基于NF-κB信號(hào)通路的中醫(yī)藥治療骨性關(guān)節(jié)炎的研究進(jìn)展

柳博,李寧*,謝興文,徐世紅,李鼎鵬,丁聚賢,姜朝陽,羅鵬飛

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000；2.西北民族大學(xué)附屬醫(yī)院，甘肅 蘭州 730030； 3.甘肅省第二人民醫(yī)院，甘肅 蘭州 730030；4.甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050)

骨性關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis,OA)是以軟骨細(xì)胞凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)合成和分解代謝失衡為典型特征的最為常見的慢性骨科退行性疾病，以關(guān)節(jié)的疼痛、腫脹以及功能障礙等為主要的臨床表現(xiàn)[1-2]。最新數(shù)據(jù)表明65歲以上人群中約10%男性和18%女性患有不同程度的OA[3-4]，并且隨著人口老齡化的加劇，目前OA在全世界的發(fā)病率逐年上升，發(fā)病人群達(dá)到了2.5億人次[4]，嚴(yán)重危害中老年人的健康。目前尚無有效的OA藥物修復(fù)治療方法，后期的關(guān)節(jié)置換成形術(shù)是緩解癥狀、恢復(fù)關(guān)節(jié)功能的唯一選擇[5]，但由于疾病經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較重，且具有各種手術(shù)后遺癥。因此發(fā)現(xiàn)有效的藥物以及更好地闡釋藥物的相關(guān)分子信號(hào)通路機(jī)制是目前OA治療的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一種具有重要作用的多功能通路[6-8]，其廣泛參與OA病理生理學(xué)，并在關(guān)節(jié)退變和炎癥過程發(fā)揮著重要的作用，對(duì)于OA的發(fā)生發(fā)展起到重要的調(diào)節(jié)作用[9]。并隨著中醫(yī)藥現(xiàn)代化的發(fā)展，其多靶點(diǎn)、高療效和低副作用的優(yōu)勢(shì)正在逐漸顯現(xiàn)，研究中醫(yī)藥調(diào)控NF-κB信號(hào)通路與OA相關(guān)機(jī)制已逐漸成為熱點(diǎn)，已有較多學(xué)者取得了一定成果，這對(duì)于發(fā)揮中醫(yī)藥潛在治療優(yōu)勢(shì)具有重要意義。

1 NF-κB信號(hào)通路

核因子-κB(Nuclear Factor-kappa B,NF-κB)是一種最早于B淋巴細(xì)胞核內(nèi)發(fā)現(xiàn)的核蛋白因子[10]，其成員為v-rel網(wǎng)狀內(nèi)皮病病毒癌基因同源物A(RelA，又稱p65)、RelB、Rel、p105/p50和p100/p52，每個(gè)都包括一個(gè)Rel同源結(jié)構(gòu)域，介導(dǎo)DNA結(jié)合和二聚體形成，這些蛋白質(zhì)形成異二聚體，作為轉(zhuǎn)錄激活因子。NF-κB可轉(zhuǎn)錄并啟動(dòng)眾多基因，從而廣泛的參與細(xì)胞的一系列生物過程并發(fā)揮重要作用[11]。因此，NF-κB介導(dǎo)的信號(hào)通路作為一種多功能的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因調(diào)控通路，在正常生理?xiàng)l件下NF-κB信號(hào)通路處于非活性狀態(tài)[12]，當(dāng)發(fā)生內(nèi)源性或外源性刺激的情況下，NF-κB(IκB)蛋白的抑制劑，包括IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、IκBζ和Bcl-3，與細(xì)胞質(zhì)中的NF-κB家族成員結(jié)合[13]，使游離的NF-κB復(fù)合物能夠從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核，并觸發(fā)靶基因的轉(zhuǎn)活化IκB激酶(IKKs)對(duì)磷酸化IκB蛋白質(zhì)激活并導(dǎo)致其降解[14-15]，NF-κB被釋放，從而啟動(dòng)和調(diào)控相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，參與炎癥的發(fā)生、機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)、免疫應(yīng)答、以及細(xì)胞的周期過程等[16]，作為一種重要的炎癥以及免疫轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，NF-κB所介導(dǎo)的信號(hào)通路在OA的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要的介導(dǎo)作用，值得我們?nèi)ミM(jìn)一步研究和探索。

