Wnt/β-catenin信號通路在補腎中藥靶向治療骨質(zhì)疏松癥中應(yīng)用的研究進(jìn)展

陳世海 謝興文 李建國 徐世紅 蔣國鵬 李應(yīng)福

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué), 甘肅 蘭州 730000 2.甘肅省中醫(yī)藥研究院, 甘肅 蘭州 730050 3.甘肅省中醫(yī)院, 甘肅 蘭州 730050

骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)是一種常見的以骨量減少，骨微觀結(jié)構(gòu)被破壞及骨的脆性增加為特征的全身代謝性骨病。文獻(xiàn)報道[1]全球OP患者高達(dá)10.2億人，預(yù)計2030年將達(dá)13.6億人，同時并發(fā)骨折的人數(shù)為28.9萬人，每年相關(guān)治療費用約為10億元。另據(jù)文獻(xiàn)報道[2-3]，40歲以上OP患者約1.4億，占總?cè)丝跀?shù)的24.62%，同時指出高達(dá)87%的65歲以上老年人在跌倒時將并發(fā)骨質(zhì)疏松性骨折。與正常骨折相比，骨質(zhì)疏松性骨折具有難以固定、難以愈合及再次骨折的幾率大等特點。由于其發(fā)病率高，并發(fā)癥重及治療花費大等使得該病成為全球關(guān)注的公共健康問題[4]。近年來隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，對骨質(zhì)疏松癥發(fā)癥機制的研究亦較為深入。

目前對于OP的發(fā)病機制尚不能完全闡明，認(rèn)為其發(fā)病與年齡、遺傳、環(huán)境、生活方式及用藥均有著密切的關(guān)系[5]。近年來隨著對信號分子及通路研究的深入，發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin通路能夠增加成骨細(xì)胞的增殖分化及功能活性[6-8]，進(jìn)而在骨骼發(fā)育及骨組織內(nèi)部穩(wěn)態(tài)的過程中發(fā)揮著重要的作用，同時在胚胎發(fā)育及促進(jìn)骨折愈合方面同樣發(fā)揮著重要的作用。隨著對Wnt/β-catenin信號通路在OP發(fā)病過程中的研究，針對本通路的靶向治療研究亦大量的開展，本文將基于Wnt/β-catenin在OP中的發(fā)病機制為基礎(chǔ)進(jìn)行綜述，探討傳統(tǒng)補腎中藥經(jīng)Wnt/β-catenin靶向治療OP的最新研究進(jìn)展。

1 Wnt/β-catenin信號通路與OP的發(fā)病機制

Wnt/β-catenin信號通路為經(jīng)典的Wnt通路，β-catenin為此通路上的關(guān)鍵因子。Wnt/β-catenin信號通路能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、凋亡及組織的修復(fù)等，同時能夠促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞及成骨細(xì)胞的增殖及分化，增加其活性，有效的促進(jìn)成骨。Wnt信號異常不僅能導(dǎo)致肺纖維化、腫瘤等疾病[9-10]，同時與OP的發(fā)病密切相關(guān)[11]。Li等[12]表明，β-catenin在促進(jìn)成骨的同時還顯著的增強堿性磷酸(ALP)的活性。Runx2為成骨細(xì)胞的特異性轉(zhuǎn)錄因子，與成骨細(xì)胞的的增殖、分化及骨形成關(guān)系密切。文獻(xiàn)報道[13]，Runx2表達(dá)減少，通過抑制Wnt/β-catenin信號通路的活性進(jìn)而阻礙成骨細(xì)胞的增殖及骨的形成，因此，Wnt/β-catenin信號通路在骨形成中發(fā)揮著重要作用，當(dāng)此通路傳導(dǎo)紊亂時易導(dǎo)致骨代謝紊亂及并發(fā)OP[14]。傳統(tǒng)中藥治療OP具有獨特的優(yōu)勢及確切的臨床療效，隨著近年來對Wnt/β-catenin信號通路與OP發(fā)病機制研究的深入，在中醫(yī)理論為指導(dǎo)的病機基礎(chǔ)上，借助現(xiàn)代科技及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究手段，探討中藥從多靶點角度調(diào)控Wnt/β-catenin通路來發(fā)揮治療OP的作用，進(jìn)而闡明中藥治療OP的作用機理，探索特異性靶向治療OP的中藥等，將成為研究的熱點，同時將進(jìn)一步探尋中藥治療OP有效作用靶點。

