基于“脾主肉，腎主骨”理論探討OPG/RANK/RANKL信號通路與老年性骨質(zhì)疏松的相關性

宋敏，王凱，文皓楠，鞏彥龍，海云翔

專題論壇

基于“脾主肉，腎主骨”理論探討OPG/RANK/RANKL信號通路與老年性骨質(zhì)疏松的相關性

宋敏1，2，王凱1，文皓楠1，鞏彥龍1，海云翔1

1.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，甘肅 蘭州 730020

從中醫(yī)辨證論治角度講，腎主骨生髓，為先天之本，脾主肌肉、充四肢，為后天之源，先后天互資互生，共同維持人體正常生理機能。老年人各器官功能開始老化、衰退，脾腎日漸虛損，骨枯肉削，是骨質(zhì)疏松癥發(fā)生的關鍵。隨著在分子生物學領域研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)骨保護蛋白（OPG）/核因子-κB受體活化因子（RANK）/核因子-kB受體活化因子配體（RANKL）信號轉導系統(tǒng)在骨代謝中起著關鍵的調(diào)控作用，尤其在骨骼和肌肉的微觀調(diào)控方面越來越受到重視。骨骼和肌肉是運動系統(tǒng)的重要組成部分，本文基于“脾主肉，腎主骨”理論，結合OPG/RANK/RANKL信號通路在運動系統(tǒng)中轉導作用，就脾腎虧虛與老年性骨質(zhì)疏松癥發(fā)病關系展開探討，從分子學水平為從脾腎論治該病提供依據(jù)，以期更好指導臨床。

老年性骨質(zhì)疏松癥；OPG/RANK/RANKL信號通路；脾腎兩虛；發(fā)病機制

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）是骨吸收與骨形成失衡造成骨量流失、內(nèi)部骨微結構紊亂易并發(fā)疏松性骨折的全身代謝性骨病。OP屬慢性、增齡性疾患，發(fā)病率與年齡增長呈顯著正相關，隨著全球老齡化加劇，OP發(fā)病率呈逐年上升趨勢，老年人已成為OP高發(fā)人群，女性高于男性，后期并發(fā)脊柱、四肢及骨盆等重要部位的疏松性骨折是致殘、致死的主要原因。骨骼健康依賴完整結構和充足骨量，骨吸收與骨形成之間嚴格的調(diào)節(jié)機制是維持骨組織微環(huán)境穩(wěn)定的重要保證。老年人機體各器官功能發(fā)生老化、退變，內(nèi)環(huán)境也相應發(fā)生改變，各種不良因素作用疊加致使骨代謝紊亂、骨量流失加劇，最終造成OP發(fā)生。

中醫(yī)學認為，老年人脾腎兩臟虧損，氣血化生不足，四肢百骸失養(yǎng)，筋骨肌肉不充，骨枯髓空，而成骨痿。治病求本，從脾腎虧損出發(fā)，因證立法，培補脾腎是治療關鍵。臨床上，從脾腎論治OP取得較好療效[1]。骨骼和肌肉是運動系統(tǒng)重要的組成部分，腎主骨，脾主肉，老年人運動機能減退，全身骨骼肌萎縮、肌力下降、肌肉功能生理性減退，直接導致機械負荷降低而發(fā)生OP。骨保護素（OPG）/核因子-κB（NF-κB）受體活化因子（RANK）/NF-κB受體活化因子配體（RANKL）信號轉導系統(tǒng)在生物力學層面對骨骼和肌肉都具有重要意義。茲針對老年性骨質(zhì)疏松發(fā)病特點，基于OPG/RANK/RANKL信號通路，闡釋從脾腎論治OP依據(jù)，為中醫(yī)防治本病提供分子生物基礎。

