基于經(jīng)典Wnt/β—catein信號通路的中醫(yī)藥干預(yù)膝骨關(guān)節(jié)炎的研究述評

蘭維婭 唐芳 馬武開 姚血明 盧向陽 周靜 陳琳英 李宇

【摘 要】 Wnt信號通路分為經(jīng)典的Wnt/β-連環(huán)蛋白（Wnt/β-catein）通路與非經(jīng)典信號通路，如調(diào)控細胞平面極性的Wnt/PCP（Planar cell polarity）通路、調(diào)控細胞內(nèi)鈣信號的Wnt/Ca2+信號通路及Wnt/Rho信號通路。Wnt通路自上世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)得到越來越多的重視和關(guān)注，特別是Wnt/β-catein信號通路對人體組織器官的作用研究也層出不窮，隨著研究的不斷細化，其在膝骨關(guān)節(jié)炎中的研究也取得一定進展，尤其是在采用中醫(yī)藥干預(yù)膝骨關(guān)節(jié)炎的治療中獲得肯定療效。如果進一步擴大研究，可對相關(guān)疾病的治療、預(yù)防及預(yù)后起到極其重要的作用，為該領(lǐng)域相關(guān)疾病的臨床治療開辟出新的思路，為此，對基于經(jīng)典Wnt/β-catein信號通路的中醫(yī)藥干預(yù)膝骨關(guān)節(jié)炎的研究進展進行綜述。

【關(guān)鍵詞】 骨關(guān)節(jié)炎，膝；Wnt/β-catein信號通路；中醫(yī)藥；綜述

膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是目前中老年人最常見的疾病之一[1]，嚴重影響患者的日常生活質(zhì)量，不僅給家庭帶來巨大的精神負擔(dān)，也給社會增加財產(chǎn)損失[2]。KOA是以膝關(guān)節(jié)退行性病理改變?yōu)榛A(chǔ)的關(guān)節(jié)疾病[3]，主要表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)腫脹，運動時出現(xiàn)膝部疼痛，伴滑膜炎、半月板損傷、髕骨軟化、膝關(guān)節(jié)內(nèi)韌帶損傷等，臨床主要表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)紅腫痛、皮溫增高、坐起立行時膝部酸痛不適，并伴有關(guān)節(jié)腫脹、彈響、積液等。

中醫(yī)學(xué)認為，KOA屬“痹證”“骨痹”“尪痹”“膝痹”等范疇?！稄埵厢t(yī)通》記載有“膝痛”：“膝者筋之府，屈伸不能，行則僂附，筋將憊矣。故膝痛無有不因肝腎虛者，虛則風(fēng)寒濕氣襲之。”《圣濟總錄》記載：“腎脂不長，則髓涸而氣不行，骨乃痹而其證內(nèi)寒也?！辈C上，多由正氣內(nèi)虛、肝腎不足為本。慢性勞損致筋脈關(guān)節(jié)失去濡養(yǎng)，或風(fēng)濕寒邪內(nèi)侵影響氣血運行，氣滯血瘀，留著關(guān)節(jié)等所致?？梢姽潜砸哉摓楸尽⒈咎摌?biāo)實、虛實夾雜為特點，張璐在《張氏醫(yī)通·諸痛門》列有：“膝者，筋之府，無有不因肝腎虛者，虛者風(fēng)寒濕氣襲之?！痹谥委熒?，骨痹虛證當(dāng)補益肝、脾、腎三腑，強筋壯骨為主；實證則治宜散寒除濕、活血化瘀、行氣通絡(luò)[4]。出自《備急千金要方》的經(jīng)典代表方獨活寄生湯治療KOA取得了良好療效[5]，并從分子層面的研究中闡釋了其作用機制[6]。近年來，隨著研究不斷深化，已有大量文獻研究表明經(jīng)典Wnt/β-catein信號通路參與KOA的發(fā)生和發(fā)展，當(dāng)Wnt信號通路出現(xiàn)異常即可影響其參與調(diào)節(jié)骨形成和維持骨關(guān)節(jié)的穩(wěn)態(tài)作用[7-9]。

