中醫(yī)藥干預(yù)Wnt/β-catenin信號(hào)通路治療激素性骨質(zhì)疏松癥的研究進(jìn)展*

史凡凡，趙繼榮△，雒永生，馬同，陳文，蔡毅，張?zhí)忑?，楊濤，張立存，李瑋農(nóng)，楊文通，蔣鵬

1 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730030； 2 甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050

激素性骨質(zhì)疏松癥（glucocorticoid-induced osteoporosis，GIOP）是指由于糖皮質(zhì)激素（glucocorticoid，GC）長(zhǎng)時(shí)間或者不規(guī)范使用，影響成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞作用，使機(jī)體的骨形成減少的同時(shí)骨吸收增加，骨量降低，從而引發(fā)的骨質(zhì)疏松癥［1］。由于GC在臨床中廣泛應(yīng)用，引起的骨質(zhì)疏松性骨折成為最嚴(yán)重的不良事件［2］。有臨床研究發(fā)現(xiàn)使用GC的患者椎體骨折的年發(fā)生率為5.1%，非椎體骨折的發(fā)生率為2.5%［3］。并且當(dāng)GC的累計(jì)使用量超過1800 mg時(shí)，患者骨折的成本會(huì)增加3201美元［4］。所以如何采取有效措施防治GIOP成為亟需解決的問題。西醫(yī)在治療GIOP時(shí)主要從抑制骨吸收和促進(jìn)骨形成兩個(gè)方面著手，而抑制骨吸收的藥物只能阻止骨丟失的進(jìn)一步發(fā)展，但不能增加骨量；但是對(duì)骨形成有促進(jìn)作用的藥物研發(fā)卻較少［5］。近年來，隨著GIOP發(fā)病機(jī)制在分子生物學(xué)方面研究的日益深入，與GIOP相關(guān)的信號(hào)通路相繼被發(fā)現(xiàn)，如：BMP-2/BMPR1A/Runx2信號(hào)通路［6］、ERK/Lrp-5/GSK-3β信號(hào)通路［7］、PDK1/Akt/mTOR信號(hào)通路［8］、NF-κB信號(hào)通路［9］及Wnt/β-Catenin信號(hào)通路［10］等，這些信號(hào)通路與GIOP密切相關(guān)，從而引起了人們的廣泛關(guān)注。本研究主要介紹中醫(yī)對(duì)GIOP的認(rèn)識(shí)以及中醫(yī)藥干預(yù)Wnt/β-catenin信號(hào)通路作為治療GIOP新切入點(diǎn)的研究進(jìn)展，以期為臨床治療GIOP提供新方法。

1 中醫(yī)學(xué)對(duì)GIOP的認(rèn)識(shí)

中醫(yī)學(xué)并未對(duì)GIOP進(jìn)行過系統(tǒng)描述，但根據(jù)GIOP的臨床表現(xiàn)，屬中醫(yī)“骨痿”“骨痹”等范疇?，F(xiàn)代醫(yī)家認(rèn)為GC本為陽(yáng)剛之藥，長(zhǎng)時(shí)間或不規(guī)范使用GC，易引起人體陽(yáng)邪亢盛，打破人體陰陽(yáng)平衡狀態(tài)，陰液久而耗傷，此時(shí)GC為陽(yáng)剛之藥毒，當(dāng)停止攝入GC時(shí)，人體陽(yáng)氣相應(yīng)受損，出現(xiàn)陰陽(yáng)俱損表現(xiàn)。《素問·痿論篇》載：“腎主身之骨髓……腎氣熱，則腰脊不舉，骨枯而髓減，發(fā)為骨痿?！蹦I臟與人體骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，當(dāng)人體腎精充足、腎氣旺盛時(shí)，骨髓化生有源，機(jī)體骨骼健壯；當(dāng)機(jī)體腎氣虛弱或腎精不足時(shí)，骨髓化生不足，則出現(xiàn)骨痿，并且容易引起骨折?！端貑枴らL(zhǎng)刺節(jié)論篇》載：“病在骨，骨重不可舉，骨髓酸痛，寒氣至，名曰骨痹?！惫潜允怯捎跈C(jī)體正氣虛弱并伴有外邪入侵，從而出現(xiàn)骨骼疼痛和骨折等臨床表現(xiàn)，GC服用不當(dāng)相當(dāng)于外邪入侵機(jī)體，破壞人體平衡，誘發(fā)骨痹。

