龔幼波 張?jiān)骑w 張琥

1. 上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 201203 2.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院石氏傷科醫(yī)學(xué)中心，上海 201203

黃芪(Astragali Radix)為豆科黃芪屬植物蒙古黃芪Astragalus membranace (Fisch.)Bge. var. Mongholicus (Bge.)Hisao 或膜莢黃芪 Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge. 的干燥根[1]。始載于東漢末年的《神農(nóng)本草經(jīng)》，具有2000多年的藥用史[2]，在《本草綱目》中被列為上品，認(rèn)為黃芪具有補(bǔ)氣升陽、利水消腫、固表止汗、托瘡生肌等功效。黃芪化學(xué)成分包括：葡聚糖、雜多糖等多糖成分；黃芪苷I、II、III和大豆皂苷等多種皂苷；天冬氨酸、絲氨酸等多種氨基酸；多種微量元素及葉酸、亞油酸、甾醇類等。目前對黃芪的化學(xué)成分研究多集中在黃芪多糖、黃芪皂苷或其有效單體成分[3]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，黃芪具抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、心血管保護(hù)、保肝、改善神經(jīng)系統(tǒng)功能、抗骨質(zhì)疏松等生物活性，其中，黃芪對骨細(xì)胞代謝具有一定的調(diào)節(jié)作用。通過對近年來黃芪對骨代謝的影響及相關(guān)基礎(chǔ)研究的文獻(xiàn)匯總，發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷等黃芪提取物及黃芪制劑大多通過對成骨細(xì)胞的促進(jìn)及破骨細(xì)胞的抑制進(jìn)行骨代謝的調(diào)節(jié)，亦有通過促進(jìn)類骨素的分泌、激素水平的調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)控，本文綜述了黃芪甲苷等黃芪提取物及黃芪制劑對骨代謝的基礎(chǔ)、動物模型及臨床3個方面近十年的研究內(nèi)容進(jìn)行綜述，為研究中藥黃芪對骨細(xì)胞代謝影響提供些許幫助并為防治骨質(zhì)疏松癥提供思路與參考。