1 老年性骨質(zhì)疏松現(xiàn)代發(fā)病機制

老年性OP屬原發(fā)性OP的Ⅱ型，發(fā)病主要集中在65歲以上人群。機體進入老年階段后，破骨細胞與成骨細胞脫偶聯(lián)且活性下降，骨代謝屬低轉化型[2]。老年患者整體機能退化，身體協(xié)調(diào)性下降，更易并發(fā)重要部位的骨折。現(xiàn)代醫(yī)學認為，老年性OP發(fā)病機制復雜，年齡增長導致骨量減少和骨微結構破壞是其發(fā)生本質(zhì)。增齡造成多臟器功能減退，免疫功能下降，內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂是其主要發(fā)病因素；同時老年患者肌肉衰退，運動遲緩，對骨骼應力刺激作用減低也是造成骨量丟失、骨微結構破壞的重要方面。在老齡化階段，增齡性氧化應激和免疫系統(tǒng)低度活化使人體容易產(chǎn)生腫瘤壞死因子（TNF）-α、白細胞介素（IL）-1、IL-6、IL-7及前列腺素E2（PGE2）等炎性物質(zhì)，機體長時間處于促炎性反應狀態(tài)[3-4]；性腺功能隨年齡增長而逐漸減退，性激素分泌水平和生物利用度也逐漸下降[5]；運動系統(tǒng)發(fā)生退行性改變，運動遲緩，長時間處于靜息狀態(tài)，活動量減少造成骨骼負荷降低[6]，有效機械刺激也相應地減少。上述各種不良因素作用于相關信號通路和細胞因子后能刺激破骨細胞分化，抑制成骨細胞生成，最終導致OP發(fā)生。

2 “脾主肉，腎主骨”理論與老年性骨質(zhì)疏松

有關人體自然衰老過程，《素問?上古天真論篇》有“五七，陽明脈衰，面始焦，發(fā)始墮……五八，腎氣衰，發(fā)墮齒槁”，可見，五臟皆衰始于脾腎兩臟，責之先后天。OP屬中醫(yī)學“骨痿”“骨痹”“骨極”“骨枯”等范疇，其主要病機為脾腎不足，骨削肉減，髓空骨枯，骨肉不親。

2.1 脾虛

脾居中土，主四時，運化水谷精微，生化氣血以濡養(yǎng)四肢百骸、形體官竅?！端貑?經(jīng)脈別論篇》“飲入于胃，游溢精氣，上輸于脾，脾氣散精，上歸于肺，通調(diào)水道，下輸膀胱，水精四布，五經(jīng)并行，合于四時五藏陰陽，揆度以為常也”對《素問?靈蘭秘典論篇》“脾胃者，倉廩之官，氣血出焉”論述進行了詳細說明，更闡釋了脾為氣血生化之源、后天之本的重要功能。全身臟腑組織的濡養(yǎng)和能量來源，都依賴于中焦水谷的運化。《千金要方》有關“老人腸胃皮薄”論述闡明了隨著年齡的增長，人的脾胃功能開始減退。脾主肌肉，若脾胃運化無力，則氣血生化無源，五臟濡養(yǎng)無權，肌肉不充，筋骨失養(yǎng)。《脾胃論?脾胃勝衰論》指出：“大抵脾胃虛弱，陽氣不能生長，是春夏之令不行，五臟之氣不生。脾病則下流乘腎，土克水，則骨乏無力，是為骨蝕，令人骨髓空虛，足不能履地?！闭f明脾虛氣虧，其所勝者水火之宅亦受其累。腎虛精虧，骨髓空虧，進一步加重了老年性OP的發(fā)生發(fā)展。

2.2 腎虛

《素問?痿論篇》“腎主身之骨髓……腎氣熱，則腰脊不舉，骨枯而髓減，發(fā)為骨痿”是對OP最直接的論述。《醫(yī)經(jīng)精義》有“腎藏精，精生髓，髓生骨，故骨者，腎之所合也；髓者，腎精所生，精足則髓足；髓在骨內(nèi)，髓足者則骨強”，腎主骨生髓，為先天之本，與骨的生長發(fā)育密切不可分。腎主封藏，藏精生髓，藏而不瀉，骨得髓養(yǎng)，強健有力，故《素問?靈蘭秘典論篇》有“腎者，作強之官，伎巧出焉”。人至中老年，腎中精血不足，精虧髓減，筋骨失卻濡養(yǎng)，先天不足，則后天失養(yǎng)，脾虛不運，氣血無源，肌肉失養(yǎng)，乃至骨痿。

