仙茅、制川烏、制草烏、當歸、川芎、巴戟天等)[10]、左歸丸(熟地黃、山藥、山茱萸、菟絲子、枸杞子、牛膝、鹿角膠、龜甲膠)[11]、金匱腎氣丸(生地黃、山藥、山茱萸、澤瀉、茯苓、牡丹皮、桂枝、制附子)[12]、地附補腎顆粒(熟地黃、附子、黃精、淫羊藿、巴戟天、川芎、骨碎補、地鱉蟲)[13]等，都能夠顯著增加PMOP大鼠骨密度，促進骨形成，抑制骨吸收，甚至能逆轉去卵巢大鼠高骨轉換狀態(tài)，起類激素樣作用，有效防治PMOP。在大量的臨床研究中，也有很多種補腎方藥被證實能有效治療PMOP，常見的有左歸丸[14]、六味地黃丸[15]、青蛾丸(補骨脂、杜仲、胡桃、蒜膏為丸)[16]、強骨膠囊(骨碎補)[17]、二仙湯[18]、仙靈骨葆(膠囊)(淫羊藿、川斷續(xù)、補骨脂、丹參、知母等)[19]、金匱腎氣丸[20]等，補腎方藥能減輕患者疼痛，改善臨床癥狀，提高患者腰椎、股骨或者脛骨骨密度，增強骨強度，并兼有副作用小的中藥優(yōu)勢。

2.2 補腎方藥對PMOP的TGF-β1/Smads信號轉導通路的干預 《素問·宣明五氣》曰“腎主骨”，《素問·六節(jié)藏象論》曰“腎其充在骨”，《素問·陰陽應象大論》曰“腎生骨髓”，《素問·逆調論》曰“是人者，素腎氣勝，以水為事，太陽氣衰，腎脂枯不長……腎者水也，而生于骨，腎不生，則髓不能滿，故寒甚至骨也，所以不能凍栗者……病名曰骨痹，是人當攣節(jié)也” 。從傳統(tǒng)中醫(yī)學理論方面解釋說明了“腎”與“骨”的密切關系，即腎主骨，骨的強弱與腎中精氣盛衰關系密切，故眾多實驗多從“腎”和“骨”的角度入手，既闡明了“腎主骨，生髓”的內在機制，又為補腎生髓法治療骨質疏松癥提供了理論基礎。沈自尹[21]的研究發(fā)現(xiàn)，腎虛的病理機制還與下丘腦—垂體—性腺軸有密切關系。馬文杰等[22]研究指出絕經后婦女患有甲狀腺疾病，可以影響骨代謝，導致骨量丟失，增加骨折風險。綜上所述，下面將從腎、骨、下丘腦、甲狀腺4個方面來總結補腎方藥干預PMOP的TGF-β1/Smads信號轉導通路的機制。

2.2.1 體內實驗中補腎方藥對PMOP各組織TGF-β1/Smads信號轉導通路的干預

2.2.1.1 補腎方藥對PMOP腎組織中TGF-β1/Smads信號轉導通路的干預 補腎益氣中藥(黃芪、骨碎補、淫羊藿等)、左歸丸等補腎方藥能有效防治PMOP，其機制之一可能是通過調控腎臟TGF-β1/Smads信號轉導通路來實現(xiàn)的。李婭玲[23]研究左歸丸干預去卵巢大鼠12周后，高轉換骨代謝降低、骨密度升高，能夠下調腎組織中TGF-β1、Smad4的mRNA表達，從而抑制骨吸收，糾正骨代謝紊亂，改善去卵巢后大鼠骨質疏松狀態(tài)，通過補腎填精的方法起到防治PMOP的作用。馬翔[24]研究補腎益氣中藥(黃芪、骨碎補、淫羊藿等)干預去卵巢大鼠12周后，顯著增強股骨骨密度，調節(jié)骨代謝，改善性激素水平，下調腎臟中TGF-β1的表達。

2.2.1.2 補腎方藥對PMOP骨組織中TGF-β1/Smads信號轉導通路的干預 左歸丸、強骨康疏方、密骨顆粒等補腎方藥能有效防治PMOP，其機制可能是通過調控骨組織TGF-β1/Smads信號轉導通路來實現(xiàn)的。呂海波[25]采用左歸丸干預去卵巢大鼠120 d后，能夠有效調節(jié)高轉化型骨代謝紊亂，促進骨形成抑制骨丟失，增加骨礦含量，起到類雌激素樣作用，能明顯上調骨組織中TGF-β1、Smad4 mRNA的表達，表明TGF-β1/Smads信號轉導通路的異?？赡苁荘MOP發(fā)病的重要機制之一。任艷玲等[26-28]分別采用補腎益氣生精中藥(人參、熟地黃、鹿角膠、杜仲等)和密骨顆粒(人參、熟地黃、鹿角膠、杜仲等)干預去卵巢大鼠12周后，能夠提高大鼠股骨骨密度，并且可以從mRNA及蛋白水平提高骨組織中TGF-β1、Smad2和Smad4表達，信號轉導分子TGF-β1、Smad2和Smad4表達水平的下調可能是PMOP發(fā)生的重要機制之一。

