骨碎補(bǔ)總黃酮干預(yù)骨關(guān)節(jié)炎機(jī)制的研究進(jìn)展

李冬霞 陳穎穎 羅靜 陶慶文

【摘 要】 骨碎補(bǔ)總黃酮是從骨碎補(bǔ)中提取的有效成分，可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、信號(hào)通路的表達(dá)調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞及成骨細(xì)胞的功能，在防治骨關(guān)節(jié)炎方面有廣闊前景。綜述基礎(chǔ)研究中骨碎補(bǔ)總黃酮干預(yù)骨關(guān)節(jié)炎作用機(jī)制的研究進(jìn)展，展望骨碎補(bǔ)總黃酮治療骨關(guān)節(jié)炎的前景，為臨床治療提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 骨關(guān)節(jié)炎；骨碎補(bǔ)總黃酮；軟骨細(xì)胞；細(xì)胞因子；信號(hào)通路；綜述

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是一種常見的慢性關(guān)節(jié)病，以關(guān)節(jié)軟骨的變性、破壞及骨質(zhì)增生為特征，其發(fā)病機(jī)制尚不明確，目前多認(rèn)為與肥胖、年齡、遺傳因素、炎癥及創(chuàng)傷等有關(guān)[1]。西醫(yī)主要以抗炎止痛、保護(hù)軟骨及外科手術(shù)治療為主，目前尚不能有效緩解患者的病痛，而中醫(yī)藥在治療OA方面有一定的療效。骨碎補(bǔ)總黃酮是從水龍骨科多年生蕨類植物槲蕨的根莖骨碎補(bǔ)中提取的有效成分，具有補(bǔ)腎、強(qiáng)骨、止痛的功效。近年來研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補(bǔ)總黃酮對(duì)OA有很好的預(yù)防和治療作用。

1 骨碎補(bǔ)總黃酮對(duì)OA的影響

1.1 對(duì)OA相關(guān)細(xì)胞因子的影響 白細(xì)胞介素-1（IL-1）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是導(dǎo)致OA滑膜炎癥的主要細(xì)胞因子。IL-1主要由白細(xì)胞產(chǎn)生，可促進(jìn)多種炎性因子的分泌，是軟骨基質(zhì)降解的主要驅(qū)動(dòng)因子，可促進(jìn)軟骨降解酶類的合成與分泌，導(dǎo)致軟骨的損傷[2]。TNF-α主要由單核-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，可促進(jìn)多形核細(xì)胞刺激滑膜細(xì)胞分泌前列腺素E2（PGE2），進(jìn)而破壞軟骨，加速滑膜成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞增殖，導(dǎo)致滑膜組織纖維素樣變性；IL-1、TNF-α的協(xié)同作用加速了軟骨基質(zhì)的降解[3]。一氧化氮（NO）與其他細(xì)胞因子在OA發(fā)病中協(xié)同抑制軟骨細(xì)胞增殖，促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡，破壞軟骨基質(zhì)，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨退變和破壞[4]?？傊?，細(xì)胞因子對(duì)軟骨的損傷起到重要的作用。周榮魁等[5]研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補(bǔ)總黃酮能抑制血清中IL-1β、PGE2的表達(dá)，降低關(guān)節(jié)液中NO和關(guān)節(jié)軟骨中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）的表達(dá)水平，從而減緩或抑制軟骨破壞。

缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）是調(diào)控機(jī)體無氧代謝的重要因子，其對(duì)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的增殖、凋亡有重要作用。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是調(diào)控血管生成的重要因子，對(duì)軟骨細(xì)胞的存活也有調(diào)控作用。李明等[6]研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1α與VEGF有協(xié)同作用，VEGF是HIF-1α的重要靶點(diǎn)，骨碎補(bǔ)總黃酮可能通過下調(diào)滑膜及軟骨組織/細(xì)胞中HIF-1α和VEGF的表達(dá)減輕KOA模型兔滑膜及軟骨的損傷。