2 中藥及復(fù)方調(diào)控Wnt/β-catenin通路治療OP的研究

2.1 單味中藥調(diào)控Wnt/β-catenin通路治療OP的研究

近年來研究發(fā)現(xiàn)，單味中藥或其有效成分能夠通過促進(jìn)成骨細(xì)胞的成骨及抑制破骨細(xì)胞的活性來有效調(diào)節(jié)骨代謝，延緩或防治OP的發(fā)生。隨著對中藥治療OP的深入研究，已有不少學(xué)者成功的探討了單味中藥通過Wnt/β-catenin信號通路來治療OP的機制機理。

2.1.1 淫羊藿：《中國藥典》記載，其味辛甘，性溫，歸肝、腎經(jīng)，為補腎壯陽之要藥，《本草綱目》稱“益精氣，堅筋骨，補腰膝等?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)[15]，淫羊藿及其有效活性成分淫羊藿總黃酮或淫羊藿苷均能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞成骨成及抑制破骨細(xì)胞的活性，從而改善骨代謝，發(fā)揮防治OP的作用。同時發(fā)現(xiàn)淫羊藿類黃酮能夠通過Wnt/β-catenin通路來調(diào)節(jié)人間充質(zhì)干細(xì)胞的骨形成作用[16]。Li等[17]研究表明，淫羊藿苷能夠通過Wnt/β-catenin 通路來有效的減少小鼠顱骨的骨吸收，防止骨量的減少及骨強度的下降，從而有效的改善小鼠的骨代謝，發(fā)揮治療OP的作用。涂艷等[18]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠激活Wnt/-catenin信號通路、促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)的成骨分化。曾建春等[19]研究淫羊藿苷誘導(dǎo)MSCs成骨過程中對Wnt/β-catenin通路的影響，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷能夠通過Wnt3a /β-catenin信號通路來促進(jìn)MSCs增殖及向成骨細(xì)胞分化，增加骨密度(bone mineral density, BMD)及骨質(zhì)量，改善骨結(jié)構(gòu)及骨代謝，從而發(fā)揮治療OP的作用。

2.1.2 杜仲：《神農(nóng)本草經(jīng)》記載“主腰脊痛，補中，益精氣，堅筋骨”?，F(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)[20]，杜仲及其提取物能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖進(jìn)而發(fā)揮治療OP的作用。湯軍[21]研究發(fā)現(xiàn)，杜仲醇提取物能夠有效的促進(jìn)大鼠BMSC的成骨分化，誘導(dǎo)48 h后，β-catenin表達(dá)水平增高18.65倍。同時研究發(fā)現(xiàn)，大鼠BMSC的成骨分化與Wnt/β-catenin信號通路關(guān)系密切。張賢等[22]研究發(fā)現(xiàn)，杜仲能夠誘導(dǎo)大鼠BMSC在增殖、分化及成骨分化過程中Wnt/β-catenin信號通路相關(guān)基因的表達(dá)，在誘導(dǎo)3 d時β-catenin的表達(dá)水平升高達(dá)2倍，由此得出，Wnt/β-catenin信號通路可能參與了杜仲促進(jìn)BMSC增殖、分化及成骨過程，進(jìn)而表明，杜仲及其提取物能夠通過調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路來有效的促進(jìn)骨形成，同時能夠顯著的增加BMD及改善骨代謝，發(fā)揮防治OP的作用。