2.2.1.3 補腎方藥對PMOP下丘腦—腎—骨中TGF-β1/Smads信號轉導通路的干預 目前，僅見下丘腦—腎—骨TGF-β1/Smads信號轉導通路中TGF-β1的相關研究，還沒有發(fā)現(xiàn)有關Samds蛋白的研究報道，有待進一步深入探討。鄭洪新等[29]應用補腎益髓藥物(鹿茸、牡蠣等)12周后，明顯提高股骨骨密度。在mRNA及蛋白水平上，上調骨、腎組織TGF-β1的表達水平，同時明顯下調下丘腦組織TGF-β1的表達水平。該實驗表明補腎益髓中藥能夠有效防治PMOP，對下丘腦—腎—骨反饋機制有明顯的調控作用。

2.2.1.4 補腎方藥對PMOP甲狀腺組織中TGF-β1/Smads信號轉導通路的干預 現(xiàn)階段僅見有甲狀腺組織TGF-β1/Smads信號轉導通路中TGF-β1的文獻報道，Samds蛋白的研究有待進一步探索，同時還可以通過下丘腦—垂體—甲狀腺軸著手更詳盡地研究補腎方藥防治PMOP的機制。李小英[30]采用補腎健脾活血中成藥寶骨康介導去卵巢大鼠12周后，顯著增強大鼠股骨、脛骨骨密度和子宮指數(shù)，調節(jié)骨代謝，改善性激素水平，在蛋白水平上下調了甲狀腺組織中TGF-β1的表達，說明寶骨康對PMOP有很好的防治作用，可能是通過調節(jié)甲狀腺中的TGF-β1蛋白表達完成的。

2.2.2 體外實驗中補腎方藥對骨髓間充質干細胞 TGF-β1/Smads信號轉導通路的干預 骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal strm cells，BMSCs)是一類具有多向分化潛能及自我更新能力的干細胞，其能通過分化為成骨細胞而促進骨形成[31]。隨著年齡增長BMSCs更趨向成脂分化，使成骨能力減弱，導致骨質疏松癥。BMSCs的成骨分化可受到TGF-β1/Smads信號轉導通路的調控，補腎中藥在BMSCs成骨與成脂誘導方面的機制，有待進一步深入研究。卞琴等[32]研究3種補腎中藥(淫羊藿、補骨脂、女貞子)的有效成分可能從增加BMSCs細胞外基質、促進生長因子相關信號通路、增加蛋白合成等方面促進BMSCs成骨分化的作用，從而實現(xiàn)治療骨質疏松癥。宋囡等[33]研究發(fā)現(xiàn)，左歸丸、右歸丸含藥血清能夠協(xié)同誘導劑促進BMSCs成骨分化，左歸丸促進BMSCs成骨分化的作用優(yōu)于右歸丸。孫月嬌等[34]進一步研究發(fā)現(xiàn)，左歸丸、右歸丸含藥血清通過TGF-β1及其信號轉導蛋白Smad2、Smad3促進BMSCs成骨分化，其作用機制之一可能是通過TGF-β1/Smads信號轉導通路來實現(xiàn)的。徐巖等[35]研究補充了左歸丸、右歸丸對BMSCs分化的調節(jié)具有雙向性，BMSCs在促進成骨分化的同時又抑制BMSCs成脂分化。葛心慈等[36-37]進一步研究顯示，左歸丸、右歸丸及其拆方均能抑制BMSCs的成脂分化，右歸丸抑制成脂分化的作用優(yōu)于左歸丸，其進一步機制待深入研究。

