基于Notch 信號(hào)通路探討中醫(yī)藥治療骨關(guān)節(jié)炎的研究進(jìn)展

寧子鋒 潘漢升 趙彥宇 孫 瑞 潘成鎮(zhèn) 張鴻升

1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，廣西南寧 530000；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院脊柱外科，廣西南寧 530000

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是以關(guān)節(jié)疼痛為臨床特征的退行性疾病，其中以膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）最為多見[1]。近年來，在人口老齡化加劇的背景下，OA 的發(fā)病率不斷呈攀升趨勢(shì)。據(jù)調(diào)查，2020 年以來，OA 在世界范圍內(nèi)將位居致殘疾病的第4 位，對(duì)于家庭和社會(huì)來說，是一個(gè)極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[2]。而在我國(guó)40 歲以上人群OA 的患病率已高達(dá)43.6%，是導(dǎo)致中老年人生活質(zhì)量下降及致殘發(fā)生的主要因素[3]?，F(xiàn)階段西醫(yī)治療OA 主要從藥物和手術(shù)這兩種治療方式入手，然而這兩種治療方式各自有一些不足之處，藥物治療雖能有效改善OA 癥狀，但同時(shí)也會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生一些不良反應(yīng)，如長(zhǎng)時(shí)間服用非類固醇類消炎藥可能會(huì)誘發(fā)中風(fēng)及上消化道潰瘍出血和軟骨細(xì)胞破壞等，而手術(shù)治療可能存在包括醫(yī)療費(fèi)用過高、圍手術(shù)期出現(xiàn)并發(fā)癥和術(shù)后易感染及再次手術(shù)治療等問題[4-5]?，F(xiàn)有研究顯示，中醫(yī)藥在緩解OA 疼痛等方面具有顯著效果，可以有效彌補(bǔ)西醫(yī)治療的不足[6]。近年來，隨著對(duì)OA 發(fā)病機(jī)制的深入研究，有多條信號(hào)通路與OA 發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，其中Notch信號(hào)通路是其中的研究熱點(diǎn)之一[7]。

1 Notch 信號(hào)通路

Notch 信號(hào)通路包括4 個(gè)部分，分別是Notch 受體、Notch 配體、轉(zhuǎn)錄因子和下游靶基因[8]。Notch 受體可劃分為4 種（Notch1、Notch2、Notch3 和Notch4），Notch配體主要?jiǎng)澐譃? 種（Dll1、Dll3、Dll4、Jagged1 及Jagged2）。該信號(hào)通路及其受配體近乎在所有器官系統(tǒng)中都有表達(dá)，并通過調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖及分化和凋亡在決定細(xì)胞命運(yùn)中發(fā)揮不可或缺的作用[9-10]。該通路的激活與OA、骨質(zhì)疏松、骨肉瘤等骨科疾病相關(guān)[11-13]。有研究報(bào)道，OA 病情越重，Notch 受體蛋白表達(dá)越高[14]。因此，OA 的形成和進(jìn)展與Notch 信號(hào)通路在調(diào)控細(xì)胞增殖和分化及凋亡等生命活動(dòng)中的作用息息相關(guān)。

2 中醫(yī)藥調(diào)控Notch 信號(hào)通路防治OA

中醫(yī)藥以整體觀念和辨證論治的方法為基礎(chǔ)，來調(diào)節(jié)人體和預(yù)防疾病，特別是在緩解OA 引起疼痛等方面，它展現(xiàn)出了多個(gè)角度、多種層次及較少副作用等明顯特點(diǎn)。因此，基于Notch 信號(hào)通路探討中醫(yī)藥防治OA 可以從中藥活性成分、中藥復(fù)方及針灸療法3 個(gè)方面展開闡述。

2.1 中藥活性成分

中藥活性成分是從單味中藥中提取的有效成分，常用來研究單味中藥對(duì)疾病靶點(diǎn)的作用機(jī)制。因此，許多學(xué)者將運(yùn)用中藥活性成分治療OA 作為主要研究方向，現(xiàn)代藥理學(xué)證實(shí)多種單味中藥及中藥活性成分對(duì)Notch 信號(hào)通路起到調(diào)控作用[15-17]。目前臨床研究較多的單味中藥及有效成分可分為活血行氣藥（川芎、紅花、姜黃）、補(bǔ)虛藥（人參、黃芪、冬蟲夏草）等。其治療OA 的機(jī)制可歸納如下。

