骨碎補(bǔ)在治療口腔骨相關(guān)疾病的研究進(jìn)展

黃元鴻 彭顯 周學(xué)東

口腔疾病防治全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家口腔醫(yī)學(xué)中心 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓病科 成都 610041

骨碎補(bǔ)，又名肉碎補(bǔ)、石巖姜，具有療傷止痛、補(bǔ)腎強(qiáng)骨功效[1]。骨碎補(bǔ)主要含有黃酮類、三萜類、苯丙烷類、木脂素、酚酸等化合物[2]。根據(jù)現(xiàn)代藥理和臨床研究表明，骨碎補(bǔ)具有調(diào)節(jié)骨代謝和降低炎癥因子水平的作用，可以減輕骨關(guān)節(jié)炎癥、促進(jìn)骨折愈合和牙齒生長[3]。口腔疾病中，牙周炎、正畸治療的牙移動(dòng)、種植體骨結(jié)合等都與牙槽骨的骨改建過程密切相關(guān)。

因此，本文針對(duì)骨碎補(bǔ)在口腔骨相關(guān)疾病有關(guān)的生物學(xué)功能和研究進(jìn)展作一綜述，以期對(duì)骨碎補(bǔ)在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值有更清晰和更深入的了解，為口腔疾病的治療提供便捷有效的新思路和新方法。

1 骨碎補(bǔ)的生物學(xué)功能

骨的功能是為肌肉收縮提供附著處及保護(hù)內(nèi)臟等重要器官。有2種細(xì)胞在骨代謝中起著關(guān)鍵的作用，一類是影響骨吸收的破骨細(xì)胞，另一類是影響骨形成的成骨細(xì)胞。成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞之間形成的骨平衡，對(duì)維持骨功能起到不可替代的作用。骨碎補(bǔ)不僅可以促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，抑制破骨細(xì)胞成熟，還能減少炎癥因子水平，抑制骨吸收，促進(jìn)成骨，調(diào)節(jié)骨代謝，可用于治療骨相關(guān)疾病[4]。

1.1 促進(jìn)成骨

研究表明，骨碎補(bǔ)具有成骨作用，可以促進(jìn)骨折愈合，提高骨強(qiáng)度及骨密度。Chen等[5]將骨碎補(bǔ)聯(lián)合阿侖膦酸鹽對(duì)骨質(zhì)疏松骨折大鼠灌胃給藥后，在2周、4周和6周對(duì)骨折部位測(cè)試，發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)（每日90 mg·kg-1）配伍阿侖膦酸鹽灌胃可以加速骨質(zhì)疏松大鼠的骨痂形成和骨折愈合。Guo等[6]將骨碎補(bǔ)在骨質(zhì)疏松性骨折模型大鼠股骨骨折處穿皮給藥，并在手術(shù)后3周和6周檢測(cè)股骨的骨髓密度，發(fā)現(xiàn)大鼠骨折處有骨痂形成和新骨愈合。在右股骨部位局部應(yīng)用骨碎補(bǔ)（每日30 mg·kg-1）不僅提高了骨質(zhì)疏松性骨折大鼠的骨小梁骨密度，還增強(qiáng)了大鼠股骨干的骨強(qiáng)度[6]。