2 Wnt/β-catenin信號(hào)通路

Wnt/β-catenin信號(hào)通路由Wnt配體、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（low-density lipoprotein receptor associated protein，LRP）及卷曲蛋白家族受體（frizzled，F(xiàn)ZD）組成，當(dāng)Wnt配體與FZD結(jié)合，且與LRP5/6發(fā)生作用后，Wnt/β-catenin信號(hào)通路被激活［11-12］。當(dāng)Wnt缺失時(shí)，β-catenin與β-catenin的破壞復(fù)合物［支架蛋白、腫瘤抑制因子、糖原合成酶激酶3（glycogen synthetase kinase-3，GSK3）、酪蛋白激酶1α（casine kinase 1α，CK1α）］結(jié)合，CK1α和GSK3使β-catenin磷酸化，并靶向降解泛素依賴性蛋白酶體；當(dāng)Wnt存在時(shí)，Wnt配體與FZD結(jié)合，同時(shí)誘導(dǎo)LRP5/6磷酸化，形成穩(wěn)定的Wnt/β-catenin信號(hào)通路［13］。

Wnt/β-catenin信號(hào)通路為3種Wnt信號(hào)通路之一，相關(guān)研究［14-15］發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號(hào)通路在成骨細(xì)胞（osteoblast，OB）和骨細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。Runx2、FZD 2、軸蛋白2（axis inhibition protein，Axin 2）和βcatenin是Wnt/β-catenin信號(hào)通路的下游因子，Wnt/β-catenin信號(hào)通路通過依賴性或非依賴性途徑對(duì)下游因子產(chǎn)生影響，促進(jìn)OB分化和成熟［16］。有研究表明OB的分化和成熟與骨形態(tài)發(fā)生蛋白和Wnt信號(hào)通路之間的相互影響關(guān)系密切，Wnt/β-catenin信號(hào)通路作為OB中骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（bone morphogenetic proteins 2，BMP2）表達(dá)的激活物，為整合骨形態(tài)發(fā)生蛋白和Wnt/βcatenin信號(hào)通路在OB的分化與成熟中產(chǎn)生積極影響［17］。β-catenin不僅可以促進(jìn)OB的分化成熟，而且可能調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞（osteoclasts，OC）活性［18］。Wnt/β-catenin信號(hào)通路對(duì)OC的影響主要體現(xiàn)在Wnt信號(hào)可以促進(jìn)骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）分泌水平，而OPG又可以抑制Wnt3的表達(dá)，從而破壞OC的生成和骨吸收［19］。

3 Wnt/β-catenin信號(hào)通路與GIOP的關(guān)系

GIOP的發(fā)病機(jī)制包括OB數(shù)量減少、OC數(shù)量增加及骨細(xì)胞受損，從而導(dǎo)致骨吸收和骨形成失衡［20］。GC廣泛應(yīng)用于治療自身免疫性疾病、癌癥、炎癥疾病、器官移植等，由于GC的廣泛應(yīng)用，使機(jī)體出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)［21］。

