脾腎-肌骨-線粒體理論探析

黃佳純 黃宏興* 萬雷 林燕平

1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院，廣東 廣州 510000 2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣東 廣州 510000

骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis,OP)屬中醫(yī)“骨痿”范疇，其發(fā)病與脾腎關(guān)系密切[1-2]，核心包括骨骼、肌肉功能衰退和數(shù)量減少。腎為先天之本，主骨；脾為后天之本，主肌。脾“合榮氣，榮養(yǎng)骨髓，實肌肉”，肌肉收縮刺激骨骼生長，腎精不足則肌不附骨；脾腎與肌骨相輔相成，關(guān)系密切，這是脾腎-肌骨-線粒體理論的基礎(chǔ)。根據(jù)中醫(yī)藏象實質(zhì)細(xì)胞生物學(xué)假說[3-4]，線粒體被稱為“ATP的生產(chǎn)基地”“細(xì)胞的動力站”，有中醫(yī)理論中的“氣血生化之源”(脾)的功能；DNA貯存的遺傳信息即藏于腎中的“先天之精”，老年及退行性疾病中線粒體功能的異常與線粒體DNA突變有關(guān)。本課題組多年研究發(fā)現(xiàn)OP的發(fā)生與脾腎、肌骨系統(tǒng)和線粒體的關(guān)系密切，總結(jié)出了脾腎-肌骨-線粒體理論，且課題主持人黃宏興教授防治骨質(zhì)疏松癥的經(jīng)驗方-補腎健脾活血方(亦稱骨康)經(jīng)實踐證明有防治骨質(zhì)疏松癥的作用?；诖耍疚膹暮暧^和微觀角度開展OP的發(fā)病機制和補腎健脾活血方的干預(yù)作用研究，闡述脾腎-肌骨-線粒體理論的核心內(nèi)容。

1 脾腎-肌骨-線粒體理論形成過程

1.1 骨質(zhì)疏松與脾腎二臟相關(guān)

骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量低下、骨微結(jié)構(gòu)破壞、導(dǎo)致骨脆性增加、易發(fā)生骨折為特征的全身性骨病[2]。中醫(yī)內(nèi)容里本無骨質(zhì)疏松病名，但已經(jīng)有對骨質(zhì)疏松相關(guān)癥狀及病因病機相當(dāng)精練的描寫，并且有骨痿、骨痹、痹癥、痿證等名詞出現(xiàn)，其中“骨痿”一詞最符合骨質(zhì)疏松癥的涵義?！端貑枴ゐ粽摗吩?“腎氣熱，則腰脊不舉，骨枯而髓減，發(fā)為骨痿?！薄澳I者水臟也，今水不勝火，則骨枯而髓虛，故足不任身，發(fā)為骨痿。”可以看出骨痿的基本病機為“骨枯而髓減”，黃宏興教授認(rèn)為“骨枯”與骨質(zhì)疏松發(fā)生發(fā)展中骨微結(jié)構(gòu)受破壞的描述相似；“髓減”則相當(dāng)于骨髓基質(zhì)包括糖蛋白、蛋白多糖和膠原蛋白等活性物質(zhì)減少，造成骨生成代謝障礙，骨礦鹽丟失，骨密度減低。腎精不足，腎水不充，濡養(yǎng)骨髓無力，故出現(xiàn)“腰脊不舉、足不任身”等“骨痿”癥狀，骨質(zhì)疏松癥患者多伴有腰背疼痛、腰膝酸軟無力等癥狀，恰好與之一致。

腎主骨為先天之本，脾主肌肉為后天之本，人體運動系統(tǒng)由骨骼和肌肉作為支撐，二者相輔相成，所以必然存在密切聯(lián)系。腎藏精主骨生髓，骨髓生長發(fā)育、強勁衰弱與腎精盛衰密切相關(guān)。若腎精不沛，骨髓不充，則難以濡養(yǎng)機體骨骼系統(tǒng)，骨骼對肌肉的支持降低；脾胃為氣血生化之源，水谷精微經(jīng)脾胃化生氣血，充養(yǎng)骨骼，脾胃功能強盛，則氣血充足，肌強力盛，肉豐骨堅。若脾氣不足，則運化失司，氣血乏源，肌弱肉瘦，對骨骼的包裹力下降。肌肉骨骼與脾腎相關(guān)，骨質(zhì)疏松與肌骨相關(guān)，故骨質(zhì)疏松與脾腎二臟、肌骨成一個梯度的系統(tǒng)。黃宏興教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊觀察[5-7]到，骨質(zhì)疏松組體內(nèi)骨骼肌線粒體通透轉(zhuǎn)換孔活性顯著高于非骨質(zhì)疏松組，初步證實了骨骼肌系統(tǒng)的退行性變與骨量減少具有相關(guān)性，說明肌肉與骨骼系統(tǒng)密切相關(guān)。另一相關(guān)研究[8]中亦可以觀察到，腰部的背伸肌肌力與腰椎的平均骨密度值呈正相關(guān)，即肌肉與骨骼相關(guān)聯(lián)，側(cè)面印證了骨質(zhì)疏松發(fā)生發(fā)展中的脾腎相關(guān)性。

