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補(bǔ)腎方藥防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究進(jìn)展※

2017-02-28 08:29:55艾思羽任艷玲張?zhí)黻?/span>
河北中醫(yī) 2017年2期
關(guān)鍵詞:左歸丸方藥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

艾思羽 任艷玲 張?zhí)黻?秦 臻

(遼寧中醫(yī)藥大學(xué)2014級碩士研究生,遼寧 沈陽 110032)

補(bǔ)腎方藥防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究進(jìn)展※

艾思羽 任艷玲△張?zhí)黻?秦 臻

(遼寧中醫(yī)藥大學(xué)2014級碩士研究生,遼寧 沈陽 110032)

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥所引起的腰背部疼痛、活動(dòng)不利、身高縮短、駝背甚至骨折等臨床表現(xiàn),嚴(yán)重影響中老年婦女的生活質(zhì)量。已有眾多研究證實(shí)補(bǔ)腎方藥能夠明顯抑制骨吸收,促進(jìn)骨形成,有效防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松,并且具有整體療效好、副作用少的中醫(yī)獨(dú)有優(yōu)勢。本文從TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路探討補(bǔ)腎方藥干預(yù)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的機(jī)制,為補(bǔ)腎方藥防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥提供科學(xué)依據(jù)。

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松;信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo);轉(zhuǎn)化生長因子β;補(bǔ)腎方藥;綜述

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥(postmenopausal osteoporosis,PMOP)是指絕經(jīng)后婦女由于卵巢功能減退,雌激素水平下降,從而導(dǎo)致骨吸收大于骨形成,出現(xiàn)以低骨量和骨組織顯微結(jié)構(gòu)退行性變?yōu)槠涮卣?,骨脆性和骨折易感性增加的一種全身代謝疾病[1]。先后受絕經(jīng)和衰老因素的影響,快速骨量丟失多發(fā)生在50~70歲中老齡婦女,尤其50歲以后患病率隨年齡增加而逐漸增加,其造成骨折的發(fā)病率隨年齡的增長而呈指數(shù)增長[2]。由于退行性病變引起的腰背部疼痛、活動(dòng)不利、身高縮短、駝背甚至骨折等臨床表現(xiàn),嚴(yán)重影響中老年婦女的生活質(zhì)量。PMOP屬中醫(yī)學(xué)骨痹、骨痿范疇,腎虛是PMOP發(fā)病的根本原因[3],故補(bǔ)腎方藥防治PMOP成為時(shí)下研究的主流方向之一,再結(jié)合研究熱門Smads蛋白介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,對補(bǔ)腎方藥防治PMOP的機(jī)制綜述如下。

1 TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路概述

1.1 TGF-β超家族 TGF-β超家族是由一類結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的多肽生長因子亞家族組成,包括內(nèi)分泌型多肽分子TGF-βs、骨形成蛋白(bone morphogenetic protein,BMPs)、活化素(activins)、抑制素(inhibins)等[4]。研究證實(shí),TGF-β能促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖、分化,刺激細(xì)胞外基質(zhì)合成,同時(shí)還能降低骨轉(zhuǎn)換,促進(jìn)骨與軟骨的形成,加快破骨細(xì)胞的凋亡[5]?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)脊椎動(dòng)物中TGF-β有5種異構(gòu)體,即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、TGF-β5,哺乳動(dòng)物只有前3種結(jié)構(gòu),其中最早發(fā)現(xiàn)和研究最充分的是TGF-β1。TGF-β廣泛存在于正常組織及轉(zhuǎn)化細(xì)胞中,以骨組織和血小板中的含量最為豐富,其中骨組織中的表達(dá)高于其他組織100倍[6],在骨形成和骨重建過程中起著極其重要的作用。TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)首先是其配體與細(xì)胞膜上的TGF-β受體相結(jié)合?,F(xiàn)已知有Ⅰ型(主要是TβRⅠ)、Ⅱ型(主要是TβRⅡ)和Ⅲ型受體(也稱附屬受體),目前認(rèn)為,Ⅲ型受體參與調(diào)節(jié)配體和受體的結(jié)合,真正起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的是Ⅰ型和Ⅱ型受體[7]。