3 結 語

隨著我國人口老齡化的進程，PMOP的發(fā)病率也不斷增長，單純長期的使用西藥治療PMOP有較大的副作用和不良反應，而補腎方藥已經證實是一種很好的骨質疏松癥補充治療藥物，隨著現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展，利用補腎方藥治療PMOP，通過TGF-β1/Smads信號轉導通路作為調節(jié)機制已成為一種趨勢。目前，在實驗研究中，補腎方藥防治PMOP在TGF-β1/Smads信號轉導通路方面還存在不足，無論在腎、骨、下丘腦、甲狀腺任何組織研究中，多局限在TGF-β1的基因和蛋白水平的研究，TGF-β1受體及其信號轉導蛋白Smad2、Smad3、Smad4的研究相對較少，而Smad7蛋白在PMOP的實驗研究中涉獵更少。鑒于以上近年來實驗研究總結，我們應充分利用病理、免疫、分子生物學等現(xiàn)代科學方法，從TGF-β1/Smads信號轉導通路系統(tǒng)地研究探討補腎方藥防治PMOP的作用機制，從而不斷提高基礎研究和臨床治療的水平，更好地為補腎方藥的臨床應用提供科學依據(jù)。

[1] 劉忠厚.骨質疏松學[M].北京：科學出版社，1998:529.

[2] 張亞軍，劉忠厚，張鵬.絕經后骨質疏松癥流行病學研究進展[J].中國骨質疏松雜志，2010，16(3)：229-234.

[3] 眭承志.關于絕經后骨質疏松癥發(fā)病機制的中醫(yī)理論探析[J].光明中醫(yī)，2007，22(11)：19-22.

[4] 楊人強.轉化生長因子β家族信號轉導的研究進展[J].江西醫(yī)學院學報，2004，44(1)：120-123.

[5] 聶宇.轉化生長因子β與骨質疏松癥關系的研究進展[J].安徽醫(yī)藥，2010，14(12)：1489-1490.

[6] Tsiridis E，Upadhyay N，Giannoudis P.Molecular aspects of fracture healing: which are the important molecules[J]. Injury，2007，38(Suppl1):11-25.

[7] 王艷梅，木合塔爾·霍加，張晨.轉化生長因子β及其信號通路的研究進展[J].醫(yī)學綜述，2011，17(22)：3367-3369.

[8] 鄧洋洋，鄭洪新，王思程，等.補腎中藥對去卵巢骨質疏松癥模型大鼠骨密度、子宮指數(shù)影響的實驗研究[J].遼寧中醫(yī)雜志，2012，39(9)：1867-1869.

[9] 尚立芝，王付，李沛.補腎方藥對骨質疏松大鼠白細胞介素-1、腫瘤壞死因子-α及轉化生長因子-β1的影響[J].中華中醫(yī)藥雜志，2012，27(12):3237-3239.

[10] 魏玉芳.補腎法對大鼠絕經后骨質疏松模型的影響[J].第四軍醫(yī)大學學報，2007，28(6)：544-545.

[11] 任艷玲，呂海波，趙金茹，等.補腎填精方藥抗去卵巢大鼠骨質疏松癥的實驗研究[C]//全國第3屆臨床中藥學學術研討會論文集.2010：204-208.

[12] 王建偉，馬勇，周玲玲，等.金匱腎氣丸聯(lián)合葡萄糖酸鈣對去勢大鼠骨質疏松的影響[J].中國骨質疏松雜志，2011，17(1)：60-63.

[13] 丁?；?地附補腎顆粒對去卵巢所致骨質疏松癥大鼠作用的實驗與機制探討[D].蚌埠：蚌埠醫(yī)學院，2013.

[14] 關媛.左歸丸治療絕經后骨質疏松的臨床研究[D].南京：南京中醫(yī)藥大學，2015.

[15] 馬春.六味地黃丸聯(lián)合鈣劑治療絕經后骨質疏松癥的臨床分析[J].中國醫(yī)藥科學，2011，1(18)：74-75.

[16] 夏雪，馬陳，沈霖，等.古方青娥丸治療絕經后骨質疏松癥的臨床療效觀察[J].中國中醫(yī)骨傷科雜志，2016，24(7)：20-22.

[17] 徐宏，任德華，梁柱，等.強骨膠囊合阿侖磷酸鈉治療絕經后骨質疏松癥的臨床研究[J].浙江中醫(yī)藥大學學報，2010，34(4)：503-504.

[18] 葉丙霖，李盛華，李淑玲，等.二仙湯聯(lián)合依降鈣素治療絕經期婦女骨質疏松癥臨床研究[J].中國中醫(yī)藥信息雜志，2016，23(6)：23-26.

[19] 王旭凱，王英，楊有庚，等.仙靈骨葆膠囊治療絕經后婦女骨質疏松癥的臨床療效觀察[J].中國婦幼保健，2009，24(12)：1707-1708.

[20] 李剛.金匱腎氣丸聯(lián)用葡萄糖酸鈣治療原發(fā)性骨質疏松癥的臨床研究[D].南京：南京中醫(yī)藥大學，2011.

