探討補腎活血中藥對骨質(zhì)疏松與椎間盤退變的影響

馬南廷，姚嘯生,(★通信作者)，王禹，王琦

（1.遼寧中醫(yī)藥大學，遼寧 沈陽 110032；2.遼寧省中醫(yī)院，遼寧 沈陽 110032）

0 引言

2020 年，中國即將全面脫貧，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，中國人的平均壽命也逐漸提高，美國華盛頓大學的測量結(jié)果顯示，2013 年中國男性人口的出生期望壽命已達到73.5 歲，而女性則為80.0歲[1]。隨之而來的社會問題就是老年退行性疾病發(fā)病率的不斷提高。與運動系統(tǒng)有關的退行性疾病中，骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）和椎間盤退變（intervertebral disc degeneration，IDD）較為常見。這兩種疾病會導致疼痛及活動障礙等癥狀，嚴重影響了老年人的生活質(zhì)量。一些學者對大量的實驗研究進行評價后，發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松癥與椎間盤退行性疾病之間存在著密切的聯(lián)系，但是相關機制及影響目前在國際上仍存在爭議[2]。在大鼠的增齡過程中，張銀剛等發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松相關指標與椎間盤退變相關指標之間存在著聯(lián)系，其中椎體骨密度與軟骨終板的X 型膠原表達相關性最強[3]。盡管我們?nèi)圆幻鞔_骨質(zhì)疏松是加速椎間盤退變的病理進展，還是延緩該進展，但有研究發(fā)現(xiàn)在使用奈立膦酸鈉干預去卵巢大鼠的實驗研究中，奈立膦酸鈉組與對照組相比，不僅改善了大鼠椎體的骨質(zhì)疏松，也延緩了椎間盤退變[4]。中醫(yī)辨證中，骨質(zhì)疏松癥及椎間盤退變相關疾病根據(jù)不同證候特點通常辨為“骨萎”及“骨痹”，二者病因皆為老年人腎精不足，血瘀不行[5-6]，臨床上通常使用補腎活血的復方或者中藥提取物對兩病進行治療。中醫(yī)中藥在防治老年退行性疾病上具有獨特的優(yōu)勢，如果總結(jié)出補腎活血中藥的作用機制，運用“異病同治”的原則同時治療兩病，將會減輕患者的痛苦，給醫(yī)療機構(gòu)節(jié)約大量的費用。因此本文就補腎活血中藥治療合并骨質(zhì)疏松的椎間盤退變疾病的作用機制及療效從以下幾個點進行探討。

1 對椎間盤微循環(huán)的影響

椎間盤的解剖結(jié)構(gòu)中，軟骨終板和纖維環(huán)外周為纖維環(huán)內(nèi)及髓核輸送營養(yǎng)，其中軟骨終板途徑起主要的作用。來自椎體骨髓腔血竇的毛細血管穿入軟骨下終板的通道中止于骨軟骨結(jié)合部的毛細血管袢，再通過軟骨終板內(nèi)許多細小、致密的通道進入纖維壞，為椎間盤內(nèi)部代謝廢物并輸送營養(yǎng)物質(zhì)。如果此通道受損或者堵塞，必將會使髓核細胞基質(zhì)合成減少、水分不足從而導致髓核皺縮引起椎間盤退變。陳瓊等通過對多篇骨與血管關系的研究進行分析發(fā)現(xiàn)成骨細胞、破骨細胞對周圍血管的生成及骨與血管的耦合起著重要作用[7]。與此同時骨質(zhì)疏松的出現(xiàn)也會打破成骨細胞與破骨細胞的平衡從而導致血管生成障礙，而其產(chǎn)生的顯微骨折將會損傷周圍的毛細血管，進而減少了營養(yǎng)的輸送。LiuYF 等在骨質(zhì)疏松小鼠模型上的實驗結(jié)果證明了這一點-與對照組比較，手術(shù)組的小鼠椎體中血管數(shù)量減少[8]。這說明存在著骨質(zhì)疏松，椎間盤微循環(huán)受損，椎間盤營養(yǎng)缺乏加速老化這樣的病理進程。而補腎活血的中藥基于“腎主骨生髓化血”理論，通過補腎生髓，改善骨質(zhì)疏松，活血祛瘀止痛，改善骨小梁微血管變化，從而延緩椎間盤退變[9]。李玲慧等對補腎活血方干預兔穿刺椎間盤退變模型的實驗進行觀察發(fā)現(xiàn)，該方能調(diào)節(jié)模型兔椎間盤組織內(nèi)血管內(nèi)皮生長因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達水平[10]，而VEGF 的表達水平與周圍組織的血管生長存在密切的聯(lián)系。姚藝豪等對50 例老年腰椎間盤突出癥伴腰椎骨質(zhì)疏松患者使用加味身痛逐瘀湯進行臨床療效觀察發(fā)現(xiàn)，對照組治療前后無統(tǒng)計學意義，而治療組具有統(tǒng)計學意義，且治療組治愈率較高[11]。這些研究都能闡述補腎活血中藥經(jīng)由改善椎間盤微循環(huán)從而治療兩病的作用機制。