1.2 Smad蛋白 到目前為止,在哺乳動(dòng)物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了9種Smad蛋白,按照其結(jié)構(gòu)和功能的不同可分為3種類型,即受體激酶型(Recepter-regulated Smad,R-Smad)、通用型(Co-mediator Smad,Co-Smad)、抑制型(Inhibi-tory Smad,I-Smad)。R-Smad包括Smad1、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8、Smad9,它們是Ⅰ型受體激酶的底物,R-Smad又分為2類,由TGF-β激活的TGFβ-R-Smads,包括Smad2、Smad3,以及由BMP激活的BMP-R-Smads,包括Smad1、Smad5、Smad8;Co-Smad在哺乳動(dòng)物中僅發(fā)現(xiàn)Smad4,為骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)和TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的共同通路,通過與R-Smads結(jié)合形成異源復(fù)合物進(jìn)入核內(nèi)參與信號(hào)傳遞;I-Smad包括Smad6、Smad7,可以抑制受體激活的Smad介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),其中Smad6能夠抑制Smad1和Smad2,但不能抑制Smad3的磷酸化,Smad7是TGF-β信號(hào)通路的通用抑制劑。TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是當(dāng)今研究PMOP發(fā)病機(jī)制的新熱點(diǎn),該信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的中心內(nèi)容如下:TGF-β直接和TβRⅡ結(jié)合,活化的TβRⅡ會(huì)募集及結(jié)合TβRⅠ,活化的TβRⅠ磷酸化R-Smads,R-Smads中的Smad2、Smad3傳導(dǎo)TGF-β的信號(hào),并與Smad4形成異源二聚體進(jìn)入核內(nèi),調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄,Smad7可通過競爭性的與TβRⅠ結(jié)合,抑制TβRⅠ對Smad2和Smad3的磷酸化,起到負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用,同時(shí)增加泛素介導(dǎo)的TβRⅠ自身降解。

2 補(bǔ)腎方藥對PMOP的TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的干預(yù)

2.1 補(bǔ)腎方藥與PMOP 實(shí)驗(yàn)研究充分證明了補(bǔ)腎方藥有防治PMOP的作用,臨床研究進(jìn)一步從臨床療效、改善患者疼痛、副作用等方面評價(jià)補(bǔ)腎方藥的治療優(yōu)勢,增加了補(bǔ)腎方藥臨床推廣的可行性。中藥復(fù)方的實(shí)驗(yàn)研究中,鄧洋洋等[8]研究結(jié)果表明補(bǔ)腎中藥(鹿茸、牡蠣)增加PMOP大鼠骨密度,并且能夠改變子宮指數(shù),為今后深入研究和開發(fā)防治PMOP新藥中藥提供了依據(jù)。尚立芝等[9]學(xué)者研究結(jié)果顯示補(bǔ)腎方藥(淫羊藿、補(bǔ)骨脂等)能升高血清雌激素,抑制白細(xì)胞介素-1、腫瘤壞死因子-α的分泌,對骨吸收有明顯的抑制作用;上調(diào)血清中TGF-β1表達(dá),促進(jìn)骨形成,從而有效防治PMOP。中成藥實(shí)驗(yàn)研究中,骨松康膠囊(淫羊藿、仙茅、制川烏、制草烏、當(dāng)歸、川芎、巴戟天等)[10]、左歸丸(熟地黃、山藥、山茱萸、菟絲子、枸杞子、牛膝、鹿角膠、龜甲膠)[11]、金匱腎氣丸(生地黃、山藥、山茱萸、澤瀉、茯苓、牡丹皮、桂枝、制附子)[12]、地附補(bǔ)腎顆粒(熟地黃、附子、黃精、淫羊藿、巴戟天、川芎、骨碎補(bǔ)、地鱉蟲)[13]等,都能夠顯著增加PMOP大鼠骨密度,促進(jìn)骨形成,抑制骨吸收,甚至能逆轉(zhuǎn)去卵巢大鼠高骨轉(zhuǎn)換狀態(tài),起類激素樣作用,有效防治PMOP。在大量的臨床研究中,也有很多種補(bǔ)腎方藥被證實(shí)能有效治療PMOP,常見的有左歸丸[14]、六味地黃丸[15]、青蛾丸(補(bǔ)骨脂、杜仲、胡桃、蒜膏為丸)[16]、強(qiáng)骨膠囊(骨碎補(bǔ))[17]、二仙湯[18]、仙靈骨葆(膠囊)(淫羊藿、川斷續(xù)、補(bǔ)骨脂、丹參、知母等)[19]、金匱腎氣丸[20]等,補(bǔ)腎方藥能減輕患者疼痛,改善臨床癥狀,提高患者腰椎、股骨或者脛骨骨密度,增強(qiáng)骨強(qiáng)度,并兼有副作用小的中藥優(yōu)勢。