1.2 對(duì)OA相關(guān)細(xì)胞通路的影響

1.2.1 Wnt/β-catenin通路 Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑不僅與骨骼發(fā)育有關(guān)，還與骨組織細(xì)胞生長、凋亡、死亡等病理生理過程相關(guān)。近年研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號(hào)通路是調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）成骨分化的一條重要通路，Wnt/β-catenin是該通路的關(guān)鍵因子，Wnt/β-catenin信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞的凋亡和死亡有重要作用，激活或阻斷Wnt/β-catenin信號(hào)通路能控制細(xì)胞的凋亡或死亡，Wnt信號(hào)通路的異常使骨骼系統(tǒng)代謝失衡，可導(dǎo)致OA的發(fā)生[7-8]。郭英等[9]發(fā)現(xiàn)，骨碎補(bǔ)總黃酮誘導(dǎo)大鼠BMSCs向成骨細(xì)胞分化過程中，Wnt/β-catenin信號(hào)通路主要參與早期分化。

1.2.2 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路 MAPK信號(hào)通路是生物體內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)之一，參與介導(dǎo)細(xì)胞生長、發(fā)育、分裂等多種生理及病理過程，與炎癥、腫瘤等多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)[10]。MAPK信號(hào)通路包含p38通路、細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶（ERK）通路、c-Jun氨基末端激酶（JNK）通路。眭蘊(yùn)慧[11]取手術(shù)的4例OA患者膝關(guān)節(jié)軟骨、髖關(guān)節(jié)軟骨，分別作為試驗(yàn)組和對(duì)照組，建立體外軟骨細(xì)胞系，發(fā)現(xiàn)OA軟骨細(xì)胞中p38、ERK、JNK呈高表達(dá)狀態(tài)，且磷酸化程度明顯高于正常對(duì)照的軟骨細(xì)胞，OA軟骨細(xì)胞中MAPK信號(hào)通路高度活化。以上表明，在OA發(fā)病過程中，破壞軟骨細(xì)胞增殖凋亡平衡及MAPK信號(hào)通路的高度活化可能是導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨破壞的重要分子機(jī)制之一。近幾年研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補(bǔ)總黃酮能通過激活p38信號(hào)通路、ERK通路來促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和分化，通過抑制JNK通路減少細(xì)胞凋亡，骨碎補(bǔ)總黃酮促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖分化及抑制成骨細(xì)胞凋亡可能與MAPK信號(hào)通路相關(guān)[12-15]。

1.2.3 核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）通路 NF-κB參與了免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、腫瘤發(fā)生等多種生物學(xué)發(fā)展過程。在體內(nèi)，NF-κB主要以p50和p65結(jié)合形成的異二聚體存在于細(xì)胞內(nèi)。劉劍剛等[16]用骨碎補(bǔ)總黃酮對(duì)血瘀模型大鼠進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)其具有一定的活血化瘀、抑制血小板聚集的作用，并能促進(jìn)微循環(huán)的血流。談冰等[17]研究發(fā)現(xiàn)，OA患者體內(nèi)存在高凝狀態(tài)，血清中p50、p65蛋白的表達(dá)水平明顯高于正常人，與細(xì)胞因子及NF-κB信號(hào)通路有關(guān)；而NF-κB信號(hào)通路異?；罨⒓?xì)胞因子失衡及免疫功能的紊亂，可能是凝血-纖溶系統(tǒng)失衡的原因之一。因此，骨碎補(bǔ)總黃酮改善高凝狀態(tài)的作用機(jī)制是否與NF-κB通路相關(guān)仍需進(jìn)一步研究來證實(shí)。

此外，影響軟骨細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路還有胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶（PI3K/Akt）信號(hào)通路、Fas途徑、NO途徑，而骨碎補(bǔ)總黃酮能否通過以上途徑調(diào)節(jié)OA軟骨細(xì)胞凋亡還有待進(jìn)一步證實(shí)[18]。

1.3 對(duì)細(xì)胞功能的影響

1.3.1 對(duì)軟骨細(xì)胞功能的影響 軟骨細(xì)胞來源于未分化BMSCs，是骨及軟骨形成、骨骼生長發(fā)育的主要功能細(xì)胞。BMSCs的增殖受到損害直接影響軟骨細(xì)胞的增殖，進(jìn)而影響關(guān)節(jié)功能。尚平等[19]選用家兔OA模型，培養(yǎng)OA家兔BMSCs，結(jié)果骨碎補(bǔ)總黃酮能明顯促進(jìn)OA家兔BMSCs增殖，并能促進(jìn)OA家兔BMSCs軟骨定向分化，調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨中基質(zhì)金屬蛋白酶-1（MMP-1）、MMP-3和基質(zhì)金屬蛋白酶-1組織抑制因子（TIMP-1）表達(dá)的平衡，從而起到預(yù)防、治療兔膝OA的作用[20]。