1.2 骨質(zhì)疏松與線粒體的關(guān)系

線粒體是細(xì)胞生命活動的控制中心，它不僅在調(diào)控呼吸鏈和氧化磷酸化活動中起重要作用，也控制著細(xì)胞凋亡的進(jìn)程，人的衰老、癌癥的細(xì)胞凋亡、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中均離不開線粒體的調(diào)控作用[9-10]。自由基可對生物膜系統(tǒng)產(chǎn)生攻擊，在線粒體膜上主要表現(xiàn)為線粒體受損，包括線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)破壞、線粒體的DNA突變、ATP合成受到限制、鈣穩(wěn)態(tài)失衡、氧化應(yīng)激產(chǎn)物積聚及代謝功能障礙，而線粒體呼吸鏈的損傷會導(dǎo)致鈣離子的內(nèi)流和氧自由基的產(chǎn)生，從而加速氧化應(yīng)激的進(jìn)程。線粒體是細(xì)胞中活性氧(reactive oxygen species,ROS)的主要來源，線粒體產(chǎn)生的ROS對mtDNA造成氧化損傷[11]。基于此本課題組就氧化損傷和線粒體損傷兩個方面開始骨質(zhì)疏松癥的相關(guān)研究。補腎健脾活血方(骨康方)為廣州中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院治療骨質(zhì)疏松癥的經(jīng)驗用方，主要成分為淫羊藿、黃芪、白芍、當(dāng)歸、補骨脂、熟地、丹參等，具有補腎壯骨、益氣健脾、養(yǎng)血活血等功效。臨床試驗表明，該方對提高骨礦含量及骨密度具有明顯作用，同時證明了以補腎健脾活血為治則組方治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥具有臨床應(yīng)用價值[12-15]。

本課題組在研究初始時通過臨床觀察和動物實驗發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松癥發(fā)生時機體存在氧化損傷。通過對絕經(jīng)后OP患者的研究發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松癥發(fā)生時存在氧化損傷,血清丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)、總抗氧化能力(TAOC)與病情關(guān)系密切且互相影響[5-6,16]。骨康方具有抗氧化損傷作用，能提高骨質(zhì)疏松癥模型大鼠腎組織中SOD和TAO含量，降低MDA含量，且具有提高大鼠骨密度的作用，能夠提高血清中SOD含量，減低血清MDA含量，能在一定程度上清理自由基[17-18]。

OP發(fā)生發(fā)展中，骨骼肌細(xì)胞的凋亡與線粒體通透孔及細(xì)胞色素C有關(guān)。通過對臨床腰椎手術(shù)提取的肌肉標(biāo)本研究發(fā)現(xiàn)，OP患者的骨骼肌線粒體通透孔(MPTP)的通透性高于非OP患者，而細(xì)胞色素C氧化酶(COX)的活性對MPTP的通透性有重要影響；當(dāng)機體內(nèi)的骨量開始減少時，線粒體受到明顯的氧化損傷，OP發(fā)生時骨骼肌線粒體亦存在氧化損傷，MPTP及細(xì)胞色素C與線粒體損傷有關(guān)[5,19]。而且，線粒體DNA拷貝數(shù)與骨密度呈正相關(guān)，8-OHdG與骨密度呈負(fù)相關(guān)；線粒體DNA拷貝數(shù)和8-OHdG含量與OP中醫(yī)證型存在相關(guān)關(guān)系，其中脾腎陽虛與8-OHdG，肝腎陰虛與mtDNA拷貝數(shù)關(guān)系最為密切[20]。動物實驗發(fā)現(xiàn)，補腎健脾活血方能提高去勢大鼠骨密度，能有效調(diào)控骨骼肌和成骨細(xì)胞MPTP的開放,提高線粒體琥珀酸脫氫酶(SDH)的活力，起到預(yù)防線粒體損傷的作用[21]。

