淫羊藿苷治療骨質(zhì)疏松癥的研究進展

朱元超 秦浩添 劉 蘇 陳奕孝 張 耕 廖 帥 翁 鑒 于 斐 曾 暉*

（1.遵義醫(yī)科大學研究生院，貴州 遵義，563000；2.北京大學深圳醫(yī)院骨關節(jié)科，廣東 深圳，518036）

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）是以全身骨量降低、骨組織微觀結(jié)構(gòu)破壞、骨脆性增加為特點的代謝性骨病，在中老年人群中有較高的發(fā)病率。流行病學調(diào)查顯示，全球目前OP患者大約有2 億[1]。吸煙史、骨折家族史、年齡>65 歲、過低及過高的BMI 是該病的主要致病因素。OP 早期缺乏特異性臨床表現(xiàn)，絕大多數(shù)患者因低能量創(chuàng)傷發(fā)生脆性骨折而引起重視，隨著OP 病情加重，發(fā)生脆性骨折的概率明顯增加[2]。臨床上治療OP 常用雙膦酸鹽、甲狀旁腺激素源性藥物、地舒單抗以及激素替代等，但這些藥物因存在不良反應及治療費用過高，使得臨床應用受限[3-4]。尋找安全、高效的方式治療OP 迫在眉睫。中草藥是我國傳統(tǒng)藥物，其中部分藥物因不良反應小、治療效果確切、容易獲得而使用廣泛，這為選擇該類藥物治療骨科疾病帶來了方便。

中藥淫羊藿又名仙靈脾、剛前，最早記載可溯源到《神農(nóng)本草經(jīng)》，該中藥在多種疾病中廣泛應用。淫羊藿苷（icariin，ICA）是淫羊藿的最主要成分，是一種8-異戊烯基黃酮醇苷類化合物，分子式為C33H40O15，相對分子質(zhì)量為676.67。ICA在骨科領域如周圍神經(jīng)損傷修復、骨軟骨缺損修復、炎癥治療、OP 治療中受到越來越多的關注。既往研究證實，淫羊藿苷能促進骨髓來源的間充質(zhì)干細胞增殖及成骨分化、加速骨折愈合并促進新生骨產(chǎn)生，因而成為骨科領域的研究熱點，受到越來越多關注[5]。淫羊藿苷的具體作用機制逐漸被人們發(fā)現(xiàn)，但有待于進一步研究闡述。本文對淫羊藿苷治療OP的作用及可能機制作一綜述。

1 淫羊藿苷對成骨標志物的影響

1.1 ICA 通過堿性磷酸酶對成骨的影響

堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）是一種成骨細胞分泌的結(jié)合蛋白，在增殖期成骨細胞（osteoblasts，OB）膜上高表達，是成骨細胞早期分化和成熟的特異性標志物。傅淑平等[6]研究證實，淫羊藿苷在骨髓間充質(zhì)干細胞（Bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）向成骨細胞分化過程中能提高細胞內(nèi)ALP 的活性與表達。LIANG W 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，ICA 在通過BMP-2/Smad4 信號通路上調(diào)ALP 的同時，進一步促進骨形成、抑制骨吸收，對成骨作用明顯。LI M 等[8]也認為，ICA 可以通過Wnt/β-catenin 信號通路促進成骨細胞增殖、增強ALP 活性，提高激素缺乏性骨質(zhì)疏松大鼠的骨密度值。YANG J 等[9]把ICA 載入透明質(zhì)酸/膠原水凝膠中，發(fā)現(xiàn)該材料在動物體內(nèi)能夠通過提高ALP 活性，增加水凝膠局部的礦化結(jié)節(jié)產(chǎn)生，從而促進骨軟骨區(qū)域的缺損修復。SUN X等[10]使用含有ICA 的生物靶向納米載藥顆粒給藥治療OP 動物模型的實驗中也觀察到，在從納米顆粒中緩慢釋放的ICA作用下，動物體內(nèi)ALP 的表達升高，促進了骨質(zhì)疏松的治療。SONG Y 等[11]將ICA 負載于鈦合金植入物表面，發(fā)現(xiàn)其能上調(diào)ALP 活性從而加速骨再生。ALP 作為成骨的早期標志物，在ICA 的作用下活性升高，并且其mRNA 及蛋白表達上調(diào)，從而說明ALP 在ICA 的作用下促進成骨細胞增殖、BMSCs 成骨分化方面效果顯著。

