淫羊藿苷干預(yù)骨質(zhì)疏松的研究進(jìn)展

呂南寧,張浩,馮驍驍,劉明明

(連云港市第二人民醫(yī)院骨科,江蘇 連云港 222000)

骨質(zhì)疏松癥是中老年人最常見的骨代謝性疾病,其特征是骨微結(jié)構(gòu)退化,骨量減少,并導(dǎo)致骨折風(fēng)險(xiǎn)大大增加[1],已經(jīng)成為威脅中老年人生活質(zhì)量的嚴(yán)重公共健康問題。然而現(xiàn)在對(duì)于骨質(zhì)疏松癥的治療,臨床上尚無(wú)統(tǒng)一明確的治療方式,主要的藥物治療方式是從促進(jìn)骨平衡的正向發(fā)展入手,比如通過抑制破骨細(xì)胞功能以減少骨吸收,或者作用于成骨細(xì)胞提高骨質(zhì)形成?，F(xiàn)在常用的藥物主要有骨吸收抑制劑和骨合成促進(jìn)劑。但是臨床研究發(fā)現(xiàn)在使用藥物治療骨質(zhì)疏松癥的過程中,大多數(shù)抗骨吸收劑和部分骨合成劑有較多的不良反應(yīng)[2]。例如,長(zhǎng)期使用雙膦酸鹽后會(huì)產(chǎn)生上消化道出血、急性期反應(yīng)、低血鈣和繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)、肌肉骨骼疼痛、頜骨壞死等不良反應(yīng)[3]。降鈣素類藥物最常見的不良反應(yīng)是鼻刺激[4]。皮下注射特立帕肽和阿巴拉肽是目前美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)用于骨質(zhì)疏松癥治療的甲狀旁腺激素類藥物,在強(qiáng)化骨骼和減少骨折方面療效較好,然而特立帕肽非常昂貴(大約每月850美元),并且動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明特立帕肽有一定的致瘤潛力,所以一般不能連續(xù)使用超過2年[5]。同樣,阿巴拉肽存在骨肉瘤發(fā)病率的潛在風(fēng)險(xiǎn),特別是在易感人群中[6-7]。雖然目前的藥物治療有一定療效,但是由于其導(dǎo)致患者較多的不良反應(yīng)及并發(fā)癥,使得這些藥物不宜長(zhǎng)期應(yīng)用,所以研發(fā)有效、安全的抗骨質(zhì)疏松新藥品迫在眉睫。

隨著近年來(lái)中藥治療骨質(zhì)疏松癥不斷取得的進(jìn)展,利用中草藥治療骨質(zhì)疏松癥被越來(lái)越多的研究者和臨床工作者所接受。越來(lái)越多的研究人員轉(zhuǎn)向中藥,尋找治療骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防或替代療法?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)多種中藥對(duì)改善骨質(zhì)疏松具有較好的療效,其中應(yīng)用、研究較多的是淫羊藿,其具有降低骨質(zhì)流失和保持骨密度的治療潛力,有望成為新一代抗骨質(zhì)疏松癥的新藥品。淫羊藿的主要有效成分為黃酮類化合物,而其中的淫羊藿苷對(duì)于抗骨質(zhì)疏松具有良好的效果,它不僅能增加人成骨細(xì)胞的增殖能力,還能促進(jìn)成骨細(xì)胞的生成,同時(shí)還可以作用于前體破骨細(xì)胞,抑制其增殖能力,從而減少破骨細(xì)胞的產(chǎn)生。越來(lái)越多的證據(jù)表明淫羊藿苷通過刺激骨形成的同時(shí)還能抑制骨吸收,從而在骨健康中發(fā)揮雙重作用[8]。重要的是,淫羊藿苷可以穩(wěn)定地在局部釋放,因而可以當(dāng)作生物材料成為骨組織工程骨誘導(dǎo)候選物之一[9-11]。血管生成在骨再生中也起著重要作用,據(jù)報(bào)道淫羊藿苷可通過刺激內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖和體內(nèi)小管生成來(lái)增加血管生成[12]。本文對(duì)淫羊藿苷在骨形成和骨吸收中的作用以及目前淫羊藿苷的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。