1 Wnt信號通路的生物學(xué)特性

自NUSSE和VARMUS[10]兩位科學(xué)家在1982年首次發(fā)現(xiàn)Wnt基因后，經(jīng)過長期大量研究獲得人Wnt基因定位于12q13染色體中，并在胚胎發(fā)育中的器官形成、組織再生以及其他生理過程有著極為重要的影響。參與調(diào)控的Wnt基因信號傳導(dǎo)系統(tǒng)即為Wnt通路，主要由Wnt蛋白（Wnt配體）、Wnt受體、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6（LRP5/6）、散亂蛋白（Dsh/Dvl）、核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子T細胞因子/淋巴增強因子（Tcf/Lef）等組成，并根據(jù)參與調(diào)控的影響力和方式分為經(jīng)典通路（Wnt/β-catein信號通路）和非經(jīng)典通路（Wnt/細胞極性PCP通路以及Wnt/Ca2+通路等）[11]。其中Wnt/β-catein經(jīng)典信號通路組分包括：分泌蛋白Wnt家族、跨膜受體Frizzled家族、酪蛋白激酶1、Dsh/Dvl、糖原合成激酶3β（GSK-3β）、結(jié)腸腺瘤性息肉蛋白（APC）、軸蛋白Axin、β-catein，以及轉(zhuǎn)錄因子Tcf/Lef家族等相關(guān)因子。其參與軟骨細胞分化、骨重塑[12-13]。當(dāng)無信號時，胞質(zhì)內(nèi)GSK3β、APC、Axin與β-catenin形成降解復(fù)合體，GSK3-β對β-catenin的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化，磷酸化的β-catenin被轉(zhuǎn)導(dǎo)素β-TrCP特異識別后經(jīng)泛素-蛋白途徑降解。當(dāng)Wnt信號存在時，Wnt與細胞表面受體Fzd和LRP5/6受體結(jié)合形成復(fù)合體，并激活Dsh，與軸蛋白Axin結(jié)合而使降解復(fù)合體解體，使得GSK-3β不能對β-catenin磷酸化，游離β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)聚集；當(dāng)β-catenin積累到一定程度，從胞質(zhì)轉(zhuǎn)位至核內(nèi)，與Tcf/Lef結(jié)合，形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，刺激Wnt信號下游靶基因周期蛋白D1（Cyclin protein D1）、c-Myc、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）家族、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）等的轉(zhuǎn)錄[14-16]。中醫(yī)藥治療骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）具有良好的療效，但其具體的分子作用機制至今尚未研究透徹。目前，基于經(jīng)典的Wnt/β-catein信號通路研究KOA的發(fā)病機制及中醫(yī)藥干預(yù)作用主要集中在補腎活血的單味中藥、復(fù)方制劑及含藥血清提取物等方面，并取得了一定的成績。

2 Wnt/β-catein信號通路對KOA的影響

Wnt/β-catein信號通路是調(diào)節(jié)軟骨代謝的重要途徑之一，對維持關(guān)節(jié)完整性有重要影響。研究證實，在KOA患者關(guān)節(jié)液和血清中的β-catenin表達水平均升高，并與病變程度呈正相關(guān)[17]。正常人與OA患者關(guān)節(jié)軟骨組織中β-catenin和TCF-4的表達水平隨軟骨組織損傷程度的加重而升高[18]，故如何使β-catenin維持在一定水平，以使KOA不發(fā)生或進程減緩是目前研究中需攻克的難點。

當(dāng)Wnt信號通路中的任何組分出現(xiàn)異常時均可導(dǎo)致信號異?；罨痆19]，并影響人體多細胞生物體軸的分化過程以及器官形成等。KOA的發(fā)生及其進展與Wnt/β-catein信號通路的異常有著密切關(guān)系，通過成年小鼠實驗發(fā)現(xiàn)，過度表達β-catein使小鼠關(guān)節(jié)出現(xiàn)OA樣改變，并使軟骨細胞中MMP-9、

MMP-13以及BMP-2基因的表達增加，軟骨細胞提前退化[20]。李強等[21]用ELISA測定80例OA患者血清中Dickkopf相關(guān)蛋白1（DKK-1）水平，發(fā)現(xiàn)DKK-1的水平明顯低于正常對照組，說明血清中DKK-1水平越低，導(dǎo)致OA的可能性越大。為了證實這一結(jié)論，進一步構(gòu)建兔KOA模型，發(fā)現(xiàn)DKK-1組兔膝軟組織Mankin評分顯著低于模型組。DKK-1作為Wnt信號通路主要抑制蛋白，在骨代謝進程中起著抑制骨形成和促進骨破壞的作用，延緩KOA進展，但其具體作用機制還需要進一步的基礎(chǔ)及臨床研究。

