基于“骨肉不相親”理論探討骨骼肌源性外泌體在老年性骨質疏松中的作用

沈耿楊 黃璇 尚奇 江曉兵 余翔 張志達 招文華 湯凱 梁德 任輝*

1.廣州中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，廣東 廣州 510405 2.廣州中醫(yī)藥大學嶺南醫(yī)學研究中心，廣東 廣州 510405 3.廣州中醫(yī)藥大學，廣東 廣州 510405

老年性骨質疏松(senile osteoporosis，SOP)是一種與年齡相關，以骨量低下、骨微細結構破壞而導致骨脆性增加、易發(fā)生骨折為特征的代謝性骨病[1]。伴隨全球人口老齡化，SOP的發(fā)病率、致殘率和致死率呈顯著上升趨勢，對公眾健康造成嚴重威脅。預計到2050年，中國SOP患者將達到2.12億[2]；全球范圍內(nèi)，由SOP導致的脆性骨折每3 s即發(fā)生一例，長期臥床致死率達20%，永久性致殘率達50%[3-4]。因此，進一步研究SOP的發(fā)病機制、尋找SOP的防治靶點迫在眉睫。

骨骼肌與骨骼在解剖位置上相互依存，在結構與功能上相互聯(lián)系、相輔相成，存在Crosstalk關系[5]。生理上，這與中醫(yī)學“脾主肌肉”“腎主骨”的“脾腎相關”理論相符；病理上，中醫(yī)學“骨肉不相親”理論高度概括了SOP骨骼和骨骼肌的內(nèi)在失衡狀態(tài)[6]。最新研究表明，外泌體作為一種細胞外囊泡可攜帶多種生物活性分子在“骨-肌Crosstalk”中發(fā)揮關鍵調控作用[7]。因此，本文基于“骨肉不相親”理論對骨骼肌源性外泌體在SOP中的作用進行探討，以期為臨床防治SOP提供新思路。

1 中醫(yī)學對SOP“骨肉不相親”的認識

中醫(yī)學并無SOP的病名，根據(jù)其病理特征和臨床表現(xiàn)，歸屬于“骨痿”“骨枯”的范疇?！端貑枴ど鷼馔ㄌ煺摗吩疲骸笆枪手敽臀逦?，骨正筋柔，氣血以流，腠理以密，如是則骨氣以精。謹?shù)廊绶ǎL有天命”。骨骼強健，筋脈柔和，氣血通暢，腠理致密，骨氣就精強有力，該句話反映了骨骼的強健有力既源于骨骼自身，亦需要腠理(肌肉和皮膚的紋理)的支持、營養(yǎng)與保護，對骨骼和肌肉生理狀態(tài)下的相互依存、相輔相成的關系進行了生動地闡釋?！端貑枴ゐ粽摗芬嘤小澳I氣熱，則腰脊不舉，骨枯而髓減，發(fā)為骨痿”“治痿獨取陽明”的認識，分別從腎、脾兩個方面談及骨痿的病機和治療?！峨y經(jīng)·二十四難》首次提出“骨肉不相親”一詞，對SOP“骨肉不相親”的病理機制進行了闡述，“足少陰氣絕，則骨枯……骨髓不濡，即肉不著骨；骨肉不相親，即肉濡而卻；肉濡而卻，故齒長而枯，發(fā)無潤澤；無潤澤者，骨先死。”腎精不足，則骨髓空虛，骨髓不能濡養(yǎng)肌肉和骨骼，肌肉瘦削，骨枯肉痿髓減，最終造成“骨肉不相親”的病理狀態(tài)，發(fā)為SOP。中醫(yī)學認為腎主骨生髓，為先天之本；脾主肌肉，為后天之本、氣血生化之源，脾腎相資相助，互相為用，使人體骨骼肌肉強健有力，反之則骨枯肉痿，即“骨肉不相親”。因此，“骨肉不相親”理論高度概括了骨骼和肌肉的內(nèi)在失衡狀態(tài)，是SOP的重要病理機制。

2 SOP“骨肉不相親”的現(xiàn)代科學內(nèi)涵

骨穩(wěn)態(tài)由成骨細胞介導的骨形成及破骨細胞介導的骨吸收構成，近年來圍繞骨穩(wěn)態(tài)防治SOP取得了巨大進步，然而靶點及藥物的多樣性和不明確性為臨床防治研究帶來新的問題和挑戰(zhàn)。近年來，基于“骨-肌Crosstalk”關系防治SOP是現(xiàn)代醫(yī)學研究的新方向。在胚胎時期，肌肉骨骼系統(tǒng)共同起源于軸旁中胚層，預示著兩者在隨后生命過程中的緊密聯(lián)系[8]。研究表明，骨骼和肌肉通過力學作用和化學調節(jié)途徑密切相連。力學調節(jié)方式主要指通過骨骼肌收縮，對骨骼產(chǎn)生應力作用，維持對骨骼的力學刺激，促進骨骼生長發(fā)育，使骨密度和骨強度增加[9-10]；反之，骨密度和骨強度降低，同樣伴隨著肌肉力量的下降和萎縮[11]?；瘜W調節(jié)作用是指骨骼肌通過旁分泌或內(nèi)分泌信號作用于骨組織，調控骨組織細胞(如成骨細胞、破骨細胞、骨細胞)，介導骨形成與骨吸收，從而影響骨穩(wěn)態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，肌肉可能分泌IL-8、BNDF、irisin等發(fā)揮調節(jié)骨骼再生的作用[8]。此外，骨骼亦可通過分泌ATP、DKK1、FGF-23、OPG發(fā)揮調節(jié)骨骼肌再生的作用[12-15]。其他研究表明，SOP及脆性骨折、骨骼肌退變均與年齡增長密切相關[16-17]，表明骨骼和肌肉的退變具有一致性；肌肉和骨骼中的GH/IGF1軸與SOP和肌肉萎縮密切相關[18]；治療骨質疏松的經(jīng)典藥物阿侖膦酸鈉同時具有恢復肌肉萎縮的效果[19]；同時改善骨骼和肌肉力量有利于更好地預防跌倒和降低骨折風險[20]。因此，從“骨-肌Crosstalk”失衡的角度闡釋SOP“骨肉不相親”的現(xiàn)代科學內(nèi)涵，對深入挖掘SOP的發(fā)病機理及中醫(yī)藥的防治靶點具有重要意義。