1.3 骨質(zhì)疏松與肌骨關(guān)系的認(rèn)識

基于前期骨質(zhì)疏松的系列研究，本課題組接連開展了后續(xù)相關(guān)研究：認(rèn)為骨質(zhì)疏松癥的病因病機主要在于腎虛、脾虛和血瘀，并緊扣該病機組成了能有效治療骨質(zhì)疏松癥的具有補腎壯骨、健脾益氣、活血化瘀作用的復(fù)方中藥補腎健脾活血方(骨康方)。后通過動物實驗完成骨質(zhì)疏松動物的造模，觀察到肌肉骨骼“質(zhì)”“量”變化規(guī)律。完成離體肌肉骨骼細(xì)胞的培養(yǎng)，構(gòu)建出細(xì)胞三維圖象，同時測量出線粒體的活性。從分子生物學(xué)角度揭示骨質(zhì)疏松模型肌肉骨骼細(xì)胞線粒體活性和通透孔變化規(guī)律。通過對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者的臨床研究證實補腎健脾活血方治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的臨床療效確切，且無明顯毒副作用。腰部背伸肌力的變化與骨密度呈正相關(guān)關(guān)系[6]。

骨質(zhì)疏松與肌肉骨骼的關(guān)系密切。基于此，中國老年學(xué)學(xué)會骨質(zhì)疏松委員會肌肉、骨骼與骨質(zhì)疏松學(xué)科組在黃宏興教授協(xié)領(lǐng)下，組織各位專家編寫《肌肉、骨骼與骨質(zhì)疏松專家共識》[22]，對骨質(zhì)疏松癥中的肌肉骨骼關(guān)系進(jìn)行梳理，為臨床診療和科學(xué)研究提供一定的參考。其中共識認(rèn)為：骨質(zhì)疏松與肌肉、骨骼密切相關(guān)。骨質(zhì)疏松癥和肌少癥存在著許多共同的高危因素。肌肉骨骼的生化轉(zhuǎn)換指標(biāo)在一定程度上是肌骨代謝狀態(tài)的映象，再代謝性肌肉骨骼疾病的診斷和療效評價上能起到指導(dǎo)作用。共識推薦使用雙能X線(dual energy X-ray,DXA)測量肌肉質(zhì)量和骨密度，肌肉骨骼的質(zhì)量、肌力和平衡能力的評定對跌倒風(fēng)險的預(yù)測有一定的幫助。肌肉、骨骼存在潛在的藥物作用共同靶點，峰值骨量可以通過運動提升，運動對調(diào)節(jié)骨代謝信號通路、促進(jìn)骨形成具有積極作用，而且骨質(zhì)疏松人群應(yīng)注重個體化運動鍛煉，不能盲目跟從。從中醫(yī)學(xué)角度出發(fā)，共識認(rèn)為肌肉、骨骼與脾、肝、腎關(guān)系密切，骨質(zhì)疏松癥的病位主要在腎、脾、經(jīng)絡(luò)，主要與腎虛、脾虛和血瘀有關(guān)，所以需強調(diào)骨筋肉并重，動靜結(jié)合，治療原則上宜以補腎、健脾、活血為基本。

2 脾腎-肌骨-線粒體理論基本內(nèi)容

2.1 脾腎共司肌骨

腎為先天之本，主骨，生髓，脾為后天之本，氣血生化之源，主肌肉。脾腎兩臟在生理病理上具有相互依存，相互滋養(yǎng)的內(nèi)在關(guān)系。脾胃運化水谷、水液時需借助腎中陽氣的蒸騰推動作用，而腎中精氣是人生長發(fā)育、繁衍生息的源泉，也需由脾土運化的水谷精微之氣不斷化充才能保證人體各項生命活動的正常運作?？偠灾?，骨骼與肌肉間的相互作用即是脾腎關(guān)系的具體體現(xiàn)，骨質(zhì)疏松的發(fā)生，正是由于肌骨關(guān)系失調(diào)所致。

“骨肉不相親”理論很好地解釋了脾腎與肌骨的關(guān)系。《難經(jīng)·二十四難》云：“......故骨髓不溫，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?！蹦I中精氣充盈，骨髓得以滋養(yǎng)，則骨骼有力，活動自如，動搖則谷氣得消，助脾運化，脾氣健運，則氣血生化有源，肌肉四肢得以充養(yǎng)，肌肉充沛，充盈的氣血又能反過來充養(yǎng)腎氣。骨骼與肌肉作為人體運動的基礎(chǔ)，脾腎共司肌骨，是肌肉骨骼功能正常運作的核心保障[25]。