2 NF-κB信號(hào)通路與OA

OA是一種常見的慢性關(guān)節(jié)炎疾病，其以關(guān)節(jié)軟骨破壞、關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的血管翳、滑膜炎癥以及軟骨下骨硬化等所致的全關(guān)節(jié)的穩(wěn)態(tài)失衡為特征，從而引起關(guān)節(jié)的腫痛、畸形以及關(guān)節(jié)的功能障礙[17-18]。OA的起因尚未完全闡明，然而，其主要的危險(xiǎn)因素(遺傳、年齡老化以及勞損)通過激活相關(guān)的應(yīng)激和炎癥因子所誘導(dǎo)的分子信號(hào)機(jī)制[19-23]，激活正常靜止的軟骨細(xì)胞，從而破壞關(guān)節(jié)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)[24]，因此，OA的核心病理表現(xiàn)在于軟骨的病理性改變。

NF-κB信號(hào)通路在OA發(fā)生發(fā)展過程中，廣泛參與關(guān)節(jié)軟骨、滑膜和軟骨下骨的病理改變，尤以關(guān)節(jié)軟骨的破壞為其核心環(huán)節(jié)[16]。NF-κB轉(zhuǎn)錄因子通過調(diào)節(jié)下游炎癥介質(zhì)如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素(IL-1β、IL-2、IL-3、IL-5、IL-6,IL-12和IL-18)等、細(xì)胞因子如環(huán)氧合酶抑制劑(COX-2)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)及酶類如基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)、裂解蛋白酶(ADAMTs)、一氧化氮合酶(iNOS)等的水平，并在關(guān)節(jié)退化和炎癥過程中激活軟骨細(xì)胞[9]，促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨分解，廣泛參與OA病理生理，從而影響其進(jìn)程，由此可發(fā)現(xiàn)NF-κB通路在OA分子機(jī)制中的重要地位。因此，以NF-κB通路為治療靶點(diǎn)成為了防治OA研究的新思路和新方向，也是目前的研究熱點(diǎn)。

3 中醫(yī)藥調(diào)控NF-κB信號(hào)通路與骨性關(guān)節(jié)炎

3.1 單味中藥及其有效提取物

單味中藥作為中醫(yī)學(xué)重要的組成部分，其成分復(fù)雜，療效突出，但其作用機(jī)制復(fù)雜。近年來隨著現(xiàn)代藥理學(xué)在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)于中藥的成分進(jìn)行了有效的解析，發(fā)現(xiàn)中藥中含有的單體成分在疾病的治療中發(fā)揮重要作用。特別是靶向治療的出現(xiàn)，作為天然動(dòng)植物的成分的中藥單體治療疾病的優(yōu)勢(shì)充分顯現(xiàn)，也為我們中醫(yī)藥治療OA等慢性進(jìn)行性疾病指出了新的研究和臨床應(yīng)用方向。

淫羊藿作為《中國藥典》記載的傳統(tǒng)中藥，其應(yīng)用歷史悠久，具有補(bǔ)腎益精、強(qiáng)筋健骨和祛風(fēng)除濕的作用[25]，現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明其具有廣泛的藥理學(xué)作用[26]，臨床常用于骨質(zhì)疏松、骨性關(guān)節(jié)炎等骨科疾病的治療。章曉云[27]等基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法，通過TCMSP數(shù)據(jù)庫篩選淫羊藿的藥效成分發(fā)現(xiàn)，淫羊藿其化學(xué)成分復(fù)雜，其治療骨關(guān)節(jié)炎具有多靶點(diǎn)、多通路協(xié)同的顯著特點(diǎn)。白細(xì)胞介素1(IL-1)是OA最為重要的炎性細(xì)胞因子之一，可激活NF-κB信號(hào)通路，進(jìn)一步影響炎癥細(xì)胞因子的活動(dòng)[28]。淫羊藿苷是淫羊藿的主要活性成分之一，可抑制IL-1β，從而緩解軟骨降解主要的NF-κB信號(hào)通路[29]，抑制OA的進(jìn)程。相關(guān)研究表明，TNF-α可通過NF-κB信號(hào)通路廣泛誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞產(chǎn)生眾多炎性因子，促進(jìn)細(xì)胞分解代謝和凋亡，抑制軟骨細(xì)胞的自噬作用，而淫羊藿苷可通過抑制NF-κB信號(hào)通路，減弱TNF-α誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞凋亡，激活細(xì)胞自噬過程[30]。同時(shí)，金劍飛[31]等通過建立SD大鼠膝骨性關(guān)節(jié)炎模型探討淫羊藿總黃酮的作用機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)作為一種淫羊藿植株中提取的黃酮類化合物，淫羊藿總黃酮可明顯抑制膝關(guān)節(jié)滑膜組織中的促炎細(xì)胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表達(dá)，并下調(diào)模型大鼠膝關(guān)節(jié)滑膜組織中p-p65/p65與p-IκB-α/IκB-α的表達(dá)水平，證明了淫羊藿總黃酮可通過抑制NF-κB信號(hào)通路達(dá)到抗炎治療OA的目的。