1 黃芪提取物治療OP的細(xì)胞水平研究

近年來的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明，黃芪提取物中的黃芪甲苷等有效成分能夠通過拮抗細(xì)胞凋亡及促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖分化來調(diào)控骨代謝。黃海濤等[4]以使用過氧化氫來制作成骨細(xì)胞凋亡的細(xì)胞模型，并觀察利用黃芪甲苷進(jìn)行干預(yù)，從而了解黃芪甲苷對成骨細(xì)胞凋亡是否具有拮抗作用。實(shí)驗(yàn)通過觀察四種處理因素對細(xì)胞凋亡情況的影響，分為正常對照組即不加任何處理因素、過氧化氫組、過氧化氫+黃芪甲苷組、過氧化氫+黃芪甲苷+抑制劑LY294002(PI3K/AKT通道抑制劑)組。結(jié)果顯示，一定濃度的過氧化氫可引起細(xì)胞明顯凋亡而造模成功，黃芪甲苷可以拮抗或改善模型細(xì)胞的凋亡，但加入LY294002后，這種抗凋亡作用消失，提示黃芪甲苷對成骨細(xì)胞的抗凋亡作用可能是通過作用PI3K/AKT通道來調(diào)控。MAPK是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，研究表明，MAPK中的ERK(細(xì)胞外相關(guān)信號蛋白激酶)、MAPK、p38MAPK參與了成骨細(xì)胞增殖分化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程[5]，MAPK通路通過磷酸化級聯(lián)反應(yīng)激活，磷酸化的MAPK可促進(jìn)多種成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子的激活，最終促進(jìn)細(xì)胞的增殖與分化。骨形態(tài)發(fā)生蛋白系列(BMPs)是調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞生長最重要的生長因子，其中以BMP-2 活性最強(qiáng)，能使誘導(dǎo)性骨細(xì)胞向確定性骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)骨形成[6]?？紫辁Q等[7]用不同濃度的黃芪多糖來處理原代成骨細(xì)胞，并通過MTT法檢測成骨細(xì)胞增殖、2AKP活性檢測法檢測成骨細(xì)胞分化、茜素紅染色法檢測成骨細(xì)胞礦化、Western blotting 法檢測BMP-2、ERK、P38蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)黃芪多糖與成骨細(xì)胞的增殖分化和礦化具有質(zhì)量濃度相關(guān)性，在10μg /mL時促分化作用及礦化作用較強(qiáng)，且亦使BMP-2蛋白、MAPK通路中表達(dá)的相關(guān)蛋白含量升高，進(jìn)而推斷黃芪多糖可能通過影響骨形成蛋白BMP-2的表達(dá)，其相應(yīng)激活下游的MAPK信號通路，通過促進(jìn)ERK和P38的磷酸化而達(dá)到促進(jìn)細(xì)胞增殖分化的作用而實(shí)現(xiàn)對骨細(xì)胞代謝的調(diào)控。劉元華等[8]亦通過用蒙古黃芪中的異黃酮類成分來處理成骨細(xì)胞體外培養(yǎng)模型，并通過MTT方法及檢測成骨細(xì)胞增殖分化和礦化的影響，發(fā)現(xiàn)低濃度的黃芪提取物具有促進(jìn)作用，而高濃度卻能起到抑制作用；王濤等[9]在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，通過增加另一觀察指標(biāo)Toll樣受體-4蛋白(TLR-4)，TLR-4是一類跨膜蛋白受體，其上調(diào)可抑制成骨細(xì)胞的增殖和分化能力[10]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃芪提取物能夠下調(diào)成骨細(xì)胞中TLR-4蛋白基因的表達(dá)從而影響相關(guān)蛋白的表達(dá)從而達(dá)到對成骨細(xì)胞增殖和分化的調(diào)控起到積極作用。王梅婷等[11]通過對原代成骨細(xì)胞用回旋模擬器模擬微重力效應(yīng)，并分別用不同濃度的維生素D3、黃芪甲苷及二者不同配比的混合物去干預(yù)并觀察大鼠原代成骨細(xì)胞增殖，用堿性磷酸酶染色、茜素紅染色等方法對細(xì)胞進(jìn)行鑒定，結(jié)果也表明,單用黃芪甲苷或維生素D3均對正常培養(yǎng)成骨細(xì)胞增殖具有促進(jìn)作用，且當(dāng)濃度分別為1×10-7mol/L及1×10-8mol/L時效果最佳；在微重力狀態(tài)下濃度為1×10-7mol/L的黃芪甲苷配比1×10-9mol/L的維生素D對成骨細(xì)胞增殖具有顯著的促進(jìn)作用。