2.2 線粒體功能與脾腎相通

經(jīng)本課題組一系列研究表明，脾腎二臟、肌肉骨骼、線粒體間相互聯(lián)系，存在網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。

線粒體充當(dāng)機體的“動力工廠”，它為機體提供所有生命活動和生化反應(yīng)中不可或缺的能量。機體的各項生命運動所需的能量支持-ATP，是線粒體通過氧化磷酸化產(chǎn)生的，線粒體是細(xì)胞乃至生命體進(jìn)行各項生命功能活動的樞紐和核心，也是細(xì)胞凋亡的重要環(huán)節(jié)。線粒體是普遍存在的細(xì)胞器，存在于所有組織中(成熟的紅細(xì)胞除外)，這解釋了線粒體DNA(mtDNA)疾病為何會影響任何或所有組織，從而引起了不同的臨床表現(xiàn)[22]。線粒體功能直接關(guān)系到細(xì)胞所在的該器官、系統(tǒng)直至個體的生理功能。

中醫(yī)藏象實質(zhì)細(xì)胞生物學(xué)假說認(rèn)為，線粒體所行使的功能與中醫(yī)概念中的“脾”是相通的?，F(xiàn)代研究[4,24-26]表明，電鏡下的骨骼肌中線粒體的數(shù)目眾多，沿肌纖維整齊排列，這些線粒體所提供的能量是保證肌肉正常收縮的基礎(chǔ)，脾虛動物模型骨骼肌線粒體超微結(jié)構(gòu)有不同程度損傷，骨骼肌線粒體能量代謝障礙存在多方面的影響變化，這與“脾主肌肉”也是相通的。染色體中DNA所攜帶的遺傳信息與腎中的“先天之精”，染色體DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄與“腎”調(diào)控機體的生長、發(fā)育和生殖在微觀實質(zhì)上是相符合的。中醫(yī)認(rèn)為，衰老是因為脾腎兩虛，主要是腎虛。有學(xué)者[27]嘗試量化線粒體變異性(ATP變異的自然來源)對基因表達(dá)的整體變異性的貢獻(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)線粒體含量的變化可占蛋白質(zhì)水平觀察到的變異性的約50%。隨著年齡的增長，線粒體DNA(mtDNA)突變的不斷累積將導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)越來越多的線粒體功能異常和線粒體呼吸鏈效率的降低，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧自由基的堆積，衰老與染色體端粒的縮短以及mtDNA突變的不斷累積密切相關(guān)[3]?？梢哉f，機體內(nèi)mtDNA的突變對應(yīng)的是脾腎兩虛，突變所帶來的影響即脾腎兩虛的癥狀。

脾腎主肌骨，肌肉骨骼是脾腎的外在表現(xiàn)，而線粒體實際上是脾腎的具體形象，線粒體功能的正常運作是脾腎功能正常行使的體現(xiàn)，這就是脾腎-肌骨-線粒體理論的基本含義。若脾臟出現(xiàn)病變，運化升清失常，肌肉四肢失其濡養(yǎng)，易出現(xiàn)肉痿；脾久病累及腎臟，腎精受損則易生骨病，發(fā)為骨痿。脾腎二臟無論哪一臟先出現(xiàn)病變都容易累及他臟。線粒體衰老是脾腎功能減退的表現(xiàn)，機體的衰老伴隨著線粒體功能的下降，而自由基損傷和mtDNA突變是衰老的重要原因，中醫(yī)亦認(rèn)為，機體的衰老主要與脾腎功能的衰退相關(guān)，且線粒體衰老或脾腎功能減退均會引起肌肉、骨骼功能的衰退，因此脾腎二臟、肌肉骨骼、線粒體三大部分間緊密聯(lián)系，對機體具有重要的影響作用。

3 小結(jié)

脾腎、肌骨和線粒體三個系統(tǒng)在骨質(zhì)疏松癥發(fā)生發(fā)展中都扮演著重要角色，相互間亦存在著密切聯(lián)系。中醫(yī)治療骨痿歷史悠久，注重治病溯源，求本對癥，從整體觀出發(fā)，著重肌肉與骨骼間的密切聯(lián)系。本文結(jié)合傳統(tǒng)中醫(yī)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論，提出脾腎-肌骨-線粒體理論，討論該理論與骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機制的關(guān)系，強調(diào)骨質(zhì)疏松癥的治療原則，為今后研究骨質(zhì)疏松癥的治療手段及方案提供理論基礎(chǔ)。