2 對雌激素變化致骨質(zhì)疏松癥和椎間盤退變的影響

雌激素缺乏已是原發(fā)性骨質(zhì)疏松國際公認的主要病因之一，但是其對椎間盤退變的影響仍具有爭議。成骨細胞能表達核因子κB 受體活化因子配 體(receptor activator of nuclear factorκbligand，RANKL)，其與表達于破骨細胞前體細胞表面的RANK 結(jié)合，促進產(chǎn)生破骨細胞，從而導致骨吸收。破骨細胞的大量生成是椎間盤退變的重要因素之一[12]，而雌激素通過成骨細胞、破骨細胞等的受體介導免疫應答因子的產(chǎn)生，抑制RANKL與破骨細胞前體細胞結(jié)合及巨噬細胞集落刺激因子(macrophage -colony stimulating factor，MCSF)所誘導的破骨細胞產(chǎn)生的過程。Xiao ZF 等發(fā)現(xiàn)去卵巢導致雌激素缺乏誘導的椎體骨質(zhì)疏松和軟骨終板的骨軟骨重塑對椎間盤產(chǎn)生不利影響[13]。在臨床研究上，也有研究發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后婦女腰椎骨密度降低與腰椎間盤退變呈正相關[14]。因此，促進雌激素分泌或者減少其分解是治療兩病的重要途徑之一。從中醫(yī)辨證角度來說，絕經(jīng)的生理機制是先天腎氣虧虛，天癸枯竭，氣血瘀滯，骨失所養(yǎng)。因而通過補腎活血中藥治療這類骨質(zhì)疏松癥合并椎間盤退變疾病應具有較好的療效。在去卵巢大鼠體內(nèi)，XU JH 等發(fā)現(xiàn)淫羊藿能增加其血液中雌二醇的含量，維持骨密度，進而延緩骨質(zhì)疏松的發(fā)展及其所致的椎間盤老化，具有和雌激素類似的作用[15]。而一項對仙靈骨葆膠囊的研究表明，該藥能明顯提高去卵巢大鼠腰椎的骨密度，改善微觀結(jié)構(gòu)，并對維持大鼠腰椎間盤的生物力學結(jié)構(gòu)和細胞代謝具有良好的促進作用[16]。孫凱等基于網(wǎng)絡藥理學對“淫羊藿-白芍”藥對進行分析，發(fā)現(xiàn)其通過多途徑、多靶點作用，治療腰椎間盤退變，其中就包括了RANKL/RANK 信號通路[17]，驗證了補腎活血中藥對雌激素缺乏所致這類疾病的作用機制推導的合理性。

3 對骨質(zhì)疏松和椎間盤退變過程中炎癥因子的影響

炎癥因子包括白細胞介素（interleukin,IL)、腫瘤壞死因子(tumornecrosis factor,TNF)、-氧化氮（NO）、活性氧簇（ROS）等，是人體退行性疾病產(chǎn)生的重要病因之一，在骨質(zhì)疏松癥和椎間盤退變疾病中也不例外。PHILLIPSKL 等人發(fā)現(xiàn)，在退變椎間盤組織中，IL-1 對比正常椎間盤明顯升高，并且炎癥因子的含量與椎間盤退變程度呈正相關[18]。Yang S 等人認為,抑制T 細胞分泌IL-1β和TNF-α 等可以有效的延緩椎間盤老化[19]。而在骨質(zhì)疏松的病程進展中，炎癥因子如輔助性T 細胞1(helper T cell 1，Th1）分泌的IL-2，TNF-α 和TNF-β 及輔助性T 細胞2(helper T cell 2，Th2）分泌的IL-4，Il-5,IL-6，IL-10 和IL-13 等在骨質(zhì)疏松癥中的作用已被公認。對近年來新發(fā)現(xiàn)的IL-33、IL-34 軸研究表明，IL-33 誘導Th2 細胞分泌IL-31，抑制RANKL 依賴的破骨細胞形成，從而抑制骨丟失。IL-31 影響Th1/Th17 的破骨細胞生成炎癥，限制Th2 的骨保護過程，從而促進骨質(zhì)疏松[20]。而一項研究苯海拉明治療骨質(zhì)疏松癥的實驗顯示，當IL-1β 水平下降時，骨密度得到明顯的升高[21]。因此許多研究者對補腎活血類中藥的抗炎活性進行了研究，Sun D 等運用LC-MS/MS 分析評價關于補腎活血湯各成分的抗炎活性的多項研究，發(fā)現(xiàn)該復方中有五種化合物可以抑制TNF-α、IL-6 的表達[22]，從而減少骨量丟失及對椎間盤的刺激，證明了補腎活血中藥在調(diào)控炎癥因子以治療二病機制上的作用。馮帥華等通過對雙側(cè)卵巢切除術(shù)骨質(zhì)疏松模型雌性SD 大鼠的研究發(fā)現(xiàn)，補腎活血湯可顯著降低其腰椎間盤組織中TNF-α 的表達，并增加脊索細胞計數(shù)，延緩了椎間盤退變[23]。在直立誘導椎間盤退變大鼠模型上，Liang QQ 等研究者發(fā)現(xiàn)給予其川芎嗪可抑制其椎間盤中IL-1β 炎癥因子基因及其表達，減少炎癥對椎間盤的刺激。并且川芎嗪作為一種鈣離子拮抗劑，可以阻止軟骨終板的軟骨內(nèi)成骨和基質(zhì)鈣化，防止細胞內(nèi)鈣離子流失，從而預防骨質(zhì)疏松[24]。進一步說明活血補腎類中藥可以通過調(diào)控炎癥因子及相關信號通路來延緩骨質(zhì)疏松癥及椎間盤退變的進展。