2 黃芪復(fù)方劑對骨代謝動物模型研究

2.1 黃芪及復(fù)方劑對去勢大鼠的研究

相關(guān)黃芪復(fù)方劑對去勢大鼠的研究主要集中在以黃芪配伍熟地組成的三仙湯，通過檢測干預(yù)后去勢大鼠的血電解質(zhì)、骨切片、骨小梁直徑、骨皮質(zhì)厚度等指標(biāo)來進(jìn)行評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃芪配伍其他單味藥物、黃芪三仙湯對去勢大鼠骨代謝指標(biāo)積極作用。潘靜華等[12]單味黃芪能改善去卵巢大鼠骨有機(jī)質(zhì)和骨磷的減少，改善骨組織形態(tài)，對骨組織代謝的改善作用可隨用藥時間的增加更為明顯;并通過增強(qiáng)堿性磷酸酶活性，對骨代謝起到積極作用。張婉紅等[13]通過對去勢大鼠給予牡蠣肉、黃芪和牡蠣肉加黃芪水提取液灌胃3個月后,用三點(diǎn)法測定股骨的生物力學(xué)參數(shù)及對脛骨上段松質(zhì)骨進(jìn)行不脫鈣骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)牡芪水提液組的最大載荷、撓度、應(yīng)力和彈性模量,骨小梁面積百分?jǐn)?shù)、數(shù)量及骨小梁寬度均有所增加,骨小梁分離度和單位小梁面積破骨細(xì)胞數(shù)下降，由此提出黃芪可能是通過能夠增強(qiáng)牡蠣肉水改善骨代謝，促進(jìn)骨髓前成骨細(xì)胞成骨細(xì)胞分化，降低破骨細(xì)胞數(shù)量，提高骨小梁百分?jǐn)?shù)、骨小梁數(shù)量及寬度，降低骨小梁分離度使小鼠的骨強(qiáng)度增加。歐莉等[14]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黃芪配伍熟地組能去勢大鼠體質(zhì)量及骨密度、骨小梁直徑、骨皮質(zhì)厚度增加，解釋黃芪配伍熟地能夠通過增加骨密度、促進(jìn)骨形成,使骨結(jié)構(gòu)得到改善,從而使骨形態(tài)發(fā)生變化而引起骨功能的變化，通過監(jiān)測相關(guān)指標(biāo)，得到黃芪配伍熟地可能是在對骨代謝過程中起到積極作用而達(dá)到促使骨形成，抑制骨吸收的作用。后進(jìn)一步觀察實(shí)驗(yàn)[15]中通過觀察去勢大鼠骨礦含量、血液指標(biāo)及生物力學(xué)的改變，發(fā)現(xiàn)黃芪配伍熟地能使大鼠骨的最大載荷、最大應(yīng)力、骨的骨礦含量顯著性增加、堿性磷酸酶較為顯著地降低，發(fā)現(xiàn)黃芪配伍熟地在使用后能能夠使去勢大鼠增加骨礦含量、改善相關(guān)血液學(xué)和骨生物力學(xué)指標(biāo),減少骨轉(zhuǎn)換，使得骨代謝向積極方向發(fā)展。王吉博等[16]通過連續(xù)12周對去勢大鼠灌注杜仲配伍黃芪，檢測血清鈣、磷、堿性磷酸酶(ALP)、雌二醇(E2)、骨鈣素(BGP)及股骨扭力等，發(fā)現(xiàn)杜仲配伍黃芪對雌性去勢大鼠骨代謝過程具有正向調(diào)節(jié)作用,可能是通過抑制骨鈣、骨磷丟失，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)成骨細(xì)胞活性來起作用的，并且實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)其促進(jìn)效果優(yōu)于杜仲和黃芪單藥。馮鑫等[17]通過對去勢大鼠灌胃12周黃芪三仙湯，發(fā)現(xiàn)大鼠血清鈣離子、磷離子濃度升高、ALP及骨鈣素的濃度顯著性升高，提示在小鼠的骨代謝中可能具有減少相關(guān)微量元素的丟失、刺激成骨細(xì)胞活性、促進(jìn)骨形成這幾個方面的作用。

2.2 黃芪復(fù)方制劑對其他大鼠模型的研究

近年來研究發(fā)現(xiàn)，黃芪復(fù)方劑對糖尿病模型大鼠有調(diào)控骨代謝作用。王芳等[18]通過對大鼠進(jìn)行一次性注射鏈脲佐菌素+長期高脂飼料進(jìn)行2型糖尿病造模，并同時灌胃黃芪散120 d，通過進(jìn)行股骨三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，對比實(shí)驗(yàn)前后相關(guān)力學(xué)參數(shù)，評價其治療效果并發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)小鼠脛骨骨小梁面積百分?jǐn)?shù)、寬度、數(shù)目、骨礦化沉積率、骨表面新骨成形率均有提升趨勢，能夠?qū)μ侵x進(jìn)行調(diào)節(jié)，且藥效穩(wěn)定。之后王芳等[19]對糖皮質(zhì)激素骨質(zhì)疏松大鼠進(jìn)行同樣干預(yù)，通過測定血清骨吸收及骨形成指標(biāo)，采用骨生物力學(xué)方法測量股骨結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料力學(xué)參數(shù)，采用骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)方法測量脛骨上段松質(zhì)骨和中段皮質(zhì)骨的動靜態(tài)參數(shù)，結(jié)果顯示黃芪散組雖不能明顯改善糖皮質(zhì)激素對血液和骨生物力學(xué)造成的影響，但可明顯增加糖皮質(zhì)激素模型大鼠脛骨上段的骨小梁面積及數(shù)目、脛骨上段熒光標(biāo)記周長百分?jǐn)?shù)、脛骨中段骨內(nèi)膜骨礦化沉積率，推測黃芪散可能通過促進(jìn)高糖作用成骨細(xì)胞的增值作用來影響骨代謝。

