植物雌激素防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的研究進(jìn)展

王琦，李長興，代冬芳

(青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院，青海 西寧 810006)

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥(postmenopausal osteoporosis，PMOP)與卵巢功能衰老、減退有關(guān)，雌激素缺乏所致成骨細(xì)胞減少、破骨細(xì)胞增加，骨吸收量大于骨沉積量，骨密度(bone mineral density，BMD)顯著下降，骨脆性增加[1-2]。植物雌激素(phytoestrogen，PE)化學(xué)結(jié)構(gòu)與雌二醇(estradiol，E2)相似，根據(jù)化合物單體結(jié)構(gòu)可分為查耳酮類、異黃酮類、木脂素類和茋類等幾大類。目前臨床常用的雌激素替代法雖有一定療效，但也有一定局限性和副作用。近年來，PE是研究熱點(diǎn)，有望成為一種更好的激素替代治療藥物。

1 PE特點(diǎn)

1.1 生物利用度PE由腸道細(xì)菌代謝與吸收，主要由腸道微生物菌群將攝入體內(nèi)的PE降解代謝。食物中的PE與糖基共軛結(jié)合以糖苷的形式存在，無生物活性，一旦攝入體內(nèi)，異黃酮的糖苷可被腸道細(xì)胞的β-葡萄糖苷酶水解，并產(chǎn)生相應(yīng)的有生物活性的苷元[3]，只有苷元形式的異黃酮才能被腸道吸收。大豆苷元可進(jìn)一步代謝為S-雌馬酚，其對激素相關(guān)疾病、心血管疾病、抗氧化應(yīng)激、腫瘤疾病，以及骨質(zhì)疏松癥等均有潛在調(diào)節(jié)作用[4-5]。由于個體差異，每個人對大豆苷元的代謝能力不同，西方人中只有約30%的個體能將大豆苷元轉(zhuǎn)化為S-雌馬酚[6]，而亞洲地區(qū)及其他素食比例高的群體，S-雌馬酚產(chǎn)生率可達(dá)60%[7]。因此，進(jìn)食PE能否減少絕經(jīng)相關(guān)癥狀、骨質(zhì)疏松等出現(xiàn)風(fēng)險，可能與人體能否將大豆苷元代謝為S-雌馬酚有關(guān)。

1.2 主要藥理活性在哺乳動物中，雌激素作用主要由兩種不同的雌激素受體(estrogen receptor，ER)ERα和ERβ介導(dǎo)，其各具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能，參與調(diào)節(jié)不同的生物過程[8]。PE與ERα、ERβ均可結(jié)合，ER亞型由兩個不同基因產(chǎn)生，并有部分不同的表達(dá)模式，其活性受到一系列天然配體和合成配體的調(diào)節(jié)，其中一些配體可表現(xiàn)為激動或拮抗效應(yīng)。雌激素的靶器官分布廣泛，包括下丘腦、垂體、骨組織、子宮、乳腺及肺等。PE與ER的結(jié)合在不同靶組織及不同生理狀態(tài)下可發(fā)揮雙向效應(yīng)，故雌激素的結(jié)合情況取決于其受體亞型的分布。

2 PE對骨質(zhì)疏松的影響

PMOP是由于絕經(jīng)后婦女體內(nèi)雌激素水平急劇下降，骨組織雌激素受體表達(dá)水平下降，骨吸收和骨形成不平衡，骨量減少。外源性雌激素替代療法雖療效較好，但會增加雌激素敏感組織的癌癥風(fēng)險[9]。很多報道提示PE有防治骨質(zhì)疏松的作用。