骨碎補(bǔ)為水龍骨科植物槲蕨的干燥根莖，具有療傷止痛、補(bǔ)腎強(qiáng)骨及消風(fēng)祛斑的功效[32]，同時(shí)相關(guān)研究表明，作為一類常用的活血類中藥，骨碎補(bǔ)可通過促進(jìn)軟骨細(xì)胞代償性增生, 改善軟骨細(xì)胞功能，抑制軟骨損傷，阻滯OA的退行性病變。骨碎補(bǔ)的主要有效成分是總黃酮，具有抗骨質(zhì)疏松、抗炎和促進(jìn)基質(zhì)合成等作用[33]。骨碎補(bǔ)對(duì)OA具有抗炎和促進(jìn)細(xì)胞基質(zhì)合成的作用機(jī)制可能與抑制NF-κB信號(hào)通路激活有關(guān)[34-35]。而骨性關(guān)節(jié)炎主要發(fā)病機(jī)制是由于軟骨退變，陳敏[36]等研究表明骨碎補(bǔ)總黃酮可通過抑制NF-κB信號(hào)通路激活，以及細(xì)胞內(nèi)Mmp-3和TNF-α的表達(dá)，防治軟骨細(xì)胞的損傷。柚皮苷是中藥骨碎補(bǔ)中的主要活性成分，屬于二氫黃酮甙類, 具有抗炎、抗氧化和改善循環(huán)的作用[37]，在各種條件下發(fā)揮重要作用[38-39]。李運(yùn)濤[40]等通過培養(yǎng)原代分離軟骨細(xì)胞，骨碎補(bǔ)柚皮苷干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，各濃度組柚皮苷均可顯著促進(jìn)超氧化物歧化酶(SOD)的表達(dá)，抑制一氧化氮合酶(NOS)的活性，保護(hù)軟骨細(xì)胞免受腫瘤壞死因子等細(xì)胞因子的損傷。Zhao Y[41]利用OA小鼠模型以及從野生型小鼠中分離到的軟骨細(xì)胞，進(jìn)行柚皮苷干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，柚皮苷可顯著降低TNF-α誘導(dǎo)的IL-1β、COX-2和NOS-2的表達(dá)水平，抑制NF-κB信號(hào)通路，防止軟骨的破壞，達(dá)到治療OA的作用。

枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharide,LBP)是我國藥食同源食材枸杞中提取的一種水溶性多糖，是枸杞中的主要的活性成分，其藥理活性廣泛，具有抗氧化、抗衰老及免疫調(diào)節(jié)等生物活性[42]。并可通過抑制NF-κB信號(hào)通路下調(diào)趨化因子和促炎介質(zhì)水平，減輕炎癥反應(yīng)[43]，在OA的治療中發(fā)揮重要作用。蔡松濤[44]通過加入不同濃度LBP作用與分離培養(yǎng)OA軟骨細(xì)胞后測(cè)定iNOS、生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化因子-β(TGF-β)、NF-κBp65的水平，發(fā)現(xiàn)LBP可通過抑制NF-κB通路降低骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞炎性細(xì)胞因子水平，從而改善骨關(guān)節(jié)炎癥損傷。