骨碎補(bǔ)促進(jìn)成骨的作用可能與骨形態(tài)發(fā)生蛋白質(zhì)（bone morphogenetic protein，BMP）/Smad蛋白（contraction of Sma and Mad，Smad）信號(hào)通路、Wnt蛋白質(zhì)（contraction of “Wingless” and“Ⅰnt”，Wnt）/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）信號(hào)通路、磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidyl inositol 3 kinase，PⅠ3K）/蛋白激酶（protein kinase B，AKT）信號(hào)通路、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）信號(hào)通路和Notch信號(hào)通路促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化有關(guān)。Sun等[7-8]使用不同濃度骨碎補(bǔ)灌胃治療骨折模型大鼠，12周后進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)通過BMP/Smad信號(hào)通路提高了大鼠骨形態(tài)發(fā)生蛋白質(zhì)（bone morphogenetic protein，BMP）-2、Smad1、Smad4、runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2 （runt-related transcription factor 2，RUNX2）、成骨相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和缺氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HⅠF-1）的表達(dá)。蘇木精-伊紅（hematoxylin and eosin，HE）染色和Masson染色以及骨髓基質(zhì)細(xì)胞（bone marrow stromal cell，BMSC） 體外堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）水平的結(jié)果也證明了骨碎補(bǔ)的上述作用，且血管造影成像表明骨缺陷區(qū)域的新血管生成，促進(jìn)新骨基質(zhì)的形成及礦化。含有骨碎補(bǔ)（50 μg·mL-1）的成骨培養(yǎng)基培養(yǎng)BMSC，發(fā)現(xiàn)BMSC的ALP活性、鈣沉積水平和茜素紅染色程度呈現(xiàn)劑量依賴性增加[9]，同時(shí)降低了過氧化物酶體增殖物激活受體γ2水平。此外，Notch信號(hào)抑制劑逆轉(zhuǎn)了骨碎補(bǔ)對(duì)BMSC的影響，表明骨碎補(bǔ)可能通過Notch信號(hào)通路發(fā)揮成骨作用。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)骨碎補(bǔ)處理后，大鼠成骨細(xì)胞的RUNX2、骨橋蛋白（osteopontin，OPN）、ALP、骨鈣素（osteocalcin，OCN）、骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）、PⅠ3K、AKT、ERK1/2等成骨相關(guān)因子表達(dá)增加[10]，說明骨碎補(bǔ)可能通過PⅠ3K/AKT、ERK1/2信號(hào)通路加速細(xì)胞周期，發(fā)揮促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和成骨活性的作用。研究發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)總黃酮可促進(jìn)小鼠胚胎成骨細(xì)胞前體細(xì)胞（mouse embryonic osteoblast precursor cells，MC3T3-E1）細(xì)胞中β-catenin、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5（low-density lipoprotein receptor-related protein 5，LRP5）、RUNX2表達(dá)，而阻斷Wnt/βcatenin 信號(hào)通路會(huì)抑制上述β-catenin、LRP5、RUNX2的表達(dá)[11-12]。除了直接促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖分化之外，骨碎補(bǔ)還被發(fā)現(xiàn)可以通過VEGF信號(hào)通路增加骨缺損區(qū)域的新血管形成，間接促進(jìn)成骨。

1.2 抑制破骨

骨碎補(bǔ)抑制破骨作用可能與雌激素通路、OPG/核因子-κB受體活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK）/核因子-κB受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）信號(hào)通路和Wnt3a蛋白/β-catenin信號(hào)通路有關(guān)，可以抑制破骨細(xì)胞活性，減少骨質(zhì)流失，維持骨密度。研究[13]發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)（每日225 mg·kg-1）通過雌激素受體依賴性途徑可以增強(qiáng)股骨力學(xué)強(qiáng)度和防止骨小梁微結(jié)構(gòu)惡化，減少骨質(zhì)流失。骨碎補(bǔ)可以通過協(xié)同增強(qiáng)1α，25-二羥基維生素D3在體外促進(jìn)成骨細(xì)胞分泌骨蛋白，并影響破骨細(xì)胞的產(chǎn)生，減少骨質(zhì)流失[14]。骨碎補(bǔ)（每日135 mg·kg-1）通過增加骨缺損大鼠RUNX2、OPG和OCN的表達(dá)，降低破骨細(xì)胞的RANKL 水平，抑制破骨細(xì)胞分化，從而激活OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路，促進(jìn)新骨形成[15]。骨碎補(bǔ)結(jié)合碳酸鈣灌胃可激活卵巢切除大鼠的Wnt3a/β-catenin信號(hào)通路，增加Wnt3a、β-catenin和磷酸化β-連環(huán)蛋白抗原的表達(dá)[16]。不僅能修復(fù)股骨的骨小梁，還能防止骨組織中膠原纖維的減少，促進(jìn)新骨及軟骨組織的再生，減少骨質(zhì)流失。