另外，在軟骨細(xì)胞凋亡機(jī)制方面，Bax和Bcl-2是與細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系的兩個(gè)基因。兩者作用相反，Bax是促細(xì)胞凋亡基因，Bcl-2是抗細(xì)胞凋亡基因，可以延長OA軟骨細(xì)胞的壽命。國內(nèi)有研究發(fā)現(xiàn)，單味中藥骨碎補(bǔ)能通過調(diào)控促進(jìn)細(xì)胞凋亡的Bax蛋白、抑制細(xì)胞凋亡的Bcl-2蛋白[21]、抑制凋亡執(zhí)行因子Caspase-3[22]而起到抑制軟骨細(xì)胞凋亡的作用。但骨碎補(bǔ)總黃酮對(duì)軟骨細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的影響尚未被證實(shí)，以上研究為骨碎補(bǔ)總黃酮在抗軟骨細(xì)胞凋亡方面的研究提供了思路。

1.3.2 對(duì)成骨細(xì)胞功能的影響 軟骨下骨的病變在OA發(fā)病過程中起主要作用，而成骨細(xì)胞增殖和凋亡異常是OA軟骨下骨病變的焦點(diǎn)。軟骨下骨中新生成的骨細(xì)胞由BMSCs轉(zhuǎn)化而來，與凋亡的細(xì)胞成一定數(shù)量比例。成骨細(xì)胞增殖和凋亡是維持成骨細(xì)胞數(shù)目和功能穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[23]。近年來，多項(xiàng)研究表明，骨碎補(bǔ)總黃酮可促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化。舒曉春等[24]研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補(bǔ)總黃酮促進(jìn)堿性磷酸酶分泌及礦化結(jié)節(jié)形成，從而促進(jìn)BMSCs成骨分化，同時(shí)伴隨BMP-2、TGF-β1表達(dá)增加，并呈一定的時(shí)間依賴性。此外，骨碎補(bǔ)總黃酮能夠有效減輕去勢小鼠的骨丟失，預(yù)防去勢小鼠的骨質(zhì)疏松[25-26]。

2 討論及展望

我國遼寧、山東、江蘇、臺(tái)灣等地骨碎補(bǔ)資源非常豐富。骨碎補(bǔ)具有活血、補(bǔ)腎強(qiáng)骨、續(xù)傷止痛功效，主要治療骨痿、骨痹等關(guān)節(jié)屈伸不利或伴關(guān)節(jié)疼痛的疾病，療效顯著。實(shí)驗(yàn)證明，中藥骨碎補(bǔ)提取物骨碎補(bǔ)總黃酮具有類似骨碎補(bǔ)的作用，對(duì)OA有治療作用。OA的發(fā)生有多種因素參與，其中，軟骨細(xì)胞的增殖受限和異常凋亡扮演著很重要的角色，而參與軟骨細(xì)胞凋亡的細(xì)胞因子和通路的表達(dá)異常是一個(gè)重要原因。因此，骨碎補(bǔ)總黃酮在軟骨細(xì)胞凋亡中扮演的角色需要進(jìn)一步明確，其作用機(jī)制也需進(jìn)一步研究。另一方面，成骨細(xì)胞的增殖和分化在OA的發(fā)生過程中也扮演著重要的角色，但目前相關(guān)研究較少，骨碎補(bǔ)總黃酮促進(jìn)成骨分化的機(jī)制已闡明，可為臨床作指導(dǎo)。趙晉寧等[27]通過動(dòng)物毒理實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補(bǔ)總黃酮的毒性低，安全可靠，在臨床運(yùn)用中具有廣闊的前景。未來還需要大樣本的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證其有效性和安全性，指導(dǎo)臨床用藥和新藥開發(fā)。

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收稿日期：2018-10-14；修回日期：2018-11-14