4 對骨重建和髓核細胞再生的影響

在延緩退行性疾病發(fā)展的同時，許多科學家也對是否能通過中藥的作用促進骨重建和椎間盤內(nèi)細胞再生進行了研究。在骨重建方面，體內(nèi)骨量的獲得與丟失主要依賴于成骨細胞和破骨細胞的協(xié)同作用，維持骨吸收與骨形成的動態(tài)平衡。破骨細胞一方面表達抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase，TRAP) 和組織蛋白酶K(cathepsin K，CTSK)以參與骨吸收，另一方面同時釋放大量小分子和鈣離子，以激活骨髓間充質(zhì)干細胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）分化為成骨細胞成骨。而在髓核細胞再生方面，目前為止的研究發(fā)現(xiàn)椎間盤內(nèi)纖維環(huán)和髓核細胞均不具有自我再生的功能，而近些年來發(fā)現(xiàn)可以將BMSCs 移入椎間盤可能使其分化為髓核細胞從而使髓核細胞再生，但是由于衰老的髓核細胞內(nèi)環(huán)境不利于BMSCs 生長分化，所以這項技術(shù)在臨床上開展存在一定困難[25-26]。中醫(yī)辨證中補腎活血類中藥具有祛瘀化濁，補骨生髓的作用，近年來，多項實驗也證明其在骨重建方面基于骨免疫學的作用機制。沈燚等在體外實驗中發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷顯著增加UM R-106 成骨細胞的骨形成，抑RAW264.7 細胞誘導的破骨細胞的骨吸收，上調(diào)或下調(diào)成骨和破骨細胞各9 個蛋白的表達，證明淫羊藿苷具有明顯的促進骨重建的作用[27]。肖志鋒等給予去勢小鼠阿侖膦酸鈉（alendronate，ALN）和腎骨安（熟附子、淫羊霍、仙茅、巴戟天、丹參等）聯(lián)合用藥，發(fā)現(xiàn)ALN 和腎骨安聯(lián)合用藥組能抑制小鼠軟骨終板的鈣化重塑進程，與模型組相比恢復其Ⅱ型膠原的表達并減少周圍骨質(zhì)骨贅形成。且聯(lián)合用藥組效果優(yōu)于ALN 組[28]。Zhu LG 等對老年沙鼠用補腎活血湯灌胃后發(fā)現(xiàn)，與模型組相比，高中低劑量組其腰椎間盤軟骨終板的血管芽均有不同程度的增加，鈣化程度明顯降低。軟骨終板及腰椎椎體中骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMPs)表達增加，改善了老年性骨質(zhì)疏松和椎間盤退變[29]。陳江等用益氣化瘀補腎方聯(lián)合轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)培養(yǎng)BMSCs，至第14 天時,用藥組蛋白多糖、Ⅱ型膠原及其mRNA 水平明顯高于其它實驗組(P＜0.05），證明TGF-β1 聯(lián)合中藥益氣化瘀補腎方含藥血清能提高BMSCs 向類髓核細胞誘導分化的效率[30],揭示了補腎活血中藥能夠用于促進椎間盤再生的治療。

5 小結(jié)

根據(jù)上述分析，以及我們對補腎活血藥物的前期研究[31]，我們得出這一結(jié)論：骨質(zhì)疏松癥與椎間盤退變可同時存在，而補腎活血中藥可通過改善骨質(zhì)與椎間盤營養(yǎng)供應，改善雌激素缺乏從而保護骨質(zhì)和椎間盤，減少骨質(zhì)和椎間盤中的的炎性因子，促進BMSCs 分化、成熟以再生骨質(zhì)及髓核細胞等作用機制改善骨質(zhì)疏松及椎間盤退變。因此我們認為骨質(zhì)疏松和椎間盤退變可能具有相同的病理機制，明確補腎活血中藥在骨免疫學和分子生物學角度通過何種機制治療兩種疾病。但是由于中藥成分的復雜性使得中藥復方的作用機制較難分析，存在多個信號通路或者靶點同時作用的情況，哪幾味中藥進行配伍或者哪種中藥單體治療效果較優(yōu)還有待于探索。未來尚需較高層次的研究，將該類中藥配伍進行排列組合的分組，各組之間均進行療效對比，選擇出療效較優(yōu)的藥物，從而對這類疾病的治療起到更多幫助。