2.1.1 調(diào)控血管生成 川芎是傘形科川芎屬的一種植物，其干燥根莖具有藥用價(jià)值，味屬辛，性屬溫，作用于肝、膽、心包經(jīng)，發(fā)揮活血、行氣、祛風(fēng)、止痛的功用。據(jù)現(xiàn)代藥理研究表明，川芎嗪作為從川芎中提取的主要有效成分，它不但具有去除氧自由基、鈣拮抗及擴(kuò)張血管等功效，還具備調(diào)節(jié)免疫功能、抑制細(xì)胞肥大和凋亡等作用[15-16]。謝平金等[17]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)了川芎嗪能降低KOA 大鼠的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、Notch1 蛋白陽(yáng)性表達(dá)，進(jìn)而抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子/Notch1 信號(hào)通路介導(dǎo)的血管新生，抑制早期KOA 的進(jìn)展。

2.1.2 抑制炎癥反應(yīng) 紅花是菊科紅花屬的一種植物，以其干燥的花朵作為藥材，味屬辛，性屬溫，作用心、肝經(jīng)，具有活血、通經(jīng)散瘀、止痛的作用。根據(jù)現(xiàn)代藥理研究表明，羥基紅花黃色素A 作為一種從紅花中提取的活性物質(zhì)，其被《中華人民共和國(guó)藥典》收錄成為評(píng)價(jià)紅花質(zhì)量的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其具有促進(jìn)血管生長(zhǎng)、擴(kuò)張血管、抗氧化損傷、抑制自噬、降血糖、抗腫瘤等作用[18-19]。李燕霞等[20]研究表明，羥基紅花黃色素A 能夠降低OA 大鼠血清中炎癥因子水平，減緩滑膜組織的損傷，其作用機(jī)制與抑制Notch1 和基質(zhì)金屬蛋白酶3 的表達(dá)、提高轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1水平密不可分。相同地，姚弘毅等[21]研究顯示，羥基紅花黃色素A 可能是通過抑制Notch 信號(hào)通路進(jìn)一步降低大鼠膝關(guān)節(jié)的炎癥因子含量，緩解關(guān)節(jié)炎癥損傷，減輕軟骨細(xì)胞及滑膜細(xì)胞的水腫。

2.1.3 調(diào)控Notch 信號(hào)通路蛋白（Notch1、Jagged1及Hes1）黃芪是豆科蒙古黃芪或膜莢黃芪屬的一種植物，以其干燥根入藥，味屬甘，性屬微溫，作用于脾、肺經(jīng)，它具有多種功效，不僅包括益氣固表、生津養(yǎng)血、利水消腫及補(bǔ)氣升陽(yáng)的作用，而且具有行滯通痹和拔毒排膿及斂瘡生肌的重要功效。根據(jù)現(xiàn)代藥理研究表明，黃芪多糖被視為從中藥黃芪提取的重要活性成分之一，具有抗炎、降血糖、抗衰老、抗腫瘤及調(diào)節(jié)免疫等藥理作用[22-23]。史桂榮等[24]研究證實(shí)，黃芪多糖對(duì)細(xì)胞增殖、蛋白聚糖和Ⅱ型膠原的表達(dá)有明顯的增強(qiáng)作用，同時(shí)還對(duì)細(xì)胞凋亡、基質(zhì)金屬蛋白酶3 及基質(zhì)金屬蛋白酶13 水平、Notch 受體1、Notch 配體1及Notch 胞內(nèi)域1 蛋白的表達(dá)進(jìn)行了抑制，可見黃芪多糖通過抑制Notch 信號(hào)通路蛋白的表達(dá)從而治療小鼠的OA。人參是五加科人參屬的一種植物，以其干燥根和根莖作為藥用部位，味屬甘、微苦，性屬微溫，作用于脾、肺、心腎經(jīng)，具有大補(bǔ)元?dú)狻⑸蝠B(yǎng)血、復(fù)脈固脫、補(bǔ)脾益肺等重要功效。現(xiàn)代藥理研究表明，人參皂苷作為人參的有效成分，具有抗炎、抗氧化和神經(jīng)保護(hù)活性等作用[25-26]。王維[27]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人參皂苷對(duì)基質(zhì)金屬蛋白酶13、Notch1 及Jagged1 表達(dá)的升高有明顯抑制作用，證實(shí)人參皂苷對(duì)OA 的保護(hù)作用可能與通過調(diào)控Notch 信號(hào)通路抑制Notch1 和Jagged1 的表達(dá)相關(guān)。