1.3 抗炎

研究表明，骨碎補(bǔ)125~600 μg·mL-1能通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、PⅠ3K/AKT和核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）信號(hào)通路，降低炎癥軟骨細(xì)胞炎癥因子分泌水平，降低骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）大鼠的膝關(guān)節(jié)腫脹程度，減輕軟骨組織結(jié)構(gòu)損傷和侵蝕，在骨關(guān)節(jié)炎過程中發(fā)揮抗炎作用。Chen等[17]發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)（600 μg·mL-1）可以增加骨關(guān)節(jié)炎大鼠中基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP） -1、MMP-3和MMP-13水平，降低金屬蛋白酶組織抑制因子-4的表達(dá)，減輕OA大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨組織的病理改變。此外，骨碎補(bǔ)（2.5 mg·mL-1）可以降低骨關(guān)節(jié)炎大鼠細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor，HⅠF）-1α上游的炎癥因子白細(xì)胞介素（interleukin，ⅠL）-6、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α水平，并抑制PⅠ3K/AKT、NF-κB、ⅠL-17和TNF通路的活化[18]，說明骨碎補(bǔ)對(duì)OA的治療機(jī)制可能與PⅠ3K/AKT、NF-κB途徑密切相關(guān)。骨碎補(bǔ)（125 μg·mL-1）通過抑制骨關(guān)節(jié)炎大鼠MAPK、PⅠ3K/AKT和NF-κB信號(hào)通路的異?；罨?，下調(diào)TNF-α水平，可以抑制成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、關(guān)節(jié)腫脹和滑膜異常[19]。骨碎補(bǔ)配伍淫羊藿可以減少OA大鼠軟骨組織中MAPK信號(hào)通路的p38 MAPK、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的磷酸化水平，并降低炎癥因子ⅠL-1β、ⅠL-6和TNF-α水平[20]。

2 骨碎補(bǔ)用于治療口腔骨相關(guān)疾病

骨碎補(bǔ)因其良好的調(diào)節(jié)骨代謝及抗炎的作用，近年來逐漸被用于口腔骨相關(guān)疾病的治療，在牙周炎導(dǎo)致的骨吸收、加速正畸牙移動(dòng)及促進(jìn)種植體表面骨結(jié)合方面均取得了一定的效果。

2.1 治療牙周炎

牙周炎是由牙菌斑生物膜引起的牙周支持組織慢性感染性疾病。主要表現(xiàn)為牙周支持組織的破壞，如炎癥、附著喪失和牙槽骨吸收，最終導(dǎo)致牙齒松動(dòng)脫落[21]。骨碎補(bǔ)（100 μg·mL-1）不僅可以提高牙周膜細(xì)胞的增殖及成骨分化潛能[22]及牙周韌帶細(xì)胞的增殖活性[23]，還可以促進(jìn)根分叉病變的牙槽骨再生[24]，減少牙槽骨吸收。作為牙周炎輔助藥物，骨碎補(bǔ)可以改善牙周炎牙槽骨的骨代謝[25]，減輕炎癥相關(guān)因子水平，減輕牙周組織炎癥反應(yīng)[26-27]。骨碎補(bǔ)可通過Hedgehog信號(hào)通路促進(jìn)人牙周膜干細(xì)胞的成骨分化，增加其 ALP、OCN和RUNX2等成骨相關(guān)基因的表達(dá)[22]。而加入Hedgehog通道抑制劑后，牙周膜干細(xì)胞的成骨相關(guān)基因和蛋白的表達(dá)量均降低[22]。骨碎補(bǔ)作用于玉米蛋白支架上的牙周韌帶細(xì)胞（periodontal ligament cells，PDLC） 后，在掃描電子顯微鏡下PDLC表現(xiàn)出完全拉伸和旺盛生長，說明骨碎補(bǔ)可以提高牙周韌帶細(xì)胞的增殖活性[23]。也有研究表明，骨碎補(bǔ)局部用藥可促進(jìn)根分叉病變處牙槽骨的再生。Afifi等[24]用骨碎補(bǔ)治療實(shí)驗(yàn)犬的根分叉病變，在4周和8周時(shí)對(duì)前磨牙進(jìn)行處理并評(píng)估治療結(jié)果，發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞數(shù)量、骨基質(zhì)中膠原蛋白的百分比和ALP表達(dá)水平均明顯升高。作為牙周治療的補(bǔ)充藥物，骨碎補(bǔ)不僅能減少破骨細(xì)胞數(shù)量，還能在牙根部形成新生骨基質(zhì)，從而減少牙槽骨吸收[25]。骨碎補(bǔ)（每日240 mg·kg-1）灌胃可降低牙周炎大鼠齦溝液骨鈣素水平，增加牙槽骨骨密度，對(duì)大鼠牙周炎具有一定治療作用[26]。還能改善患者牙周指數(shù)，降低患者齦溝液中的TNF-α和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）水平，減輕牙周炎癥反應(yīng)[27]。