紅景天苷(salidroside,Sal)是名貴藏藥材紅景天的主要成分，具有抗氧化、抑癌和抗炎的作用[45-46]。丁童[47]等通過Sal干預(yù)骨關(guān)節(jié)炎大鼠后發(fā)現(xiàn)，Sal可下調(diào)軟骨細(xì)胞炎癥因子TNF-α、IL-7和IL-23的表達(dá)水平，降低的軟骨細(xì)胞損傷水平，并可上調(diào)骨關(guān)節(jié)炎大鼠的軟骨細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)下游信號(hào)通路，對(duì)抑制OA軟骨損傷發(fā)揮重要作用。Gao H[48]采用Sal治療建立前交叉韌帶橫斷(ACLT)誘導(dǎo)的OA大鼠模型，研究表明，Sal可以通過上調(diào)大鼠膝關(guān)節(jié)膠原蛋白II和聚集蛋白聚糖的水平，下調(diào)MMP-13水平；并顯著降低IL-17的表達(dá)水平進(jìn)一步抑制IKBα到p65的解離，從而減少TNF-α和血管細(xì)胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)的釋放，而TNF-α介導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路的激活在OA的發(fā)病機(jī)制中起著重要的作用；研究結(jié)果顯示Sal通過NF-κB途徑調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng)來促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖，減輕軟骨退變。傳統(tǒng)中藥中的有效成分青藤堿、雷公藤甲素、去甲異波爾定等均能從不同靶點(diǎn)抑制NF-κB信號(hào)通路的活化[49]，在OA的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。

3.2 中藥復(fù)方制劑

中藥復(fù)方因其組成中藥多樣，其成分復(fù)雜，具有多靶點(diǎn)、多效應(yīng)通路和廉價(jià)高效的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。中藥復(fù)方作為祖國醫(yī)學(xué)的瑰寶，其治療OA具有顯著的臨床療效，但其發(fā)揮作用的效應(yīng)機(jī)制研究目前尚不足，這也是目前中醫(yī)藥研究的難點(diǎn)。近年隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究的深入，對(duì)于中藥復(fù)方的效應(yīng)機(jī)制研究也取得了重要的突破。如梁子聰[50]采用中藥復(fù)方鹿角壯骨膠囊治療兔OA模型后，結(jié)果顯示，中藥復(fù)方治療組IκBα、NF-κB p65和骨橋蛋白(OPN)的蛋白相對(duì)表達(dá)量明顯低于模型組(P<0.05)。同時(shí)免疫組化檢測(cè)發(fā)現(xiàn)治療組VEGF、HIF-2α和NF-κB p65的表達(dá)也顯著低于模型組(P<0.05)；表明鹿角壯骨膠囊治療OA的效應(yīng)機(jī)制可能通過抑制NF-κB信號(hào)通路的激活來實(shí)現(xiàn)。

獨(dú)活寄生湯是首載于中醫(yī)典籍《備急千金要方》中的治痹名方，長(zhǎng)期應(yīng)用于OA的治療。相關(guān)研究表明，獨(dú)活寄生湯能夠通過抑制炎性細(xì)胞因子、基質(zhì)金屬蛋白以及氧自由基的生物效應(yīng)，達(dá)到降低軟骨細(xì)胞炎癥反應(yīng)和維持軟骨基質(zhì)降解與合成平衡作用,有效延緩軟骨退變[51-54]。吳廣文[55]以SD大鼠膝骨關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型為研究對(duì)象，觀察應(yīng)用獨(dú)活寄生湯對(duì)miR-146a/-155及其調(diào)控的NF-κB通路和p38 MAPK通路的影響，Real-time PCR結(jié)果表明獨(dú)活寄生湯能顯著抑制miR-155、NF-κB p65和p38 MAPK基因表達(dá)，促進(jìn)miR-146a基因表達(dá)(P<0.01)；免疫組化檢測(cè)表明獨(dú)活寄生湯能抑制NF-κBp65和p38 MAPK蛋白表達(dá)(P<0.01)；同時(shí)ELISA結(jié)果提示獨(dú)活寄生湯可有效抑制誘導(dǎo)型iNOS、COX-2、Mmp-3和Mmp-13表達(dá)；表明獨(dú)活寄生湯可通過調(diào)控miR-146a/-155-NF-κB/p38 MAPK信號(hào)通路，抑制膝骨關(guān)節(jié)炎炎癥反應(yīng)，同時(shí)肖迪[56]等的研究也證明獨(dú)活寄生湯可通過調(diào)節(jié)大鼠軟骨中NF-κB信號(hào)通路的表達(dá)，緩解膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎模型大鼠的癥狀，揭示了NF-κB信號(hào)通路在治療OA中的作用機(jī)制。