2.1.4 抑制軟骨細(xì)胞肥大 姜黃是姜科姜黃屬的一種植物，其干燥的根莖具有藥用價(jià)值，味屬辛、苦，性屬溫，作用于肝、脾經(jīng)，具有活血、止痛、行氣、通經(jīng)的功效。據(jù)現(xiàn)代藥理學(xué)研究，姜黃素作為我國(guó)傳統(tǒng)藥用植物姜黃提取出來的一種有效活性成分，具有抗炎、抗氧化、抗糖尿病及抗腫瘤等藥理作用[28-29]。Cao 等[30]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)姜黃素是調(diào)節(jié)軟骨穩(wěn)態(tài)和維持軟骨細(xì)胞表型的潛在藥物，其可通過Notch 信號(hào)抑制軟骨細(xì)胞肥大。冬蟲夏草是一種由麥角菌科真菌冬蟲夏草菌子座和幼蟲死后所形成的干燥復(fù)合物，具有補(bǔ)腎、益肺、止血、化痰的功用。據(jù)現(xiàn)代藥理研究表明，蟲草素作為一種從冬蟲夏草中提取的有效成分，具有抗菌、抗炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)和抗氧化等作用[31-32]。Cao 等[33]通過研究蟲草素對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞介導(dǎo)軟骨生成和軟骨細(xì)胞肥大的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)蟲草素可以通過Notch 信號(hào)傳導(dǎo)抑制軟骨細(xì)胞肥大。

2.2 中藥復(fù)方或相關(guān)制劑

中藥復(fù)方或相關(guān)制劑與西藥單一成分比較，在中藥成分多樣性和藥物機(jī)制多元性等方面具有顯著的優(yōu)越性。目前中藥復(fù)方或相關(guān)制劑治療OA 相關(guān)的方藥以活血化瘀類為主，包括骨痹散、獨(dú)活寄生湯、苗藥五藤膏、藤黃健骨膠囊等。其作用機(jī)制可歸納如下。①抑制炎癥反應(yīng)：李東東等[34]在使用骨痹散干預(yù)KOA軟骨組織的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)骨痹散能升高Notch3、Hes1、Bcl-2 蛋白表達(dá)，降低血清中炎癥因子水平，改善軟骨組織病變，其作用機(jī)制可能與調(diào)控Notch3/Hes1 信號(hào)通路有關(guān)。②調(diào)控Notch 信號(hào)通路相關(guān)蛋白，延緩關(guān)節(jié)軟骨退變：鄧俊[35]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，獨(dú)活寄生湯加減能抑制Notch3 及Jagged1 蛋白的表達(dá)，從而達(dá)到治療KOA 的目的。蔡成成等[36]研究證實(shí)，藤黃健骨膠囊可能通過調(diào)控Notch/Jagged1 信號(hào)通路抑制Notch1、Jagged1、基質(zhì)金屬蛋白酶關(guān)鍵蛋白的表達(dá)，促進(jìn)Ⅱ型膠原蛋白的表達(dá)，從而延緩關(guān)節(jié)軟骨退變，進(jìn)一步改善KOA 的臨床癥狀。韓珊等[37]以KOA 兔為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，觀察苗藥五藤膏對(duì)Notch 信號(hào)通路下游靶基因（Notch1）表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)苗藥五藤膏可改善KOA兔膝關(guān)節(jié)軟骨及軟骨下病變，延緩病程進(jìn)展，其機(jī)制可能與調(diào)控Notch 信號(hào)通路下游靶基因有關(guān)。周靜等[38]研究發(fā)現(xiàn)，在五藤膏的干預(yù)下，KOA 模型兔軟骨Notch4受體表達(dá)降低，其中高劑量五藤膏降低效果更明顯?？梢娒缢幬逄俑嗄芤种芅otch 信號(hào)通路下游靶基因（Notch1、Notch4）的表達(dá)，從而影響KOA 的病程進(jìn)展。

綜上，中藥復(fù)方在治療OA 方面顯示出顯著效果，其關(guān)鍵機(jī)制主要包括抑制炎癥反應(yīng)、調(diào)控Notch 信號(hào)通路相關(guān)蛋白及影響Notch 信號(hào)通路下游靶基因的表達(dá)。特別是，諸如骨痹散、獨(dú)活寄生湯和苗藥五藤膏等中藥復(fù)方均被發(fā)現(xiàn)能對(duì)Notch 信號(hào)通路及其關(guān)聯(lián)的基因如Notch1、Jagged1 進(jìn)行干預(yù)。這為中藥復(fù)方提供了治療OA 的新視角和科學(xué)基礎(chǔ)，但深入解析其作用機(jī)制及進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證仍為今后的研究重點(diǎn)。