3 骨保護素/核因子-κB受體活化因子/核因子-κB受體活化因子配體信號通路在運動系統(tǒng)中的調(diào)控作用

RANKL與破骨細胞或破骨細胞前體細胞表面的RANK相結合，RANK被激活后，刺激信號通過NF-κB呈遞轉運至細胞核內(nèi)，使c-Fos表達增強，活化的T細胞核因子和c-Fos結合后信號進一步傳導，使與破骨細胞生成相關的特異性基因開始發(fā)生轉錄，促進破骨細胞的分化、增殖并抑制其凋亡，最終增強骨吸收活性。OPG屬TNF受體超家族的成員蛋白，能競爭性與破骨細胞膜表面RANK相結合，且結合能力強于RANKL，從而有效阻止RANKL與RANK結合，阻斷能夠引起破骨細胞鏈式反應的信號傳遞，抑制破骨細胞形成，在破骨細胞增殖分化、成熟過程中起著負性調(diào)節(jié)作用。OPG、RANK和RANKL三者共同組成OPG/RANKL/RANK信號轉導系統(tǒng)，在破骨細胞分化成熟中發(fā)揮關鍵作用。OPG/RANKL/RANK信號通路在誘導破骨細胞分化成熟、促進骨吸收同時，骨髓基質(zhì)及成骨細胞分泌的OPG使OPG/RANK比例保持在適當水平，以防止骨吸收過度，從而維持骨代謝平衡。研究表明，運動在骨組織發(fā)育與骨重建中發(fā)揮著關鍵作用，運動過程產(chǎn)生的機械應力會直接影響OPG/RANK/RANKL信號通路信息的傳遞[7]，進一步調(diào)節(jié)骨代謝。適度、適量運動不僅可提高成骨細胞表達OPG基因的水平，還能抑制RANKL分泌及基因表達，OPG/RANK比例升高，從而使骨代謝處于一種正向平衡狀態(tài)，促進骨骼生長；相反，高強度、長時間運動能上調(diào)RANL基因表達，抑制OPG基因表達水平，OPG/RANK比例降低，破骨細胞活性增強，相應地促進骨吸收作用，使骨代謝呈負平衡狀態(tài)。研究顯示，在機體可耐受范圍內(nèi)，適宜的運動作用于骨骼屬良性應力刺激，對骨形成具有促進作用，還可提高IL-2、IL-4、干擾素等保護性因子的表達水平，在細胞因子的層面對機體進行調(diào)節(jié)，抑制骨吸收，維持骨代謝正向平衡[8]。老年人運動系統(tǒng)發(fā)生退行性改變，運動遲緩，長時間處于靜息狀態(tài)，活動量減少造成骨骼負荷降低，OPG/RANK/RANKL信號通路受到的有效機械刺激也相應減少，使OPG/RANK比例降低，骨量進一步丟失。另一方面，肌肉和骨骼是運動系統(tǒng)的主要組成部分，相互協(xié)調(diào)，共同維持骨骼形態(tài)健康與微環(huán)境穩(wěn)定。在骨重塑過程中，附著于骨骼表面的肌肉收縮后產(chǎn)生機械應力作用于骨骼，這種機械應力刺激應遵循Wolff定律，是作用于骨骼的最大生物應力[9]，能通過OPG/RANK/RANKL信號通路傳導作用，使骨組織內(nèi)的力學敏感細胞受到刺激，進而直接或間接影響骨代謝，促進骨形成，抑制骨吸收。這一維持骨平衡的正向調(diào)節(jié)過程受到嚴格的力學系統(tǒng)控制，機體肌肉萎縮、收縮功能減退，肌肉收縮產(chǎn)生的機械應力相應減弱[10]，導致骨微結構破壞，骨量丟失加劇，骨代謝失衡。

4 從脾腎論治老年性骨質(zhì)疏松癥的科學依據(jù)

有學者認為，骨骼與肌肉的相互作用是脾腎關系的具體體現(xiàn)[11]。腎主骨生髓，脾主肌肉，脾腎為先后天之本，共司肌肉筋骨，同主關節(jié)運動，維持人體正常生理活動。人體在衰老過程中，腎精虧損，精不足則髓不充，骨失養(yǎng)而日漸枯[12]，直接導致OP發(fā)生。隨著年齡不斷增長，脾胃功能運化功能逐漸下降，脾胃虛弱，氣血生化乏源，肌肉失卻濡養(yǎng)，所以，人在35歲以后，肌肉開始發(fā)生衰減，全身骨骼肌萎縮、肌力下降、肌肉功能生理性減退，在老年階段肌肉功能下降尤甚。研究表明，肌肉收縮強度下降，運動系統(tǒng)原始動力產(chǎn)生不足，直接導致骨骼所受機械負荷降低[13]。骨肉關系失調(diào)，使OPG/RANK/RANKL信號通路受到有效刺激也相應減少，OPG/RANK比例降低，骨吸收明顯大于骨形成，是OP發(fā)生的另一方面。脾腎兩虛，先天溫養(yǎng)后天不足，后天充養(yǎng)先天無力，二者相互作用，進一步加重OP發(fā)展。中醫(yī)防治OP療效肯定、不良反應小，從脾腎論治是治療OP核心理念，遵循辨證論治的傳統(tǒng)診療思維對機體進行整體調(diào)節(jié)，具有多分子、多靶點效應，更具獨特優(yōu)勢[14]。針對老年人群運動系統(tǒng)的生理性退變，脾腎同治的治療理念也更加貼近于保護骨骼肌肉及對其功能的調(diào)節(jié)。健脾補腎可調(diào)節(jié)OPG/RANK/RANKL信號傳導紊亂，進而影響骨生物學形態(tài)變化，抑制破骨細胞活性，促進成骨細胞增殖分化[15]。總之，辨證論治從宏觀層面調(diào)控，因證立法，從微觀角度調(diào)節(jié)，健脾補腎以維持骨代謝正向平衡，從而達到防治OP目的。