當(dāng)機(jī)體使用GC之后，Wnt3a表達(dá)減少而Dickkopf相關(guān)蛋白1（dickkopf related protein 1，DKK1）和骨硬化蛋白（sclerostin protein，SOST）的表達(dá)水平升高，從而對(duì)wnt信號(hào)產(chǎn)生抑制，引發(fā)骨形成的損害［22］。GENG等［23］研究表明，GC可以使機(jī)體的Wnt3a、LRP5和β-catein表達(dá)降低，同時(shí)使Wnt/β-catenin信號(hào)通路的拮抗劑SOST表達(dá)升高，SOST通過升高核因子κB受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）表達(dá)，降低OPG表達(dá)，導(dǎo)致OC生成能力增強(qiáng)，引起機(jī)體骨骼的退變。BULTINK等［24］研究發(fā)現(xiàn)GC可以引起半胱氨酸酶3和糖原合酶激酶活性增加，促使OB和骨細(xì)胞受損，而糖原合酶激酶又可以使Wnt信號(hào)通路發(fā)生改變，導(dǎo)致OB數(shù)量減少。KOMORI等［25］研究發(fā)現(xiàn)，GC可以降低miR-29a表達(dá)，對(duì)Wnt3a細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、β-catein和蛋白激酶B的表達(dá)減弱，DKK1和RANKl的表達(dá)升高，對(duì)骨骼產(chǎn)生不利影響；另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，地塞米松可以引起miR199a-5P表達(dá)升高，miR199a-5p導(dǎo)致FZD4和Wnt2的表達(dá)降低，引起OB凋亡［26］。BARON等［27］通過觀察GC使用者血清水平發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用GC 1周后SOST和DKK1血清表達(dá)較治療前升高，但GC對(duì)SOST和DKK1抑制作用處于下降水平，Wnt3a下降；同時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)體的血清骨形成標(biāo)志物P1NP應(yīng)用GC 1周后明顯下降，之后一直處于較低水平；血清骨吸收標(biāo)志物TRACP-5b則明顯升高，之后一直處于高水平，表明使用GC后SOST和DKK1水平升高，Wnt3a水平下降，抑制Wnt信號(hào)通路，誘發(fā)GIOP。但關(guān)于DKK1和SOST在GC長(zhǎng)時(shí)間使用之后的水平降低的機(jī)制尚未闡明。

綜上所述，當(dāng)人體使用GC后，Wnt3a、LRP5、βcatein、ERK和蛋白激酶B的表達(dá)降低，DKK1、硬化素、RANKL、T抗酒石酸酸性磷酸酶5b（tartrate resistant acid phosphatase 5b，TRACP5b）的表達(dá)升高，Wnt/β-catenin信號(hào)通路受到抑制，人體骨形成減少的同時(shí)骨吸收增加，誘發(fā)GIOP。

4 中藥通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路防治GIOP

4.1 中藥單體通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路防治GlOPZHOU等［19］研究發(fā)現(xiàn)，何首烏（polygonum multiflorm，PM）可以抑制DKK1和Wnt抑制因子1（Wnt inhibitory factor 1，WIF1）的表達(dá)，從而調(diào)控Wnt信號(hào)通路，導(dǎo)致OC活性下降，破壞骨髓基質(zhì)細(xì)胞向脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)化，以及TRACP-5b水平下降，骨形成增加，骨吸收降低，從而對(duì)GIOP大鼠的骨骼產(chǎn)生保護(hù)作用。CHEN等［28］將大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、地塞米松組和地塞米松+姜黃素組，發(fā)現(xiàn)地塞米松+姜黃素組與地塞米松組相比，大鼠BMD、Wnt、βcatenin、LRP5表達(dá)升高，CTX、SOST和DKK1表達(dá)降低，表明姜黃素可以重新激活GIOP大鼠Wnt/βcatenin信號(hào)通路，促進(jìn)0B分化與成熟，發(fā)揮對(duì)骨骼的保護(hù)作用。XI等［29］將大鼠隨機(jī)分為載體組、GIOP模型組和雷公藤紅素治療組，經(jīng)治療后，雷公藤紅素治療組與GIOP模型組相比：Wnt和βcatenin蛋白表達(dá)升高，表明雷公藤紅素可能是激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路預(yù)防GIOP的潛在治療藥物。任輝［30］研究發(fā)現(xiàn)，龜板聯(lián)合阿倫磷酸鈉可以使GIOP大鼠β-catenin、let-7f、CTSK、Runx2等表達(dá)水平升高，使TNFR2和GSK3β的表達(dá)水平降低，表明龜板聯(lián)合阿倫磷酸鈉可以重新激活GIOP大鼠的Wnt/β-catenin信號(hào)通路，使let-7f的表達(dá)上調(diào)，達(dá)到防治GIOP的目的。