1.2 ICA 通過RUNX2 對成骨的影響

RUNX2 是RUNT 轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員，可調(diào)控間充質(zhì)干細胞分化為成骨細胞，是重要的成骨標志物。目前的研究已知ICA 可通過BMP-2 與RUNX2 相關途徑增強成骨細胞增殖[12]，其還可使RUNX2 的表達水平明顯提高，在促進骨髓間充質(zhì)干細胞向成骨細胞增殖分化的同時提高間充質(zhì)干細胞遷移能力[13]。同時，有研究證實，ICA 可抑制氧化應激反應，從而促進成骨細胞增殖及逆轉(zhuǎn)鐵超載引起的RUNX2 下調(diào)，防治因鐵超載引起的機體骨量減少[14]。SUN J B 等[15]發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可以減弱過氧化氫對MC3T3-E1 細胞的負性作用，并且可以通過Wnt/β-catenin 信號通路提高細胞中RUNX2 蛋白的表達，促進細胞的成骨能力。在醫(yī)用生物材料的應用及動物實驗方面，CHOI S 等[16]發(fā)現(xiàn)，將攜載淫羊藿苷的納米生物材料作用于MC3T3 細胞中，在淫羊藿苷的持續(xù)作用下，細胞中RUNX2 的表達上調(diào)，增強了MC3T3 細胞的成骨能力。ZHAO R 等[17]在一項探究ICA 對骨質(zhì)疏松大鼠成骨效果的實驗中發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可通過ER/Akt/β-catenin 信號通路上調(diào)RUNX2 的表達，從而促進骨形成。從以上實驗結(jié)果可以得出，ICA 能在細胞層面以及動物層面有效上調(diào)成骨標志物RUNX2 的表達，增強成骨分化及骨形成的能力。

1.3 ICA 通過BMP-2 對成骨的影響

骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）是TGF-β 超家族中的一員，與骨形成密切相關。在BMP 的眾多亞型中，BMP-2，4，5，6，7，9 亞型已經(jīng)被研究證實具有成骨活性，并可通過相關信號通路或細胞增殖分化調(diào)控成骨。其中BMP-2 亞型被公認為是具有最強成骨活性的，甚至可以誘導異位成骨。其中，Smad 蛋白可把TGF-β 信號從細胞表面受體轉(zhuǎn)導至細胞核。YANG Y 等[18]發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可通過TGF-β1/Smads 通路增加BMP-2 的表達，進而促進骨形成、抑制骨吸收。HUANG Z 等[19]將淫羊藿苷作用于BMSCs 中發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可以通過增加骨髓間充質(zhì)干細胞中BMAL1-BMP2 信號轉(zhuǎn)導從而上調(diào)BMP-2 的表達，促進BMSCs 的成骨分化。LI M 等[20]構(gòu)建了一種負載ICA 的新型骨生物材料支架，發(fā)現(xiàn)該支架具有明顯促成骨作用，這一現(xiàn)象是通過BMP/Smad 信號通路完成的。當在仿生磷酸鈣（BioCaP）骨替代物中負載ICA 與BMP 修復大鼠骨缺損時，BioCap + ICA + BMP-2 組的修復效果明顯好于ICA 與BMP-2 的單獨作用組[21]。LIAN F 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，ICA 可上調(diào)BMP-2 和 miR-21-5p 的表達水平，減弱鈦顆粒對成骨分化和基質(zhì)礦化抑制作用，有利于成骨。通過以上細胞和動物層面的研究分析，可以從側(cè)面證實ICA 在成骨分化、骨形成方面的有效作用，并且能夠明確ICA 可通過調(diào)控BMP-2 的表達增強骨形成能力。

2 ICA 對分子信號通路的影響

隨著分子生物學的發(fā)展，人們對疾病的認識及藥物作用機制的了解更加深入，特別是OP 領域。從信號通路角度闡述OP 發(fā)生發(fā)展，可為臨床治療OP 提供新靶點，Wnt/β-catenin、OPG/RANK/RANKL 信號通路在其中起重要作用。