2.1.3 蛇床子：性溫，味苦，有溫腎壯陽、祛風(fēng)燥濕之功，《神農(nóng)本草經(jīng)》曰“除痹氣，利關(guān)節(jié)”，《本草綱目》云“治腰痠疼，四肢頑痹”。現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，蛇床子素能夠顯著增加大鼠的BMD，有效改善骨組織的結(jié)構(gòu)及增加骨質(zhì)量，進(jìn)而發(fā)揮治療OP的作用。相關(guān)研究表明[23]，蛇床子素能夠增加BMP-2 的表達(dá)，激活Wnt/β-catenin信號通路，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、分化及增強其活性，促進(jìn)成骨，增加骨密度及骨含量，有效的發(fā)揮抗OP的作用。鄭蘇陽[24]研究發(fā)現(xiàn)，中、高濃度的蛇床子素能夠促進(jìn)Wnt1蛋白水平的表達(dá)，高濃度的蛇床子素能夠促進(jìn)β-catenin的表達(dá)，由此表明，蛇床子素能夠通過激活Wnt/β-catenin信號通路及增加Runx2表達(dá)水平來促進(jìn)成骨。李玲慧等[25]對體外培養(yǎng)大鼠成骨細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，蛇床子素促進(jìn)成骨的機制可能是通過抑制破骨細(xì)胞的活性或者調(diào)控Wnt/β-catenin通路來促進(jìn)骨的形成。

2.1.4 骨碎補：性溫，味苦，歸肝、腎經(jīng)，有補腎強骨之功，為常用補腎中藥?！侗静輳男隆酚小隘煿丘簟钡挠涊d，現(xiàn)代研究亦發(fā)現(xiàn)，骨碎補及其活性成分能夠有效的防治OP。郭英等[26]研究骨碎補總黃酮對BMSC增殖分化及成骨過程中對Wnt/β-catenin通路的影響，發(fā)現(xiàn)骨碎補總黃酮能夠通過增加BMP-2 表達(dá)水平進(jìn)而激活Wnt/β-catenin信號通路來促進(jìn)早期BMSC的增殖、分化、成熟及增強其功能活性，促骨的形成，有效的發(fā)揮抗骨質(zhì)疏松的作用。同時有研究報道[27-28]，骨碎補有效活性成分柚皮苷能夠有效的治療廢用性O(shè)P，其機制可能為柚皮苷可通過活化Wnt/β-catenin通路，抑制殼硬蛋白及增加骨膜蛋白的表達(dá)水平，同時促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化及抑制破骨細(xì)胞的的分化，有效的促進(jìn)骨形成、調(diào)整骨代謝，進(jìn)而延緩或阻礙廢用性O(shè)P的發(fā)生。Wang等[29]研究發(fā)現(xiàn)柚皮苷能夠有效的防治去卵巢性骨質(zhì)疏松，其機制可能與增加TCF、LEF轉(zhuǎn)錄因子及β-catenin的表達(dá)水平有關(guān)。陳云剛等[30]研究骨碎補含藥血清通過wnt/β-catenin信號通路對BMSCs成骨的影響及其作用機制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，骨碎補含藥血清能夠上調(diào)β-catenin、Runx2及Osteriex mRNA表達(dá)等上調(diào)ALP的表達(dá)水平，促進(jìn)骨的性成，有效的發(fā)揮防治OP的作用。