2.1 動物實(shí)驗(yàn)維甲酸作為維生素A的衍生物和抗腫瘤藥物，可激活破骨細(xì)胞，促進(jìn)骨吸收，通過維甲酸誘導(dǎo)SD大鼠發(fā)生骨質(zhì)疏松，聯(lián)合應(yīng)用葛根素和丹參酮，發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞增殖及表達(dá)增加，提示維甲酸對骨組織起到了修復(fù)作用[10]。異黃酮可促進(jìn)成骨細(xì)胞合成蛋白，增加骨組織中鈣和磷的含量，改善骨的固結(jié)和密度[11]。三七三醇皂苷可通過促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化、礦化及凋亡等促進(jìn)骨的形成，發(fā)揮骨保護(hù)作用，雌激素受體阻斷劑可阻斷成骨細(xì)胞的分化，表明三七三醇皂苷發(fā)揮抗骨質(zhì)疏松作用，可能是其作用于成骨細(xì)胞的雌激素受體[12]。另有研究顯示，給予SD大鼠成骨細(xì)胞不同濃度的人參皂苷Rb1，其對成骨細(xì)胞的增殖、分化及破骨細(xì)胞的分化有顯著影響[13]。

2.2 臨床研究孫玉敏等[14]研究表明，葛根素能提高成骨細(xì)胞增殖活性。張新容等[15]將126例圍絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥患者納入研究，對照組和觀察組分別接受碳酸鈣(鈣爾奇)及碳酸鈣聯(lián)合PE治療，結(jié)果顯示PE能有效調(diào)節(jié)患者內(nèi)分泌系統(tǒng)功能，提高患者骨密度。Vincenzo等[16]讓121例PMOP婦女補(bǔ)充金雀異黃酮和維生素D，其中62人每天服用54 mg金雀異黃素，59人服用安慰劑，觀察患者骨密度，金雀異黃素治療組只有18例(29%)患者骨質(zhì)疏松，表明長期攝入異黃酮對骨骼健康有積極作用，并支持異黃酮苷元治療PMOP的效用。以上研究均提示PE對防治骨質(zhì)疏松有一定益處。Levis等[17]對283例45～60歲絕經(jīng)5 a后無骨質(zhì)疏松的婦女進(jìn)行隨機(jī)分組研究，受試者每天服用200 mg大豆異黃酮連續(xù)2 a，結(jié)果顯示大豆異黃酮對骨有顯著益處，但對絕經(jīng)后婦女應(yīng)用大豆異黃酮，純化的大豆異黃酮并不能防止骨量丟失。大豆異黃酮對去卵巢雌性大鼠骨密度有正面影響。Juma等[18]因此假設(shè)大豆異黃酮對睪丸切除(orchidectomized，ORX)雄性大鼠具有類似作用，術(shù)后喂ORX大鼠含或不含異黃酮的大豆蛋白65 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其均不能阻止ORX誘導(dǎo)的骨密度和礦物質(zhì)含量的降低。因此，PE對絕經(jīng)后婦女骨代謝影響的研究仍存爭議，有待于開展更深入的研究。

3 PE防治骨質(zhì)疏松的機(jī)制

3.1 雙向調(diào)節(jié)經(jīng)典的雌激素核受體(nuclear estrogen receptor，nER)途徑，主要存在于細(xì)胞核內(nèi)，靠核性雌激素受體實(shí)現(xiàn)。在哺乳動物中，雌激素的作用主要由兩種不同的雌激素受體ERα和ERβ介導(dǎo)，由雌激素調(diào)節(jié)特異性靶基因的轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮慢速調(diào)節(jié)的基因組效應(yīng)[19]。ERα、ERβ分別存在ER轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)、配體/激素結(jié)合域(ligand binding domain，LBD)、轉(zhuǎn)錄激活區(qū)(activation function，AF)。ER被雌激素激活后，一方面活化的ER與雌激素反應(yīng)元件結(jié)合，ER二聚化而形成二聚體復(fù)合物，改變LBD構(gòu)象，使AF-2暴露，共調(diào)節(jié)因子結(jié)合在其表面繼而激活基因轉(zhuǎn)錄，mRNA對蛋白質(zhì)進(jìn)行翻譯。另一方面，PE還能與轉(zhuǎn)錄激活子蛋白1(activator protein-1，AP-1)結(jié)合，AP-1結(jié)合靶基因啟動子特異序列，調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄。PE也可通過雌激素膜性受體(membranous estrogen receptor，mER)途徑發(fā)揮作用，包括G蛋白偶聯(lián)的雌激素受體、ER及nER的膜性成分[20]。雌激素與ER結(jié)合后，調(diào)節(jié)關(guān)鍵的信號通路來調(diào)節(jié)骨的形成和吸收，這種途徑不依賴于基因調(diào)控且作用速度快，稱為非基因組效應(yīng)[21]。