2.2 補(bǔ)腎方藥對PMOP的TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的干預(yù) 《素問·宣明五氣》曰“腎主骨”,《素問·六節(jié)藏象論》曰“腎其充在骨”,《素問·陰陽應(yīng)象大論》曰“腎生骨髓”,《素問·逆調(diào)論》曰“是人者,素腎氣勝,以水為事,太陽氣衰,腎脂枯不長……腎者水也,而生于骨,腎不生,則髓不能滿,故寒甚至骨也,所以不能凍栗者……病名曰骨痹,是人當(dāng)攣節(jié)也” 。從傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)理論方面解釋說明了“腎”與“骨”的密切關(guān)系,即腎主骨,骨的強(qiáng)弱與腎中精氣盛衰關(guān)系密切,故眾多實(shí)驗(yàn)多從“腎”和“骨”的角度入手,既闡明了“腎主骨,生髓”的內(nèi)在機(jī)制,又為補(bǔ)腎生髓法治療骨質(zhì)疏松癥提供了理論基礎(chǔ)。沈自尹[21]的研究發(fā)現(xiàn),腎虛的病理機(jī)制還與下丘腦—垂體—性腺軸有密切關(guān)系。馬文杰等[22]研究指出絕經(jīng)后婦女患有甲狀腺疾病,可以影響骨代謝,導(dǎo)致骨量丟失,增加骨折風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述,下面將從腎、骨、下丘腦、甲狀腺4個(gè)方面來總結(jié)補(bǔ)腎方藥干預(yù)PMOP的TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的機(jī)制。

2.2.1 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中補(bǔ)腎方藥對PMOP各組織TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的干預(yù)

2.2.1.1 補(bǔ)腎方藥對PMOP腎組織中TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的干預(yù) 補(bǔ)腎益氣中藥(黃芪、骨碎補(bǔ)、淫羊藿等)、左歸丸等補(bǔ)腎方藥能有效防治PMOP,其機(jī)制之一可能是通過調(diào)控腎臟TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來實(shí)現(xiàn)的。李婭玲[23]研究左歸丸干預(yù)去卵巢大鼠12周后,高轉(zhuǎn)換骨代謝降低、骨密度升高,能夠下調(diào)腎組織中TGF-β1、Smad4的mRNA表達(dá),從而抑制骨吸收,糾正骨代謝紊亂,改善去卵巢后大鼠骨質(zhì)疏松狀態(tài),通過補(bǔ)腎填精的方法起到防治PMOP的作用。馬翔[24]研究補(bǔ)腎益氣中藥(黃芪、骨碎補(bǔ)、淫羊藿等)干預(yù)去卵巢大鼠12周后,顯著增強(qiáng)股骨骨密度,調(diào)節(jié)骨代謝,改善性激素水平,下調(diào)腎臟中TGF-β1的表達(dá)。

2.2.1.2 補(bǔ)腎方藥對PMOP骨組織中TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的干預(yù) 左歸丸、強(qiáng)骨康疏方、密骨顆粒等補(bǔ)腎方藥能有效防治PMOP,其機(jī)制可能是通過調(diào)控骨組織TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來實(shí)現(xiàn)的。呂海波[25]采用左歸丸干預(yù)去卵巢大鼠120 d后,能夠有效調(diào)節(jié)高轉(zhuǎn)化型骨代謝紊亂,促進(jìn)骨形成抑制骨丟失,增加骨礦含量,起到類雌激素樣作用,能明顯上調(diào)骨組織中TGF-β1、Smad4 mRNA的表達(dá),表明TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異??赡苁荘MOP發(fā)病的重要機(jī)制之一。任艷玲等[26-28]分別采用補(bǔ)腎益氣生精中藥(人參、熟地黃、鹿角膠、杜仲等)和密骨顆粒(人參、熟地黃、鹿角膠、杜仲等)干預(yù)去卵巢大鼠12周后,能夠提高大鼠股骨骨密度,并且可以從mRNA及蛋白水平提高骨組織中TGF-β1、Smad2和Smad4表達(dá),信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子TGF-β1、Smad2和Smad4表達(dá)水平的下調(diào)可能是PMOP發(fā)生的重要機(jī)制之一。

2.2.1.3 補(bǔ)腎方藥對PMOP下丘腦—腎—骨中TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的干預(yù) 目前,僅見下丘腦—腎—骨TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中TGF-β1的相關(guān)研究,還沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)Samds蛋白的研究報(bào)道,有待進(jìn)一步深入探討。鄭洪新等[29]應(yīng)用補(bǔ)腎益髓藥物(鹿茸、牡蠣等)12周后,明顯提高股骨骨密度。在mRNA及蛋白水平上,上調(diào)骨、腎組織TGF-β1的表達(dá)水平,同時(shí)明顯下調(diào)下丘腦組織TGF-β1的表達(dá)水平。該實(shí)驗(yàn)表明補(bǔ)腎益髓中藥能夠有效防治PMOP,對下丘腦—腎—骨反饋機(jī)制有明顯的調(diào)控作用。