2.2 中藥復(fù)方調(diào)控wnt/β-catenin信號通路治療OP的研究

近年研究發(fā)現(xiàn)大量的中藥復(fù)方能夠有效的治療OP，其具有多層面、多靶點及安全性良好等獨特優(yōu)勢，同時體現(xiàn)了中醫(yī)整體觀念與辨證施治的傳統(tǒng)中醫(yī)理論，受到眾多醫(yī)家及患者的青睞。隨著應(yīng)用現(xiàn)代方法對中藥復(fù)方研究的成熟，進(jìn)一步深入的探究了Wnt通路與復(fù)方治療作用的機理。洪郭駒等[31]探討復(fù)方貞術(shù)調(diào)脂膠囊治療OP的作用，研究發(fā)現(xiàn)大鼠骨小梁數(shù)目及形態(tài)均得到顯著的改善，同時β-catenin表達(dá)水平顯著的增加。沈霖等[32]對臨床絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松(PMOP)患者應(yīng)用青娥丸連續(xù)治療6月后觀察患者血清dickkopf-1(DDK-1)及β-鏈蛋白(β-catenin)表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)治療2月后患者BMD顯著增加，其部分機制通過增加β-catenin的表達(dá)水平，降低DDK-1的表達(dá)來調(diào)控wnt/β-catenin通路來實現(xiàn)。楊軍等[33]研究發(fā)現(xiàn)，壯骨止痛方能夠通過顯著的提升骨質(zhì)疏松雌鼠Wnt/β-catenin的表達(dá)及降低Sclerostin的水平，從而有效的發(fā)揮治療OP的作用。馬茍平[34]探究六味地黃丸對去勢大鼠Wnt/β-catenin通路的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)六味地黃丸能夠通過上調(diào)Lrp-5、Runx2、mRNA等表達(dá)水平來激活Wnt/β-catenin通路，進(jìn)而有效的改善去勢大鼠的BMD及腰椎生物力，從而達(dá)到防治OP的作用。

3 討論

OP是一種以骨量減少，骨的微觀結(jié)構(gòu)被破壞及骨的脆性增加為特征的全身代謝性骨病，以易于發(fā)生病理性骨折為特點，特別是髖部骨折，增加了患者死亡的風(fēng)險[35]。臨床中將其稱為“沉默的殺手”，同時將其引發(fā)的病理性骨折稱之為“人生最后一次骨折”，嚴(yán)重影響著患者的生活質(zhì)量及水平。目前的治療方式，主要以雌激素及雙膦酸鹽類等為主，在取得一定療效的同時也顯現(xiàn)出嚴(yán)重的并發(fā)癥，長期的用藥易發(fā)生肝、腎及消化道反應(yīng)，且治療費用昂貴[36-37]。近年來，隨著對中醫(yī)藥防治OP研究的不斷深入，以整體觀念為指導(dǎo)，辨證施治，個體化治療，同時中藥在多層面、多角度、多靶點的治療中取得了可觀的臨床療效，明顯增加患者BMD的同時有效的改善了骨代謝，在OP的治療上顯示出了巨大的開發(fā)潛能及臨床優(yōu)勢。Wnt經(jīng)典信號通路在骨形成及骨重建中發(fā)揮著重要的作用，目前主要以蛋白、基因研究為主[38]。隨著對經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路與OP發(fā)病機理研究的不斷成熟，中藥調(diào)控Wnt/β-catenin通路防治OP的研究已日漸成為重點。研究表明中藥及中藥復(fù)方能夠通過調(diào)節(jié)此通路來有效的防治OP，并有獨特的優(yōu)勢及臨床應(yīng)用前景。隨著對Wnt/β-catenin信號通路認(rèn)識的不斷深入及中藥現(xiàn)代化研究水平的提升，將不斷發(fā)現(xiàn)作用于Wnt/β-catenin通路的靶向中藥，更加精準(zhǔn)、有效、安全的發(fā)揮中藥治療OP的作用。

綜上所述，中醫(yī)藥通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信號通路來防治OP的研究取得了明顯的進(jìn)步，部分通過調(diào)節(jié)其通路上作用靶點的中藥復(fù)方已應(yīng)用于臨床，并取得了滿意的療效。然而還存在一定的不足，如Wnt/β-catenin信號通路靶向治療藥物的安全性及有效性尚不能完全保證，中藥調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路的同時與其他信號同路之間的關(guān)系有待于進(jìn)一步研究，同時信號通路的調(diào)節(jié)是否安全無副作用亦亟待解決。相信隨著醫(yī)學(xué)科技的進(jìn)步，對Wnt/β-catenin信號通路的研究將不斷深入，其對骨代謝的作用機理將進(jìn)一步闡明。Wnt/β-catenin信號通路將成為重要的治療OP通路及相關(guān)通路作用靶點，推動中醫(yī)藥治療骨質(zhì)疏松靶點藥物的研發(fā)，進(jìn)而發(fā)揮中醫(yī)藥治療OP的獨特優(yōu)勢。