研究發(fā)現(xiàn)，β-catein和COX-2的表達水平在OA關(guān)節(jié)軟骨中均增高，且觀察到高水平β-catein通過上調(diào)COX-2的表達，繼而調(diào)控下游OPG-RANKL-RANK信號軸[22]。郝建彬等[23]通過檢測不同退變程度軟骨組織中β-catein的表達水平，發(fā)現(xiàn)其在不同退變炎癥程度的軟骨組織中表達存在顯著差異，且與病變程度相關(guān)，王哲彥等[24]的研究結(jié)果與此相一致。目前，諸多研究表明，Wnt/β-catein信號通路對KOA的形成和進展均起著關(guān)鍵的作用，通路中配體、受體、轉(zhuǎn)錄因子等異常都可促進KOA的形成和發(fā)展。

3 中醫(yī)藥通過Wnt/β-catein信號通路調(diào)控KOA

目前，Wnt經(jīng)典信號通路的中醫(yī)藥干預(yù)KOA研究熱門，主要從中藥性能基礎(chǔ)上進行相關(guān)研究，以下進行分述。

3.1 通過Wnt/β-catein信號通路實驗研究中藥湯劑、中藥血清提取物、中藥復(fù)方制劑干預(yù)KOA 研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catein信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控著MMPs和BMP家族基因的表達水平[25]，如補腎活血藥能夠通過調(diào)控Wnt/β-catein信號通路而降低滑膜細胞MMP-7及β-catein蛋白的表達，從而促進軟骨修復(fù)，抑制關(guān)節(jié)軟骨退變，并延緩其進程[26]；但研究者指出，補腎活血藥是否直接調(diào)控Wnt/β-catein信號通路值得進一步研究，這為我們以后的科研進一步提供了思路。李玲慧等[27]發(fā)現(xiàn)，右歸丸可通過激活經(jīng)典Wnt信號通路提高成骨細胞分泌功能性蛋白堿性磷酸酶（ALP）的能力，降低成骨細胞GSK-3β的表達水平，效果優(yōu)于滋腎陰復(fù)方左歸丸。黃芪苷可提高GSK-3β、β-catein的表達量，通過Wnt/β-catein信號調(diào)控大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞（BMSCs）的成骨分化，促進BMSCs中成骨分化成熟，從而促使膝骨關(guān)節(jié)骨質(zhì)的恢復(fù)[28]。對KOA模型實驗動物給予透骨消痛膠囊治療后，與模型對照組比較，透骨消痛膠囊組β-catein和MMP-13表達降低，透骨消痛膠囊對關(guān)節(jié)軟骨的保護作用與Wnt/β-catein信號通路表達呈負相關(guān)[29]。ZHOU等[30]發(fā)現(xiàn)，中藥提取物粉防己堿可通過降低MMPs的表達來抑制Wnt/β-catein信號通路，并起到保護關(guān)節(jié)軟骨的作用。以上諸多動物模型實驗的研究結(jié)果均顯示，中藥能夠調(diào)控Wnt/β-catein信號通路，從而影響KOA的治療。