3 骨骼肌源性外泌體調控骨穩(wěn)態(tài)在SOP“骨肉不相親”防治中的意義

外泌體是一類胞外囊泡，可通過脂質、mRNA、miRNA、蛋白質等生物活性分子的運輸，在局部或全身細胞與細胞間的通訊中扮演重要角色[21-22]。最新研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌來源外泌體和骨組織細胞外泌體分別在骨骼肌再生和骨穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要的調控作用[23-27]。例如，骨骼肌源性成纖維細胞釋放的外泌體miR-199a-5p促進骨骼肌纖維化[27]；破骨細胞來源的外泌體miR-214抑制成骨分化及骨形成[23]。亦有研究提示外泌體可能在“骨-肌Crosstalk”中起關鍵作用[23]。肌肉生長抑素干預骨細胞系Ocy454后，其外泌體miR-218表達下調，經(jīng)成骨細胞系MC3T3攝取后負向調控成骨分化[24]；小鼠成肌細胞系C2C12外泌體miR-34a可顯著促進BMSC衰老[25]；C2C12外泌體miR-27a可明顯促進MC3T3成骨分化和礦化，并且可以作為治療肌萎縮性脊髓側索硬化癥(一種肌肉骨骼退行性疾病)的潛在方法[26，28]。目前尚未有骨骼肌源性外泌體遞送脂質、mRNA、LncRNA、蛋白質等調控骨穩(wěn)態(tài)的報道，可能是未來的一個重要研究方向。因此，骨骼肌釋放攜帶有各種生物活性分子的外泌體，從而調控成、破骨分化及骨穩(wěn)態(tài)，在SOP發(fā)病中可能發(fā)揮重要作用。

如前所述，“骨肉不相親”高度概括了SOP骨肌在病理狀態(tài)下的內(nèi)在關系，骨骼肌軟弱無力，可影響骨骼的生長發(fā)育，導致骨穩(wěn)態(tài)失衡，最終引起骨枯髓減。骨骼肌源性外泌體遞送miRNA等生物活性分子進而調控骨穩(wěn)態(tài)搭建了骨骼肌和骨骼聯(lián)系的重要橋梁，可能是SOP“骨肉不相親”的重要分子機制。在SOP的診斷中，骨骼肌源性外泌體相關活性分子是否可以作為重要的生物標志物；在SOP的治療中，一方面可以從骨骼肌源性外泌體著手，通過抑制或促進外泌體遞送相關miRNA、mRNA、LncRNA、脂質、蛋白質等維持骨穩(wěn)態(tài)。另一方面，根據(jù)“骨肉不相親”的中醫(yī)理論，運用“脾腎相關”學說選擇中醫(yī)藥治療SOP亦是重要的研究方向。脾腎兩虛證(含脾腎氣虛證、脾腎陽虛證等)是SOP的重要證型[29-32]，近年來，應用補腎健脾的方劑(如腎氣丸、補腎健脾湯)治療SOP體現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，能在較少副作用的情況下有效緩解患者骨骼疼痛，改善功能，提高生活質量，在一定程度上彌補目前抗SOP藥物的不足[33-36]。然而，由于起效機制不明確及缺乏系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)的支持，限制了中醫(yī)藥的臨床應用，因此很有必要對中醫(yī)藥調控SOP的分子機制進行探討。補腎健脾中藥是否可以通過增強或者抑制骨骼肌源性外泌體遞送相關miRNA、mRNA、LncRNA、脂質、蛋白質等活性分子調控骨穩(wěn)態(tài)值得進一步研究(圖1)。

圖1 骨骼肌源性外泌體調控骨穩(wěn)態(tài)在SOP“骨肉不相親”防治中的意義Fig.1 The significance of skeletal muscle-derived exosomes regulating bone homeostasis in the prevention and treatment of disharmony between bone and skeletal muscle of SOP

綜上所述，SOP的發(fā)生與骨骼和肌肉的功能失調密切相關，中醫(yī)學的“骨肉不相親”較好地闡釋了SOP的病理發(fā)生機制，補腎健脾、強肌健骨的方劑可以有效治療SOP“骨肉不相親”的狀態(tài)，運用骨骼肌源性外泌體調控骨穩(wěn)態(tài)改善“骨肉不相親”的病理狀態(tài)對于解釋SOP的分子機制及其治療SOP都具有重要意義。探索骨骼肌源性外泌體調控骨穩(wěn)態(tài)改善SOP“骨肉不相親”的分子機制，一方面可以豐富SOP發(fā)病機制的理論內(nèi)涵，加深對中醫(yī)“骨肉不相親”“脾腎相關”理論科學內(nèi)涵的認識；另一方面，對推廣中醫(yī)藥防治SOP、改善患者生活質量、減輕社會和經(jīng)濟負擔也具有重要意義。