1 淫羊藿苷刺激成骨細(xì)胞的生成及骨合成

淫羊藿苷可通過促進(jìn)骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(BMP-2)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白9(BMP-9),激活BMP/Smads/Runx2/Osterix信號(hào)通路,進(jìn)而調(diào)控Runx2和Osterix基因的表達(dá),促進(jìn)骨髓間充質(zhì)細(xì)胞(BMSCs)的成骨轉(zhuǎn)化。骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs)是一個(gè)具有啟動(dòng)成骨細(xì)胞分化能力的蛋白質(zhì)家族,可誘導(dǎo)BMSCs向成軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞分化,促進(jìn)成骨細(xì)胞功能等[13-16]。淫羊藿苷可以誘導(dǎo)BMP-2、BMP-9蛋白生成,通過Smads信號(hào)通路進(jìn)行傳導(dǎo),實(shí)現(xiàn)BMPs信號(hào)由細(xì)胞外經(jīng)細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核內(nèi)靶基因傳遞,進(jìn)而調(diào)節(jié)Runx2、Osterix等成骨基因的轉(zhuǎn)錄而發(fā)揮其成骨作用[17-19]。Runx2是成骨細(xì)胞分化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子和特異性成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子,通過結(jié)合成骨細(xì)胞特異性激活元件,直接調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞特異性基因的表達(dá),包括骨鈣素、Ⅰ型膠原和骨橋蛋白,調(diào)控骨形成的多個(gè)過程。Osterix為成骨細(xì)胞的另一個(gè)特異性轉(zhuǎn)錄因子,是一個(gè)含鋅指結(jié)構(gòu)的蛋白,可以調(diào)控多種重要的成骨基因的表達(dá),如骨黏素、骨橋素、骨涎蛋白和Ⅰ型膠原蛋白等。Osterix與Runx2調(diào)控成骨細(xì)胞不同的分化階段,促進(jìn)BMSCs的成骨轉(zhuǎn)化。此外淫羊藿苷還可以通過抑制BMSCs向脂肪細(xì)胞分化,增加成熟成骨細(xì)胞的數(shù)量[20-21]。當(dāng)BMSCs用淫羊藿苷處理時(shí),脂肪分化得到抑制導(dǎo)致成骨細(xì)胞進(jìn)一步分化。

淫羊藿苷促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖作用還與雌激素受體信號(hào)通路有關(guān),Song 等[22]發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可作用于雌激素受體,引起細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)和 c-Jun 氨基末端激酶(JNK)信號(hào)激活,刺激小鼠胚胎成骨細(xì)胞前體細(xì)胞 MC3T3-E1 數(shù)量增加。朱曉峰等[23]發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖是由雌激素受體介導(dǎo),且有絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路參與,進(jìn)而發(fā)揮抗骨質(zhì)疏松作用。

2 淫羊藿苷抑制破骨細(xì)胞的生成及骨吸收

淫羊藿苷的抗骨質(zhì)疏松作用還與抑制破骨細(xì)胞的生成有關(guān)。呂明波等[24]研究發(fā)現(xiàn),淫羊藿苷可以抑制破骨細(xì)胞的生成以及骨吸收,并且濃度越高,作用越強(qiáng)。李偉娟等[25]研究發(fā)現(xiàn),淫羊藿苷能夠抑制BMSCs向破骨細(xì)胞的分化,減少破骨細(xì)胞的數(shù)量,以及抑制骨吸收活性。此外淫羊藿苷能夠直接作用于核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of NF-κB ligand,RANKL)信號(hào)通路,減少造血細(xì)胞分化成破骨細(xì)胞[26]。同時(shí),淫羊藿苷及其衍生物能增加堿性磷酸酶、骨鈣素、Ⅰ型膠原蛋白和骨保護(hù)素(osteoprotegerin,OPG)的成骨基因表達(dá),抑制原代成骨細(xì)胞中RANKL的表達(dá),間接抑制破骨細(xì)胞分化[27]。除了調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞分化,淫羊藿苷還可以誘導(dǎo)前體破骨細(xì)胞的細(xì)胞周期暫停,導(dǎo)致凋亡。何丹丹等[28]采用分子對(duì)接技術(shù)模擬并預(yù)測(cè)RANKL與淫羊藿的相互作用,并通過切除大鼠雙側(cè)卵巢制備骨質(zhì)疏松模型,評(píng)價(jià)淫羊藿對(duì)模型大鼠體質(zhì)量、骨吸收血清指標(biāo)堿性磷酸酶和抗酒石酸鹽酸性磷酸酶-5b(TRACP-5b)、骨密度以及骨組織形態(tài)的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)淫羊藿能通過與RANKL蛋白靶點(diǎn)結(jié)合,抑制破骨細(xì)胞分化并發(fā)揮抗骨質(zhì)疏松作用。