5 小結

老年性OP發(fā)生是多因素作用結果，其本質(zhì)是增齡性老化使機體內(nèi)環(huán)境發(fā)生改變，刺激相關細胞因子及信號通路發(fā)生鏈式反應，骨吸收/骨形成比例增高，造成骨量進行性丟失。老年患者運動機能減退，肌肉與骨骼關系失衡，而OPG/RANK/RANKL信號轉導系統(tǒng)通過肌肉產(chǎn)生生物應力直接作用于破骨細胞，在這一過程中發(fā)揮重要作用?；谥嗅t(yī)“脾主肉，腎主骨”理論，可知脾腎與骨骼肌肉關系密切，脾腎虧虛對骨骼肌肉關系協(xié)調(diào)有重要影響，老年人臟腑功能減退，脾腎虧虛，精血不足，肌肉失卻濡養(yǎng)而日漸萎縮，運動機能下降導致骨骼受到的機械刺激減少而致骨代謝紊亂?？傊?，在“脾腎-肌肉-OPG/ RANK/RANKL信號通路-骨代謝-骨骼”調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，OPG/RANK/RANKL信號通路是聯(lián)系“脾主肉，腎主骨”理論與老年性OP發(fā)病機制的微觀橋梁。因此，從脾腎入手，調(diào)節(jié)肌肉與骨骼平衡關系，對防治OP具有重要意義。

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Correlation Between OPG/RANK/RANKL Signaling Pathway and Senile Osteoporosis Based on the Theory of “Spleen Governing Muscle and Kidney Dominating Bone”

SONG Min1,2, WANG Kai1, WEN Haonan1, GONG Yanlong1, HAI Yunxiang1

From the perspective of TCM syndrome differentiation, the physiological role of bone and bone marrow depends on the kidney, which is the congenital foundation, and the physiological function of muscles and limbs depends on the spleen, which is the source of nurture. Congenital foundation and nurture tonify and endow each other, and together maintain the normal physiological functions of the human body. The functions of the elderly organs begin to age and decline, the spleen and kidney are gradually weakened, and the bones are cut, which is the key to the occurrence of osteoporosis. With the deepening of research in the field of molecular biology, it has been discovered that the osteoprotective protein (OPG)/nuclear factor-κB receptor activating factor (RANK)/nuclear factor-κB receptor activating factor ligand (RANKL) signal transduction system in bone metabolism plays a key role in regulation, especially in microscopic regulation of bones and muscles. Bone and muscle are important components of the motor system. Based on the theory of “spleen governingmuscle and kidney dominatingbone”, and combined with transduction of OPG/RANK/RANKL signaling pathway in motor systems, this article reviewed the relationship between spleen-kidney deficiency and the pathogenesis of senile osteoporosis, and provided a basis for treating the disease from the perspective of spleen and kidney at the molecular level, so as to better guide the clinic.

senile osteoporosis; OPG/RANK/RANKL signaling pathway; spleen-kidney deficiency; pathogenesis

R272.968

A

1005-5304(2019)05-0001-04

10.3969/j.issn.1005-5304.201901029

甘肅省自然科學基金（17JR5RA056、1506RJZA048）；甘肅省中醫(yī)藥防治慢性疾病重點實驗室開放基金（GSMBKY-2015-07）；甘肅省中醫(yī)藥管理局科研課題（GZK-2016-17）；甘肅省中藥現(xiàn)代制藥工程研究院項目（YWW-2015049）

（2019-01-03）

（2019-09-17；編輯：梅智勝）