[21] 沈自尹.從腎本質研究到證本質研究的思考與實踐[J].上海中醫(yī)藥雜志，2000，34(4)：4-7.

[22] 馬文杰，易茜璐，于明香.甲狀腺疾病與骨質疏松關系的研究進展[J].復旦學報：醫(yī)學版，2012，39(4)：418-421，432.

[23] 李婭玲.左歸丸對PMOP大鼠腎組織中TGF-β1/Smad4信號轉導通路的實驗研究[D].沈陽：遼寧中醫(yī)藥大學，2010.

[24] 馬翔.補腎益氣中藥對去勢大鼠絕經后骨質疏松癥腎臟TGF-β1調控的研究[D].沈陽：遼寧中醫(yī)藥大學，2006.

[25] 呂海波.左歸丸對去卵巢大鼠骨組織中TGF-β1、Smad4信號轉導通路的研究[D].沈陽：遼寧中醫(yī)藥大學，2011.

[26] 任艷玲，鄭洪新，杜松，等.補腎益氣生精中藥對去卵巢大鼠骨組織Smad4表達的影響[J].中國中醫(yī)基礎醫(yī)學雜志，2004，10(5)：42-46.

[27] 任艷玲，鄭洪新，杜松.密骨顆粒對去卵巢大鼠TGF-β1表達的影響[J].中國骨質疏松雜志，2004，10(2)：221-225.

[28] 任艷玲，鄭洪新，杜松.補腎益氣生精中藥對去卵巢大鼠骨質疏松發(fā)生機制的調節(jié)作用[J].北京中醫(yī)藥大學學報，2006，29(2)：94-97.

[29] 鄭洪新，燕燕，王思程，等.“腎藏精生髓主骨”藏象理論研究——腎虛骨質疏松癥大鼠轉化生長因子相關基因及蛋白表達的異常[J].世界科學技術：中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2010，12(1)：57-64.

[30] 李小英.補腎健脾活血法對去卵巢骨質疏松癥大鼠甲狀腺TGF-β1的調控機制[D].沈陽：遼寧中醫(yī)藥大學，2007.

[31] Elabd C, Basillais A, Beaupied H, et al. Oxytocin Controls Differentiation of Human Mesencymal Stem Cells and Reverses Osteoporosis[J].Stem Cell，2008，26(9)：2399-2407.

[32] 卞琴，劉書芬，黃建華，等.3種補腎中藥有效成分對去卵巢骨質疏松大鼠骨髓間充質干細胞的調控作用[J].中華中醫(yī)藥雜志，2011，26(5)：889-893.

[33] 宋囡，何文智，王智民，等.左、右歸丸對大鼠骨髓間充質干細胞骨向分化中TGF-β1 mRNA的影響[J].中國實驗方劑學雜志，2013，19(18)：210-214.

[34] 孫月嬌，宋囡，何文智，等.左、右歸丸對大鼠骨髓間充質干細胞成骨誘導中轉化生長因子β1及Smad2/3的影響[J].中國組織工程研究，2014，18(10)：1496-1501.

[35] 徐巖，宋囡，任艷玲.左、右歸丸對大鼠骨髓間充質干細胞成骨及成脂誘導的研究[J].中國中醫(yī)基礎醫(yī)學雜志，2015，21(8)：946-948.

[36] 葛心慈，任艷玲，吳瓊，等.左、右歸丸及其拆方對去卵巢大鼠骨髓間充質干細胞成脂分化的影響[J].中國骨質疏松雜志，2016，22(10)：1324-1328.

[37] 葛心慈，任艷玲，徐巖.左、右歸丸及其拆方對去卵巢大鼠骨髓間充質干細胞成脂誘導的影響[J].中國實驗方劑學雜志，2016，22(21)：99-103.

[38] 劉詩榮，沈霖，楊艷萍，等.補腎法對去卵巢大鼠骨組織中TGF-β1及Fas的影響[J].中國中醫(yī)骨傷科雜志，2003，11(2)：23-26.

[39] 胡婭，蹇順華，向楠.補腎化痰方對去卵巢大鼠骨組織中BMP-2和TGF-β1表達的影響[J].山西中醫(yī)學院學報，2012，13(1)：21-23.

(本文編輯：董軍杰)

10.3969/j.issn.1002-2619.2017.02.037

艾思羽(1989—)，女，碩士研究生在讀。從事方藥理論及應用的研究工作。

R-05;R681.053.1

A

1002-2619(2017)02-0304-05

2016-11-15)

△ 通訊作者：遼寧中醫(yī)藥大學中藥教研室，遼寧 沈陽 110032