骨碎補(bǔ)不僅能減輕牙周炎癥反應(yīng)，還能提高牙周膜細(xì)胞增殖和成骨分化潛能，促進(jìn)牙周炎骨再生，有做為牙周治療輔助藥物的發(fā)展?jié)摿Α５鲜鲅芯慷嗑窒拊隗w外研究和動(dòng)物研究，尚缺乏臨床研究的證據(jù)。骨碎補(bǔ)對(duì)牙周炎致病菌的影響尚不明確，仍然需要更多、更深入的研究。骨碎補(bǔ)治療牙周炎的臨床研究和對(duì)牙周致病微生物的影響可作為未來的研究方向，為骨碎補(bǔ)在牙周炎的治療提供更進(jìn)一步的臨床證據(jù)。

2.2 加速正畸治療

正畸治療是一個(gè)耗時(shí)的過程，通常需要2~3年，有較高的并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)，可能對(duì)患者產(chǎn)生不良影響[28]。如何在對(duì)牙周膜、牙槽骨以及牙髓無不可逆性損傷的條件下加快牙移動(dòng)速度、縮短正畸治療時(shí)間，一直是國內(nèi)外正畸學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)[29]。正畸治療過程中，正畸力作用于牙引發(fā)的牙周組織上顯著的壓力和張力可誘導(dǎo)骨代謝相關(guān)的信號(hào)通路和蛋白，如OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路、OPN、骨涎蛋白、成骨體等[30]，刺激牙周支持組織炎癥性骨重塑，是牙槽骨改建和牙移動(dòng)的必要條件[31]。研究發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)（每日0.9 g·kg-1）灌胃能降低牙周炎正畸大鼠牙移動(dòng)保持階段的RANKL表達(dá)，促進(jìn)牙槽骨成骨和牙周膜穩(wěn)定及改建，對(duì)正畸牙槽骨改建和牙移動(dòng)加速起到重要作用，從而縮短正畸治療時(shí)間[32-33]。采用骨碎補(bǔ)（每日6 g·kg-1）對(duì)正畸模型大鼠灌胃后，第7、14、21、28天測(cè)量上頜第一磨牙的運(yùn)動(dòng)距離和牙槽骨密度改變，發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)可以增加正畸模型大鼠牙齒運(yùn)動(dòng)距離并減緩牙槽骨密度降低[34]。骨碎補(bǔ)（每日6 g·kg-1）灌胃及弓絲加力作為局部因素可加快大鼠上頜第一磨牙近中移動(dòng)的速度[35]，為進(jìn)一步將中藥材應(yīng)用于加快正畸牙移動(dòng)提供了初步的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論參考。

骨碎補(bǔ)可以改善正畸治療大鼠的骨代謝，并維持正畸牙移動(dòng)過程中牙周膜的穩(wěn)定，加速正畸治療牙移動(dòng)。目前研究表明骨碎補(bǔ)可能通過OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路在正畸治療發(fā)揮調(diào)節(jié)骨代謝作用，但具體作用機(jī)制尚不明確。正畸過程中骨碎補(bǔ)的抗炎和促進(jìn)新血管形成的作用影響，也需要進(jìn)一步深入研究。