3.2 RANKL-RANK-OPG系統(tǒng)RANKL-RANK-OPG系統(tǒng)即配體RANKL、核受體B激活受體(the receptor activator of nuclear factor-kappa B，RANK)及護(hù)骨素(osteoprotegerin，OPG)系統(tǒng)，此通路控制破骨細(xì)胞的活性及形成，其平衡決定成骨分化與破骨分化，影響骨代謝[22]。OPG可與RANK高親和力地競爭性結(jié)合RANKL，阻止破骨細(xì)胞吸收，發(fā)揮骨保護(hù)作用[23]。RANK主要位于破骨細(xì)胞前體中，其活化可誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的分化，通過增加骨髓中的破骨前細(xì)胞來增加骨吸收[24]。異黃酮可促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞向未成熟的成骨細(xì)胞分化，抑制破骨細(xì)胞分化和激活，促進(jìn)其凋亡，恢復(fù)骨形成與吸收比率[25]。絕經(jīng)后婦女由于雌激素水平降低，導(dǎo)致OPG表達(dá)下降，RANKL表達(dá)升高，從而引起RANKL-RANK-OPG系統(tǒng)紊亂[26]。

3.3 抗氧化作用氧化應(yīng)激是影響骨重塑的重要因素之一[27]，其是由于內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)對活性氧滅活不足而產(chǎn)生。過量的活性氧會對脂質(zhì)、蛋白質(zhì)造成氧化損傷，通過激活或抑制多種細(xì)胞因子和酶活性來調(diào)節(jié)多種信號通路，促進(jìn)破骨細(xì)胞的增殖和分化，并產(chǎn)生相對穩(wěn)定的氧化產(chǎn)物，例如蛋白質(zhì)羰基、3-硝基酪氨酸等。無論是促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生，還是抗氧化系統(tǒng)受損，都會使細(xì)胞的氧化還原平衡轉(zhuǎn)變?yōu)椴黄胶猓瑢?dǎo)致生物分子的氧化損傷[28]。PE可增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力并達(dá)到防治骨質(zhì)疏松的目的[29]。

3.4 過氧化物酶體增殖物激活受體過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(peroxisome proliferator-activated receptors-γ，PPAR-γ) 是過氧化物酶體增殖物激活受體亞型之一，屬于核受體超家族，是PE轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵靶受體，其表達(dá)和活性可決定小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖及間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化方向。研究表明，異補(bǔ)骨脂素以濃度依賴性方式促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和成熟，并刺激骨形成，對改善卵巢激素缺乏所致的骨質(zhì)疏松及骨損傷均有顯著效果[30]。

4 展望

PE可抗骨質(zhì)疏松，抗氧化，干預(yù)神經(jīng)、心血管系統(tǒng)疾病，在替代傳統(tǒng)激素療法方面具有較高潛力，具有廣闊的應(yīng)用前景。PE的研究和應(yīng)用方面已取得很大進(jìn)展，但由于其作用靶點(diǎn)、作用機(jī)制及各系統(tǒng)間關(guān)系的復(fù)雜性，還需在分子、動物模型及臨床試驗(yàn)等各個水平進(jìn)行更深入的研究，為PE的臨床應(yīng)用提供更多科學(xué)依據(jù)。