3.3 其他

中醫(yī)藥除了中藥及其有效成分治療OA外，針灸等治療方式也具有顯著療效。梁曉瑜等[57]通過經(jīng)針灸四關(guān)穴后，結(jié)果顯示COX-2、IL-1β、iNOS和TNF-α均顯著下降，這說明針灸能通過抑制NF-κB和炎性反應(yīng)，從而抑制NF-κB信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)。章海鳳[58]基于KOA兔模型中NF-κB亞基因子NF-κB p65/p50、IL-1β、Ⅱ型膠原的檢測(cè)，明確熱敏灸法對(duì)于OA的作用機(jī)制，結(jié)果表明熱敏灸組較其他干預(yù)組別，其IL-1β和NF-κB p65/p50表達(dá)顯著降低，證明了熱敏灸可能通過抑制NF-κB信號(hào)通路，減少炎癥反應(yīng)、保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨從而達(dá)到治療KOA的目的。茆軍[59]將“易層”貼敷膏應(yīng)用于兔膝關(guān)節(jié)炎模型，通過Western Blot、RT-PCR以及組織學(xué)染色等方法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，“易層”貼敷膏能下調(diào)模型兔滑膜及軟骨組織中MMP-1及MMP-13的含量，并降低其基因表達(dá)；同時(shí)，使用“易層”貼敷膏能通過抑制軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的降解和NF-kB信號(hào)通路相關(guān)基因和蛋白產(chǎn)生，對(duì)于促進(jìn)軟骨修復(fù)、恢復(fù)關(guān)節(jié)內(nèi)生態(tài)平衡具有重大的臨床意義。

4 討論

骨性關(guān)節(jié)炎(OA)是一種嚴(yán)重影響人們生活質(zhì)量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的慢性進(jìn)行性疾病[60]。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療局限性的凸顯和中醫(yī)藥現(xiàn)代化的發(fā)展，依據(jù)中醫(yī)典籍《黃帝內(nèi)經(jīng)》所倡導(dǎo)的“未病先防，已病防變”理論，中醫(yī)藥在臨床治療OA時(shí)突出預(yù)防和治療并重，充分發(fā)揮中醫(yī)藥所具有的多靶點(diǎn)、多效應(yīng)通路和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較低的典型優(yōu)勢(shì)，在0A臨床的預(yù)防治療應(yīng)用日益廣泛。同時(shí)，OA其病理機(jī)制復(fù)雜，廣泛涉及關(guān)節(jié)軟骨、滑膜組織和關(guān)節(jié)下骨，但主要以關(guān)節(jié)軟骨損傷所引起的關(guān)節(jié)內(nèi)生態(tài)平衡紊亂為核心[16]。因此，以防治軟骨損傷所引起的炎癥反應(yīng)機(jī)制為切入點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)中醫(yī)藥在其中發(fā)揮著重要的作用，可通過進(jìn)一步發(fā)掘中醫(yī)藥對(duì)于治療OA的機(jī)制研究，為OA 的治療靶點(diǎn)提供天然藥物靶向制劑。

NF-κB信號(hào)通路廣泛參與OA的病理生理過程，研究發(fā)現(xiàn)其可在多種因素刺激下被激活從而使眾多基因被轉(zhuǎn)錄，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)及免疫應(yīng)答[9]。NF-κB在OA的關(guān)節(jié)軟骨中明顯高表達(dá)，并廣泛參與關(guān)節(jié)軟骨的病理改變過程。因此，基于NF-κB信號(hào)通路的中醫(yī)藥治療OA的機(jī)制十分復(fù)雜，但主要通過抑制軟骨損傷來實(shí)現(xiàn)。通過中藥及其有效成分和中藥復(fù)方的研究發(fā)現(xiàn)中醫(yī)藥可以通過調(diào)控NF-κB信號(hào)通路來抑制相關(guān)炎癥因子和降低軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的分解，對(duì)于關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)和促進(jìn)關(guān)節(jié)微生態(tài)的再平衡具有重要的現(xiàn)實(shí)臨床意義。

中醫(yī)藥作為一種天然藥物，其成分復(fù)雜，中醫(yī)藥調(diào)控NF-κB信號(hào)通路治療OA的機(jī)制研究尚不足，這是目前制約中藥發(fā)展亟待解決和引起重視的問題，急需進(jìn)一步的開發(fā)研究。同時(shí),中醫(yī)藥可調(diào)節(jié)的NF-κB信號(hào)通路調(diào)控OA相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子較多，如果能對(duì)其干預(yù)機(jī)制有更深層次、更詳盡的認(rèn)識(shí)，將會(huì)為中醫(yī)藥臨床應(yīng)用和開發(fā)新的中醫(yī)藥制劑提供支持。因此，中醫(yī)藥治療OA等骨與關(guān)節(jié)退行性疾病具有極大的潛力，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步增強(qiáng)研究力度，充分研發(fā)并使之臨床應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。