2.3 針灸療法

針刺是指在中醫(yī)理論的指導(dǎo)下把毫針等針具按照一定的角度刺入患者體內(nèi)，通過使用捻轉(zhuǎn)、提插等針刺手法，對(duì)身體某些特殊部位進(jìn)行刺激，以達(dá)到治病的目的。據(jù)歸納，針灸治療OA 的機(jī)制主要以調(diào)控Notch 信號(hào)通路相關(guān)蛋白，延緩關(guān)節(jié)軟骨退變?yōu)橹?。王樹東等[39]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，針刺能減緩家兔KOA的發(fā)展，其作用機(jī)制可能是降低受體Notch1、Notch2及配體Jagged1、Jagged2 蛋白的表達(dá)從而對(duì)Notch 信號(hào)通路產(chǎn)生抑制作用。郭海清[40]研究證實(shí)，針刺經(jīng)筋病灶點(diǎn)結(jié)合關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)可以抑制KOA 兔模型的Notch 信號(hào)通路，其作用機(jī)制是降低軟骨中的Notch2和Jagged1 的表達(dá)含量，避免Ⅱ型膠原的過度破壞，進(jìn)而保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨達(dá)到治療KOA 的作用。黃醫(yī)明等[41]以KOA 家兔為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，發(fā)現(xiàn)電針聯(lián)合關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)通過抑制軟骨細(xì)胞凋亡以減輕家兔KOA 的發(fā)展，其機(jī)制可能是降低Dll1、Notch3 蛋白的表達(dá)從而對(duì)Notch 信號(hào)通路產(chǎn)生抑制作用。張勝楠[42]研究證實(shí)，經(jīng)筋辨證針刺結(jié)合關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)可以顯著降低KOA 模型中Notch1 的表達(dá)水平，從而抑制Notch 信號(hào)通路的過度激活并減輕膝關(guān)節(jié)的炎癥反應(yīng)和軟骨凋亡，進(jìn)而緩解KOA 癥狀。

綜上，針灸能夠降低Notch1、Notch2、Jagged1、Jagged2 等關(guān)鍵蛋白的表達(dá)，有效抑制Notch 信號(hào)通路的過度激活。這種抑制作用有望減少OA 中的炎癥反應(yīng)、軟骨細(xì)胞的凋亡，并緩解其癥狀。雖然目前的研究已經(jīng)揭示了針灸對(duì)Notch 信號(hào)通路的調(diào)控作用，但具體的生物學(xué)機(jī)制、最佳的針刺部位及操作技巧等仍需進(jìn)一步明確。

3 小結(jié)與展望

OA 屬中醫(yī)“痹癥”“骨痹”等范疇，多由氣血痹阻不通所致。中醫(yī)藥對(duì)OA 表現(xiàn)出卓越的療效，眾多研究都是基于中醫(yī)藥出色的治療效果，旨在從微觀及分子水平深入探討其作用機(jī)制。本文總結(jié)了眾多中藥活性成分、中藥復(fù)方及針灸療法對(duì)Notch 信號(hào)通路的靶向干預(yù)，歸納發(fā)現(xiàn)Notch 信號(hào)通路與OA 之間的聯(lián)系相對(duì)明確，并且中醫(yī)藥在臨床治療中不僅取得了良好的療效，還對(duì)Notch 信號(hào)通路發(fā)揮了關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。但現(xiàn)階段對(duì)OA 的具體分子機(jī)制尚未完全闡明，基于Notch 受體及配體表達(dá)程度的研究仍占大多數(shù)，對(duì)于其他因子的表達(dá)機(jī)制尚未清楚。此外，研究方法的單一性也是一個(gè)明顯的問題，大部分研究都集中在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)或體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)上，而對(duì)于體內(nèi)臨床試驗(yàn)的研究相對(duì)過少。在未來，學(xué)者們應(yīng)當(dāng)努力將臨床試驗(yàn)與基礎(chǔ)研究緊密融合，借助基因組學(xué)、生物信息學(xué)等前沿科學(xué)技術(shù)對(duì)中醫(yī)藥調(diào)控Notch 信號(hào)通路防治OA作用機(jī)制進(jìn)行更加系統(tǒng)性研究，為中醫(yī)藥防治OA 提供理論依據(jù)。

利益沖突聲明：本文所有作者均聲明不存在利益沖突。