3 淫羊藿苷的臨床應(yīng)用研究

目前臨床上應(yīng)用淫羊藿治療骨質(zhì)疏松的研究也較多。馮宜蒀等[29]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法探究“淫羊藿-熟地黃”治療骨質(zhì)疏松癥的分子機(jī)制,通過“淫羊藿-熟地黃”中的蛋白靶點(diǎn)與骨質(zhì)疏松相關(guān)基因映射,獲得共有靶點(diǎn)57個(gè),蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析顯示前列腺素內(nèi)過氧化物合酶、雄激素受體、雌激素受體等可能是“淫羊藿-熟地黃”治療骨質(zhì)疏松的核心靶點(diǎn),并通過KEGG通路富集分析獲得包括cAMP信號(hào)通路、神經(jīng)活性配體-受體相互作用、類固醇激素的合成等11條相關(guān)信號(hào)通路。因此他認(rèn)為“淫羊藿-熟地黃”配伍通過多途徑、多靶點(diǎn)發(fā)揮治療骨質(zhì)疏松的作用。曾雪等[30]通過予單味中藥淫羊藿和予骨化三醇軟膠囊治療骨質(zhì)疏松對(duì)比研究,3個(gè)療程后發(fā)現(xiàn)淫羊藿組患者的腰椎、橈骨遠(yuǎn)端、股骨頸骨密度大于骨化三醇軟膠囊組。劉海燕[31]將122例骨質(zhì)疏松癥患者分為口服中藥淫羊藿提取物和口服碳酸鈣D3組,進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照研究,治療12周后發(fā)現(xiàn)淫羊藿提取物組腰椎L2-4、髖關(guān)節(jié)、股骨頸的骨密度均顯著高于碳酸鈣D3組(P<0.05),認(rèn)為中藥淫羊藿治療骨質(zhì)疏松癥的臨床療效較好。

骨缺損的修復(fù)一直是臨床中的治療難點(diǎn),隨著骨組織工程技術(shù)與再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展,近年來(lái)負(fù)載淫羊藿苷的骨缺損修復(fù)支架材料在修復(fù)骨缺損方面取得了重大進(jìn)展,為臨床治療骨缺損提供了新的治療方法。3D打印技術(shù)制備的聚磷酸鈣/淫羊藿苷支架和p-磷酸鈣/淫羊藿苷支架,對(duì)骨缺損的修復(fù)有明顯促進(jìn)作用,同時(shí)支架具有良好的骨誘導(dǎo)性和生物相容性,其降解產(chǎn)物多為鈣、磷離子和鈣鹽、磷酸鹽,不引起局部反應(yīng)[32-33]。納米羥基磷灰石/聚乳酸(nHA/PLGA)復(fù)合支架是一種高分子支架材料,具有優(yōu)良的生物相容性、降解性以及超強(qiáng)的吸附與滲透能力。王德欣等[34]將不同濃度的淫羊藿苷加載于nHA/PLGA上,發(fā)現(xiàn)其促進(jìn)BMSCs增殖和分化活性具有濃度依賴性。Liu等[35]將淫羊藿苷加載于中間層含有聚多巴胺(polydopamine,PDA)的靜電紡絲聚丙交酯(PLLA)纖維膜中,然后將成骨細(xì)胞接種于纖維膜上,發(fā)現(xiàn)纖維膜對(duì)成骨細(xì)胞的黏附、增殖以及成骨性分化更為有利。同時(shí)發(fā)現(xiàn)低濃度淫羊藿苷更有利于成骨細(xì)胞的黏附和增殖,而高濃度的淫羊藿苷可顯著促進(jìn)成骨細(xì)胞分化,增加堿性磷酸酶活性以及鈣沉積。

4 結(jié)論與展望

淫羊藿苷是一種骨誘導(dǎo)黃酮類化合物,具有雌激素的模擬特性,可誘導(dǎo)骨形成并抑制骨吸收,但對(duì)淫羊藿苷治療骨質(zhì)疏松的研究以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主,缺乏大樣本、多中心的臨床對(duì)照研究,同時(shí)對(duì)于淫羊藿治療的機(jī)制目前尚不能完全闡明,這提示我們?cè)诮窈髴?yīng)加強(qiáng)淫羊藿及其衍生物在人體內(nèi)的藥理作用和藥代動(dòng)力學(xué)特性的持續(xù)研究,充分探索淫羊藿治療骨質(zhì)疏松的機(jī)制,為骨質(zhì)疏松的治療提供安全高效的中藥。