2.1 ICA 通過Wnt/β-catenin 信號通路影響骨代謝

Nusse 等 于1982 年 首 次 發(fā) 現(xiàn)Wnt 信 號 通 路。Wnt/β-catenin 信號通路與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)維持、器官發(fā)育、多系統(tǒng)疾病發(fā)生密切相關，與骨骼的生理病理狀態(tài)聯(lián)系緊密。該通路中的因子在進化過程中高度保守，截至目前，主要發(fā)現(xiàn)4 條主要通路，包括經(jīng)典Wnt/β-catenin 信號通路、平面細胞極性（PCP）通路、Wnt/Ca2+信號通路，此外還有Wnt5a 等非經(jīng)典Wnt 信號通路。WANG Y 等[23]發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的ICA 可通過Wnt/βcatenin 信號通路促進成骨細胞增殖。同時，ICA也可通過Wnt/β-catenin 信號通路促進MC3T3-E1 細胞的增殖分化[24]。在ICA 的作用下，骨髓間充質(zhì)干細胞中Wnt1 表達明顯增加，成骨分化能力加強[25]。ICA 也可通過增加TAZ的表達促進BMSCs 成骨分化，Erα-Wnt/β-catenin 信號通路參與其中[26]。與熟知的正向調(diào)控作用相反，ICA 可通過Wnt/β-catenin/ERα 軸抑制硬化蛋白表達，促進BMSCs 成骨[27]。HU J 等[28]發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin 信號通路抑制劑DKK1 可以抑制ICA 對DEC1（DEC1 過表達可以促進成骨活性）表達的促進作用。ICA 對脂肪組織也有作用，其可通過Wnt/β-catenin 信號通路促進人BMSCs 的成骨分化并抑制脂肪生成[29]。XIE Y 等[30]把ICA 添加入羥基磷灰石/藻酸鹽為主體的多孔復合支架中，發(fā)現(xiàn)在骨修復過程中，該支架使Wnt 通路相關基因上調(diào)，骨再生修復效果明顯好于未加入ICA 組。而且，SUN K 等[31]發(fā)現(xiàn)，ICA 可以激活Wnt 途徑對骨組織起保護作用，尤其在預防鉛過量引起的骨損傷方面。ZHANG X Y 等[32]研究表明，ICA 通過Wnt/β-catenin 增加BMP-2、骨鈣素等相關成骨標志物的表達，加快患者骨折的愈合速度。以上研究表明，ICA 在骨形成、骨分化方面具有重要作用，并認為ICA 可能通過Wnt/β-catenin 信號通路參與成骨過程。

2.2 ICA 通過OPG/RANK/RANKL 信號通路調(diào)節(jié)骨代謝

骨保護素（OPG）最早是Simonet 等在1997 年發(fā)現(xiàn)命名的，又被稱為破骨細胞抑制因子。OPG/RANK/RANKL 是調(diào)節(jié)骨代謝的經(jīng)典通道之一，其中成骨細胞（osteoblast，OB）表面的RANKL 與破骨細胞（osteoclast，OC）表面的RANK 相結(jié)合，可促進破骨細胞分化成熟。而且RANK 與RANKL 相互結(jié)合的早期破骨細胞便已率先啟動分化程序。OPG 正是通過與RANK 競爭性結(jié)合RANKL，減少破骨細胞產(chǎn)生。XIE L等[33]發(fā)現(xiàn)，使用不同濃度的ICA 作用于hFOB1.19，當ICA 濃度為30 mg/mL 時，細胞中OPG mRNA 表達量最高；將ICA 和BMP-2 分別作用于兔下頜骨骨缺損模型中，在作用8 周時發(fā)現(xiàn)二者的修復效果相當。HE J 等[34]通過懸吊大鼠建立廢用性骨量丟失的骨質(zhì)疏松動物模型，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可以恢復由微重力引起的OPG/RANKL 等基因下調(diào)，延緩骨量丟失。QI S 等[35]用ICA 治療糖尿病大鼠后發(fā)現(xiàn)，大鼠血清及骨組織中OPG/RANKL 比值明顯提升，說明ICA 可能對糖尿病人群的骨形成起促進作用，減少其因疾病所致的骨丟失。SUN L J 等[36]認為50 ng/mL ICA 是促進人成骨細胞增殖分化的最佳作用濃度，而且這一現(xiàn)象是通過上調(diào)OPG/RANKL 的表達來實現(xiàn)的。當用600 mg/kg 的淫羊藿苷治療雙側(cè)卵巢切除后的骨折大鼠時，研究人員發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可以通過OPG/RANKL 信號通路促進骨質(zhì)疏松大鼠的骨折愈合[37]。也有學者利用PharmMapper 預測ICA 治療骨質(zhì)疏松癥的潛在作用靶點，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可以上調(diào)RANKL/OPG 在骨質(zhì)疏松大鼠模型中的表達[38]。由此，本文認為ICA 可通過OPG/RANK/RANKL 信號通路在細胞水平促進成骨分化，在動物水平增加骨形成、加速骨修復，進一步佐證了ICA 在OP 治療領域所起到的有利作用。

3 小結(jié)與展望

OP 是骨科醫(yī)生面臨的棘手疾病，盡管目前治療OP 的方法較多，但效果有限。中草藥是我國的瑰寶，ICA 作為治療骨科疾病的藥物使用有悠久的歷史，其在OP 治療中的作用也得到了驗證。在細胞層面，ICA 能促進成骨細胞、MC3T3-E1細胞的增殖以及BMSCs 的增殖、成骨分化；在動物層面，ICA能促進骨形成、骨修復及骨愈合；這些過程中Wnt/β-catenin、OPG/RANK/RANKL 信號通路起到重要作用。目前ICA 治療OP 的具體分子機制仍不明確，在分子生物學層面進一步研究ICA 的藥理作用，可為ICA 在臨床應用中奠定堅實的基礎，進而將有助于臨床更好地治療OP，從而造?；颊摺?/p>