3.2 通過Wnt/β-catein信號通路的臨床研究干預(yù)KOA 中藥干預(yù)KOA患者的臨床試驗研究起步較晩，但也取得了一定成績。唐萌芽等[31]對納入研究的30例KOA患者采用補腎活血的中藥治療，在規(guī)律使用藥物12周后，發(fā)現(xiàn)Wnt-5a、β-atenin等mRNA表達明顯降低。獨活寄生湯作為治療痹證的經(jīng)典代表方，具有祛風(fēng)除濕、補益肝腎的功能，在治療KOA上取得了良好的臨床療效，但其作用機制尚不完全明確。詹宏鋼等[6]運用獨活寄生湯治療KOA患者發(fā)現(xiàn)，血清Wnt5a和β-catein表達水平與本病的發(fā)展呈負相關(guān)。獨活寄生湯復(fù)方或含藥血清可能通過介導(dǎo)Wnt/β-catein信號通路，抑制其下游靶基因轉(zhuǎn)錄，保護關(guān)節(jié)軟骨，從而緩解KOA癥狀。此外，補腎活血中藥治療KOA能夠促進成骨細胞的分化、增殖，通過調(diào)控成骨細胞Wnt/β-catenin通路，緩解KOA進程[32]。目前，基于Wnt信號通路研究中醫(yī)中藥治療KOA臨床試驗并不多，這可能成為今后科研工作中的重點，而且對于破骨細胞的深入研究也是目前亟待研究的難點方向。以上研究均表明，Wnt/β-catein信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路作為一種靶向治療手段，對KOA的進程起到一定的延緩作用。通過中醫(yī)藥調(diào)控Wnt/β-catein信號通路組分，如降低MMP-7、MMP-9、MMP-13表達，減少Wnt信號中DDR2受體蛋白的活化，抑制GSK-3β表達，促進BMSCs中成骨細胞分化成熟及維持β-catein蛋白的表達水平，從而抑制關(guān)節(jié)軟骨退變，并延緩其進程。

4 結(jié) 語

由于中藥成分復(fù)雜和作用機制的不明確性以及Wnt/β-catein信號通路作用機制的復(fù)雜性，無論是單味中藥還是復(fù)方制劑或是中藥提純干預(yù)KOA的機制尚未完全明確；但通過近年來的研究發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥可對Wnt/β-catein信號通路中的某些組分表達進行調(diào)控，這對中醫(yī)藥靶向治療KOA提供了重要思路。因此，在今后的研究中應(yīng)從中藥成分詳細分析并進行結(jié)構(gòu)排列，以中藥具體影響Wnt/β-catein信號通路組分及作用靶點為切入點，以獲得更為精準(zhǔn)的治療用藥，從而促進中醫(yī)藥的進一步發(fā)展和應(yīng)用。

5 參考文獻

[1] ANDRIACCHI TP，F(xiàn)AVRE J，ERHART-HLEDIK JC，et al.A systems view of risk factors for knee osteoarthritis reveals insights into the pathogenesis of the disease[J].Ann Biomed Eng，2015，43（2）：376-387.

[2] HUNTER DJ.Viscosupplementation for osteoarthritis of the knee[J].N Engl J Med，2015，372（26）：2570.

[3] 中華醫(yī)學(xué)會骨科學(xué)分會.骨關(guān)節(jié)炎診治指南（2007版）[J].中國矯形外科雜志，2014，27（3）：793-796.

[4] 李具寶，張磊，屈尚可，等.膝骨關(guān)節(jié)炎近10年文獻中內(nèi)服方藥功效和中醫(yī)證型分析[J].中國中醫(yī)骨傷科雜志，2014，22（3）：20-21，24.

[5] 劉云，張敏.獨活寄生湯聯(lián)合運動療法治療膝骨關(guān)節(jié)炎臨床觀察[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2017，6（2）：29-32.

[6] 詹宏鋼，林劍.獨活寄生湯對膝骨關(guān)節(jié)炎患者Wnt/β-catein-BMP信號通路調(diào)控作用的臨床研究[J].中國中醫(yī)藥科技，2013，20（S5）：451-452.

[7] GEORGE SJ.Wnt pathway：a new role in regulation of inflammation[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，2008，28（3）：400-402.

[8] CHEN M，QIAO H，SU Z，et al.Emerging therapeutic targets for osteoporosis treatment[J].Expert Opinion Ther Targets，2014，18（7）：817-831.

[9] RAUNER M，SIPOS W，PIETSCHMANN P.Age-dependent Wnt gene expression in bone and during the course of osteoblast differentiation[J].Age，2008，30（4）：273-282.

[10] NUSSE R，VAIMUS HE.Many tunors induced by the mouse mammary tumor virus contain a provirus integrated in the same region of the host genome[J].Cell，1982，31（1）：99-109.

[11] 喬斌，李盛華，周明旺，等.Wnt/β-catenin信號通路與軟骨代謝相關(guān)性研究進展[J].中國中醫(yī)骨傷科雜志，2014，22（10）：75-77.

[12] SAITO-DIAZ K，CHEN TW，WANG X，et al.The way Wnt works：components and mechanism[J].Growth Factors，2013，31（1）：1-31.