2.3 促進(jìn)種植體骨結(jié)合

口腔種植體修復(fù)技術(shù)是在骨內(nèi)種植體的基樁上安裝義齒，為牙列的缺損、缺失的修復(fù)提供了一個(gè)極佳的選擇，目前是備受患者青睞的修復(fù)缺牙方式[36]。骨碎補(bǔ)可以促進(jìn)人成骨細(xì)胞或人骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的生長，作為種植體表面改性后的涂層，能促進(jìn)種植體與周圍牙槽骨的骨結(jié)合，輔助種植體成活[37]。李德超等[38]研究發(fā)現(xiàn)，通過先噴砂酸蝕（sand blasting and acid etched，SLA）、微弧氧化（micro-arc oxidation，MAO）技術(shù)對(duì)鈦合金種植體表面處理后，再浸泡骨碎補(bǔ)形成的復(fù)合藥物涂層，可以促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖，使骨結(jié)合作用有所提高。彭書浩等[39]將鈦植體材料表面微弧氧化后形成多孔涂層，以植酸為載體將12.5 g·L-1骨碎補(bǔ)附著于多孔層中，在模擬體液浸泡后表面有羥磷灰石（hydroxyapatite，HA）生成，且自腐蝕電位降低，說明骨碎補(bǔ)復(fù)合涂層能增加植體表面的耐腐蝕性、結(jié)合力和生物結(jié)合功能。王樹琪等[40]觀察到50 g·L-1的復(fù)合涂層表面變得平整光滑，有較好的潤濕性，且經(jīng)過模擬體液浸泡后發(fā)現(xiàn)涂層表面長出大量的類羥磷灰石，說明鈦合金MAO-植酸/骨碎補(bǔ)-生物復(fù)合涂層具有較好的生物活性。

作為生物復(fù)合涂層，骨碎補(bǔ)可以提高鈦表面的材料生物性能，不僅能減輕鈦植體植入初期牙槽骨的炎癥反應(yīng)，減少種植體周圍炎的產(chǎn)生，還能促進(jìn)植體表面細(xì)胞成骨分化并提高骨結(jié)合率，增加其作為種植體涂層材料的可行性[39-40]。但上述研究多為體外實(shí)驗(yàn)，目前尚缺乏相關(guān)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，可作為未來的研究方向進(jìn)一步深入。

3 總結(jié)與展望

骨碎補(bǔ)可能通過BMP/Smad信號(hào)通路和Wnt/βcatenin 信號(hào)通路，促進(jìn)成骨分化，通過OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路和雌激素信號(hào)通路抑制破骨細(xì)胞成熟，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)骨代謝，促進(jìn)骨愈合的作用。此外，還能通過MAPK信號(hào)通路、NF-κB和PⅠ3K/AKT信號(hào)通路緩解骨關(guān)節(jié)炎的炎癥反應(yīng)、關(guān)節(jié)腫脹和滑膜異常，并減少軟骨組織結(jié)構(gòu)損傷和侵蝕。

因其優(yōu)良的生物學(xué)功能及調(diào)節(jié)骨代謝中成骨相關(guān)通路的作用，近年來，骨碎補(bǔ)還被發(fā)現(xiàn)具有治療口腔骨相關(guān)疾病的潛力。首先，骨碎補(bǔ)不僅可減輕牙周炎癥反應(yīng)，促進(jìn)牙槽骨再生，還可維持牙槽骨密度水平和正畸牙移動(dòng)過程中牙周膜的穩(wěn)定，加速正畸牙移動(dòng)。而作為一種生物復(fù)合涂層，骨碎補(bǔ)還可減輕植體植入初期牙槽骨的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)種植體表面細(xì)胞的成骨分化及提高骨結(jié)合率。但目前的研究多局限在體外研究和動(dòng)物研究，尚缺乏臨床研究的證據(jù)。其次，目前骨碎補(bǔ)的治療多為灌胃給藥，這種方式存在藥物吸收效果不穩(wěn)定、起效慢等缺點(diǎn)，后續(xù)研究可以考慮對(duì)給藥方式進(jìn)行改進(jìn)，采用局部用藥，以更符合口腔臨床應(yīng)用的特點(diǎn)和實(shí)際。除此之外，骨碎補(bǔ)調(diào)節(jié)骨代謝及炎癥的機(jī)制尚不明確，仍需要更多的研究進(jìn)行深入探索和證實(shí)。最后，目前尚無骨碎補(bǔ)在其他口腔骨相關(guān)疾病的治療的相關(guān)報(bào)道，如牙齒脫礦[41]、牙髓炎[42]、根尖炎[43]、頜骨囊腫[44]等。這些疾病的發(fā)生發(fā)展與治療都與骨代謝或炎癥密切相關(guān)，后續(xù)研究可以綜合考慮骨碎補(bǔ)的生物學(xué)功能，明確研究方向，為骨碎補(bǔ)應(yīng)用于口腔骨相關(guān)疾病的治療提供新思路。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。