4.2 中藥復(fù)方通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路防治GlOPFENG等［31］將60只SD大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組（NC組）、申潑尼龍組（Met組）、小劑量骨密葆方組（GBDL組）、中劑量骨密葆方組（GBDM組）、大劑量骨密葆方組（GBDH組），治療6周后發(fā)現(xiàn)，Met組DKK1基因表達(dá)上調(diào)，與NC組有明顯差異，GBDM組和GBDH組DKK1基因表達(dá)上調(diào)，GBDH組無明顯改變；Runx2基因Met組表達(dá)下調(diào)，GBDL、GBDM、GBDH組表達(dá)上調(diào)；CTSK基因在Met組中升高，與NC組相比有明顯差異，而在其他組中均下調(diào)，說明骨密葆方可能通過調(diào)控Wnt/β-catenin信號(hào)通路，抑制DKK1和CTSK基因表達(dá)，促進(jìn)Runx2基因表達(dá)，促進(jìn)OB生成，抑制OC產(chǎn)生，調(diào)節(jié)骨代謝，從而達(dá)到防治GIOP的目的。張志達(dá)等［32］將SD大鼠隨機(jī)分為空白組、模型組、左歸丸組，治療1個(gè)月后發(fā)現(xiàn)，左歸丸組Runx2基因表達(dá)高于模型組，DKK1和CTSK的基因表達(dá)低于模型組，說明左歸丸可以通過調(diào)控Wnt/β-catenin信號(hào)通路使骨小梁、體積骨密度、相對(duì)骨體積升高，調(diào)節(jié)骨代謝，從而達(dá)到防治GIOP的目的。洪郭駒等［33］研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)方貞術(shù)調(diào)脂膠囊通過促進(jìn)Wnt3a、MEKK2和β-catenin的表達(dá)、促進(jìn)β-catenin/TCF/LEF轉(zhuǎn)錄活性，調(diào)控Wnt/β-catenin信號(hào)通路，從而達(dá)到防治GIOP的目的。

綜上所述，中藥單體、中藥復(fù)方通過調(diào)控Wnt/βcatenin信號(hào)通路抑制劑DKK1、CTSK、WIFI、GSK3β、SOST等表達(dá)水平，再次激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，促進(jìn)OB生成，達(dá)到防治GIOP的目的。

5 小結(jié)與展望

Wnt/β-catenin信號(hào)通路與GIOP的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，中醫(yī)藥通過調(diào)控Wnt/β-catenin信號(hào)通路抑制劑的表達(dá)水平，重新激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，促進(jìn)OB分化與成熟，達(dá)到防治GIOP的目的。但也存在一些問題：1）目前研究處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，且動(dòng)物實(shí)驗(yàn)多從單一途徑出發(fā)；2）臨床治療GIOP多從補(bǔ)腎角度出發(fā)，尚無明確的中醫(yī)辨證分型；3）研究尚處于初步階段，臨床樣本數(shù)量較少，缺乏臨床研究的數(shù)據(jù)作為循證醫(yī)學(xué)的有力證據(jù)。接下來的研究應(yīng)該將中醫(yī)學(xué)理論與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)相結(jié)合，加強(qiáng)中藥參與信號(hào)通路的分子生物學(xué)研究，明確中藥防治GIOP的作用機(jī)制，為研制療效確切的藥物提供理論基礎(chǔ)。