[13] GLASS DA，KARSENTY G.In vivo analysis of Wnt signaling in bone[J].Endocrinology，2007，148（6）：2630-2634.

[14] 劉洪彥，鄭毅.兔骨關(guān)節(jié)炎模型中Wnt/β-catenin信號通路研究[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2015，4（9）：5-8.

[15] LI J，ZHOU XD，YANG KH，et al.Hinokitiol reduces matrix metalloproteinase expression by inhibiting Wnt/β-catenin signaling in vitro and in vivo[J].Int Immunopharmacol，2014，23（1）：85-91.

[16] 唐芳，馬武開，姚血明.Wnt/β-catenin信號通路與骨關(guān)節(jié)炎[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2014，3（2）：70-73，77.

[17] 代龍金，鄧紫玉，尹昭，等.β-連環(huán)蛋白與膝骨關(guān)節(jié)炎相關(guān)性研究[J].昆明醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2015，36（12）：120-122.

[18] 修磊，方曉敏，李楠，等.β-catenin和TCF-4在人不同退變程度軟骨組織中的表達及意義[J].寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2014，36（7）：759-762，767.

[19] 李盛村，鮑捷，王國祥.Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生過程中的作用[J].中國組織工程研究，2012，16（3）：2407-2410.

[20] ZHU M，TANG D，WU Q，et al.Activation of beta-catein signaling in articular chondrocytes leads to osteoarthritis-like phenotype in adult beta-catein conditional activation mice[J].J Bone Miner Res，2009，24（1）：12-21.

[21] 李強，張志強，尚雁峰.Dickkopf1在骨關(guān)節(jié)炎中作用的初步研究[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2016，26（6）：19-22.

[22] LATIMER N，LORD J，GRANT RL，et al.Cost effectiveness of COX-2 selective inhibitors and traditional NSAIDs alone or in combination with a proton pump inhibitor for people with osteoarthritis[J].BMJ，2009，339（3）：b2538.

[23] 郝建彬，關(guān)敬之.β-catein TCF-4和ADAMTS-4在人不同退變程度軟骨組織中表達的相關(guān)性研究[J].內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)雜志，2015，47（2）：151-153.

[24] 王哲彥，王文雅，張柳，等.阿侖膦酸鈉對IL-1β體外誘導(dǎo)培養(yǎng)的大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨細胞影響的實驗研究[J].中國修復(fù)重建外科雜志，2011，25（16）：50-55.

[25] KAWAGUCHI H.Regulation of osteoarthritis development by Wnt-beta-catein signaling through the endochondral ossification process[J].J Bone Miner Res，2009，24（1）：8-11.

[26] 袁琴，闞衛(wèi)兵，宋朋飛，等.補腎活血方對大鼠膝骨關(guān)節(jié)炎滑膜細胞β-catein、MMP-7的影響[J].中國骨傷，2012，25（9）：761-765.

[27] 李玲慧，詹紅生，丁道芳，等.溫腎陽、滋腎陰中藥復(fù)方對大鼠成骨細胞活性及Wnt/β-catenin通路影響的差異[J].中華中醫(yī)藥雜志，2015，30（1）：70-73.

[28] 李晨睿，孟志遠，牛銀波，等.黃芩苷通過Wnt /β-catein信號通路對大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞成骨分化的促進作用[J].中國藥理學(xué)通報，2015，5（7）：919-924.

[29] 吳追樂，曾建偉，陳星強，等.從Wnt/β-catein信號通路探討透骨消痛膠囊對關(guān)節(jié)軟骨的保護作用[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2015，4（12）：5-7.

[30] ZHOU X，LI W，JIANG L，et al.Tetrandrine Inhibits the Wnt/β-Catein Signalling Pathway and Alleviates Osteoarthritis：An In Vitro and In Vivo Study[J].Evid Based Complemen Altern Med，2013（9）：809579.

[31] 唐萌芽，倪慧英，張學(xué)民，等.補腎活血中藥對膝骨關(guān)節(jié)炎患者經(jīng)典Wnt/β-catein通路調(diào)控作用的臨床研究[J].中醫(yī)正骨，2014，26（8）：12-14.

[32] 許兵，金紅婷，王蕭楓，等.補腎活血含藥血清對成骨細胞經(jīng)典Wnt/β-catenin通路的影響研究[J].中國骨傷，2015，28（6）：553-558.