3 黃芪制劑調(diào)節(jié)骨代謝的臨床療效及其機(jī)理研究

黃芪制劑調(diào)節(jié)骨代謝的研究較少，黃芪注射液等制劑被作為輔助用藥，用于提高人體免疫力。近年來僅有黃芪注射液對骨質(zhì)疏松治療的少量報(bào)道，但大多都推測其可能通過對破骨細(xì)胞的抑制及促進(jìn)成骨細(xì)胞作用來起到對骨細(xì)胞進(jìn)行調(diào)節(jié)作用。仇軍[20]在對患者服用鈣爾奇D的同時予黃芪注射液進(jìn)行穴位注射，與單純服用鈣爾奇D的對照組進(jìn)行對照，通過測定腰椎骨密度進(jìn)行療效的對照，發(fā)現(xiàn)使用黃芪注射液進(jìn)行穴位注射可以增加骨密度，之后對尿液成分分析時發(fā)現(xiàn)尿吡啶啉/尿肌酐比降低(尿吡啶啉可反映破骨細(xì)胞活性)，故推測黃芪注射液在調(diào)節(jié)骨代謝時通過對破骨細(xì)胞抑制及促進(jìn)骨細(xì)胞類骨質(zhì)的分泌起到作用。楊澔俠等[21]則采用靜滴黃芪注射液的方式并結(jié)合補(bǔ)腎壯腰手法推拿治療兩個療程(一次三個月，間隔兩周)，以腰部疼痛VAS評分，血清雌二醇、尿吡啶啉/尿肌酐比值及骨密度變化為療效指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)其能明顯改善腰部骨質(zhì)疏松癥患者疼痛，使血清雌二醇及骨密度升高、尿吡啶啉/尿肌酐比值降低，推測黃芪注射液靜脈滴注聯(lián)合補(bǔ)腎壯腰手法推拿通過提高雌激素、骨密度水平，抑制破骨細(xì)胞活性影響骨代謝。龐江娜等[22]采用黃芪注射液進(jìn)行穴位注射并聯(lián)合摩擦步訓(xùn)練作用于絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松患者，通過對骨密度、采血測定血清性激素、骨代謝以及細(xì)胞因子等指標(biāo)的測定,發(fā)現(xiàn)其治療有效率達(dá)90.47%，分析發(fā)現(xiàn)該方法可能對改善絕經(jīng)期女性性激素水平并通過提高成骨細(xì)胞活而達(dá)到調(diào)節(jié)骨代謝的作用。

4 總結(jié)及展望

黃芪在中醫(yī)用藥上具有悠久的歷史，且因其功效甚多而經(jīng)常被使用。但通過對近十年來相關(guān)文獻(xiàn)綜述，雖都提及了黃芪提取物及黃芪復(fù)方劑都有一定的調(diào)節(jié)骨代謝作用，但因?qū)ζ浒l(fā)揮作用的相關(guān)靶點(diǎn)及機(jī)制的相關(guān)研究較少，故有關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量并不多，并未對其相關(guān)機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步研究；且現(xiàn)階段相關(guān)研究主要以黃芪單項(xiàng)提取物(黃芪甲苷)居多，對于以黃芪復(fù)方劑的成藥及提取物為研究對象開展的臨床研究較少。后期可以通過臨床大樣本、多中心的RCT實(shí)驗(yàn)適當(dāng)?shù)拈_展，以進(jìn)一步明確黃芪中有效成分對調(diào)節(jié)骨代謝的相關(guān)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)相關(guān)成分共同調(diào)節(jié)骨代謝的機(jī)理。對于相關(guān)復(fù)方劑的研究，則可通過大數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對中醫(yī)古籍用法用量用則進(jìn)行更大數(shù)據(jù)的分析，進(jìn)而達(dá)到更廣范圍更深層次探索，然后從中尋找出更經(jīng)濟(jì)、有效，不良反應(yīng)更小的藥物或藥物組成應(yīng)用于臨床。最終，通過基礎(chǔ)、臨床及大數(shù)據(jù)分析相互配合的方式，使黃芪對骨代謝的作用及相關(guān)基礎(chǔ)的研究結(jié)果進(jìn)一步明確，達(dá)到從基礎(chǔ)研究中來，應(yīng)用用于病患人群中去，造福于更多的患者。