2.2.1.4 補(bǔ)腎方藥對PMOP甲狀腺組織中TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的干預(yù) 現(xiàn)階段僅見有甲狀腺組織TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中TGF-β1的文獻(xiàn)報(bào)道,Samds蛋白的研究有待進(jìn)一步探索,同時(shí)還可以通過下丘腦—垂體—甲狀腺軸著手更詳盡地研究補(bǔ)腎方藥防治PMOP的機(jī)制。李小英[30]采用補(bǔ)腎健脾活血中成藥寶骨康介導(dǎo)去卵巢大鼠12周后,顯著增強(qiáng)大鼠股骨、脛骨骨密度和子宮指數(shù),調(diào)節(jié)骨代謝,改善性激素水平,在蛋白水平上下調(diào)了甲狀腺組織中TGF-β1的表達(dá),說明寶骨康對PMOP有很好的防治作用,可能是通過調(diào)節(jié)甲狀腺中的TGF-β1蛋白表達(dá)完成的。

2.2.2 體外實(shí)驗(yàn)中補(bǔ)腎方藥對骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的干預(yù) 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal strm cells,BMSCs)是一類具有多向分化潛能及自我更新能力的干細(xì)胞,其能通過分化為成骨細(xì)胞而促進(jìn)骨形成[31]。隨著年齡增長BMSCs更趨向成脂分化,使成骨能力減弱,導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥。BMSCs的成骨分化可受到TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)控,補(bǔ)腎中藥在BMSCs成骨與成脂誘導(dǎo)方面的機(jī)制,有待進(jìn)一步深入研究。卞琴等[32]研究3種補(bǔ)腎中藥(淫羊藿、補(bǔ)骨脂、女貞子)的有效成分可能從增加BMSCs細(xì)胞外基質(zhì)、促進(jìn)生長因子相關(guān)信號(hào)通路、增加蛋白合成等方面促進(jìn)BMSCs成骨分化的作用,從而實(shí)現(xiàn)治療骨質(zhì)疏松癥。宋囡等[33]研究發(fā)現(xiàn),左歸丸、右歸丸含藥血清能夠協(xié)同誘導(dǎo)劑促進(jìn)BMSCs成骨分化,左歸丸促進(jìn)BMSCs成骨分化的作用優(yōu)于右歸丸。孫月嬌等[34]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),左歸丸、右歸丸含藥血清通過TGF-β1及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白Smad2、Smad3促進(jìn)BMSCs成骨分化,其作用機(jī)制之一可能是通過TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來實(shí)現(xiàn)的。徐巖等[35]研究補(bǔ)充了左歸丸、右歸丸對BMSCs分化的調(diào)節(jié)具有雙向性,BMSCs在促進(jìn)成骨分化的同時(shí)又抑制BMSCs成脂分化。葛心慈等[36-37]進(jìn)一步研究顯示,左歸丸、右歸丸及其拆方均能抑制BMSCs的成脂分化,右歸丸抑制成脂分化的作用優(yōu)于左歸丸,其進(jìn)一步機(jī)制待深入研究。

3 結(jié) 語

隨著我國人口老齡化的進(jìn)程,PMOP的發(fā)病率也不斷增長,單純長期的使用西藥治療PMOP有較大的副作用和不良反應(yīng),而補(bǔ)腎方藥已經(jīng)證實(shí)是一種很好的骨質(zhì)疏松癥補(bǔ)充治療藥物,隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展,利用補(bǔ)腎方藥治療PMOP,通過TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路作為調(diào)節(jié)機(jī)制已成為一種趨勢。目前,在實(shí)驗(yàn)研究中,補(bǔ)腎方藥防治PMOP在TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路方面還存在不足,無論在腎、骨、下丘腦、甲狀腺任何組織研究中,多局限在TGF-β1的基因和蛋白水平的研究,TGF-β1受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白Smad2、Smad3、Smad4的研究相對較少,而Smad7蛋白在PMOP的實(shí)驗(yàn)研究中涉獵更少。鑒于以上近年來實(shí)驗(yàn)研究總結(jié),我們應(yīng)充分利用病理、免疫、分子生物學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)方法,從TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路系統(tǒng)地研究探討補(bǔ)腎方藥防治PMOP的作用機(jī)制,從而不斷提高基礎(chǔ)研究和臨床治療的水平,更好地為補(bǔ)腎方藥的臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

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(本文編輯:董軍杰)

10.3969/j.issn.1002-2619.2017.02.037

艾思羽(1989—),女,碩士研究生在讀。從事方藥理論及應(yīng)用的研究工作。

R-05;R681.053.1

A

1002-2619(2017)02-0304-05

2016-11-15)

△ 通訊作者:遼寧中醫(yī)藥大學(xué)中藥教研室,遼寧 沈陽 110032

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