朱元超 秦浩添 劉 蘇 陳奕孝 張 耕 廖 帥 翁 鑒 于 斐 曾 暉*

（1.遵義醫(yī)科大學(xué)研究生院，貴州 遵義，563000；2.北京大學(xué)深圳醫(yī)院骨關(guān)節(jié)科，廣東 深圳，518036）

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）是以全身骨量降低、骨組織微觀結(jié)構(gòu)破壞、骨脆性增加為特點(diǎn)的代謝性骨病，在中老年人群中有較高的發(fā)病率。流行病學(xué)調(diào)查顯示，全球目前OP患者大約有2 億[1]。吸煙史、骨折家族史、年齡>65 歲、過低及過高的BMI 是該病的主要致病因素。OP 早期缺乏特異性臨床表現(xiàn)，絕大多數(shù)患者因低能量創(chuàng)傷發(fā)生脆性骨折而引起重視，隨著OP 病情加重，發(fā)生脆性骨折的概率明顯增加[2]。臨床上治療OP 常用雙膦酸鹽、甲狀旁腺激素源性藥物、地舒單抗以及激素替代等，但這些藥物因存在不良反應(yīng)及治療費(fèi)用過高，使得臨床應(yīng)用受限[3-4]。尋找安全、高效的方式治療OP 迫在眉睫。中草藥是我國傳統(tǒng)藥物，其中部分藥物因不良反應(yīng)小、治療效果確切、容易獲得而使用廣泛，這為選擇該類藥物治療骨科疾病帶來了方便。

中藥淫羊藿又名仙靈脾、剛前，最早記載可溯源到《神農(nóng)本草經(jīng)》，該中藥在多種疾病中廣泛應(yīng)用。淫羊藿苷（icariin，ICA）是淫羊藿的最主要成分，是一種8-異戊烯基黃酮醇苷類化合物，分子式為C33H40O15，相對(duì)分子質(zhì)量為676.67。ICA在骨科領(lǐng)域如周圍神經(jīng)損傷修復(fù)、骨軟骨缺損修復(fù)、炎癥治療、OP 治療中受到越來越多的關(guān)注。既往研究證實(shí)，淫羊藿苷能促進(jìn)骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞增殖及成骨分化、加速骨折愈合并促進(jìn)新生骨產(chǎn)生，因而成為骨科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，受到越來越多關(guān)注[5]。淫羊藿苷的具體作用機(jī)制逐漸被人們發(fā)現(xiàn)，但有待于進(jìn)一步研究闡述。本文對(duì)淫羊藿苷治療OP的作用及可能機(jī)制作一綜述。

1 淫羊藿苷對(duì)成骨標(biāo)志物的影響

1.1 ICA 通過堿性磷酸酶對(duì)成骨的影響

堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）是一種成骨細(xì)胞分泌的結(jié)合蛋白，在增殖期成骨細(xì)胞（osteoblasts，OB）膜上高表達(dá)，是成骨細(xì)胞早期分化和成熟的特異性標(biāo)志物。傅淑平等[6]研究證實(shí)，淫羊藿苷在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（Bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）向成骨細(xì)胞分化過程中能提高細(xì)胞內(nèi)ALP 的活性與表達(dá)。LIANG W 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，ICA 在通過BMP-2/Smad4 信號(hào)通路上調(diào)ALP 的同時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)骨形成、抑制骨吸收，對(duì)成骨作用明顯。LI M 等[8]也認(rèn)為，ICA 可以通過Wnt/β-catenin 信號(hào)通路促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖、增強(qiáng)ALP 活性，提高激素缺乏性骨質(zhì)疏松大鼠的骨密度值。YANG J 等[9]把ICA 載入透明質(zhì)酸/膠原水凝膠中，發(fā)現(xiàn)該材料在動(dòng)物體內(nèi)能夠通過提高ALP 活性，增加水凝膠局部的礦化結(jié)節(jié)產(chǎn)生，從而促進(jìn)骨軟骨區(qū)域的缺損修復(fù)。SUN X等[10]使用含有ICA 的生物靶向納米載藥顆粒給藥治療OP 動(dòng)物模型的實(shí)驗(yàn)中也觀察到，在從納米顆粒中緩慢釋放的ICA作用下，動(dòng)物體內(nèi)ALP 的表達(dá)升高，促進(jìn)了骨質(zhì)疏松的治療。SONG Y 等[11]將ICA 負(fù)載于鈦合金植入物表面，發(fā)現(xiàn)其能上調(diào)ALP 活性從而加速骨再生。ALP 作為成骨的早期標(biāo)志物，在ICA 的作用下活性升高，并且其mRNA 及蛋白表達(dá)上調(diào)，從而說明ALP 在ICA 的作用下促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖、BMSCs 成骨分化方面效果顯著。

1.2 ICA 通過RUNX2 對(duì)成骨的影響

RUNX2 是RUNT 轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員，可調(diào)控間充質(zhì)干細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞，是重要的成骨標(biāo)志物。目前的研究已知ICA 可通過BMP-2 與RUNX2 相關(guān)途徑增強(qiáng)成骨細(xì)胞增殖[12]，其還可使RUNX2 的表達(dá)水平明顯提高，在促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞增殖分化的同時(shí)提高間充質(zhì)干細(xì)胞遷移能力[13]。同時(shí)，有研究證實(shí)，ICA 可抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖及逆轉(zhuǎn)鐵超載引起的RUNX2 下調(diào)，防治因鐵超載引起的機(jī)體骨量減少[14]。SUN J B 等[15]發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可以減弱過氧化氫對(duì)MC3T3-E1 細(xì)胞的負(fù)性作用，并且可以通過Wnt/β-catenin 信號(hào)通路提高細(xì)胞中RUNX2 蛋白的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞的成骨能力。在醫(yī)用生物材料的應(yīng)用及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，CHOI S 等[16]發(fā)現(xiàn)，將攜載淫羊藿苷的納米生物材料作用于MC3T3 細(xì)胞中，在淫羊藿苷的持續(xù)作用下，細(xì)胞中RUNX2 的表達(dá)上調(diào)，增強(qiáng)了MC3T3 細(xì)胞的成骨能力。ZHAO R 等[17]在一項(xiàng)探究ICA 對(duì)骨質(zhì)疏松大鼠成骨效果的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可通過ER/Akt/β-catenin 信號(hào)通路上調(diào)RUNX2 的表達(dá)，從而促進(jìn)骨形成。從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，ICA 能在細(xì)胞層面以及動(dòng)物層面有效上調(diào)成骨標(biāo)志物RUNX2 的表達(dá)，增強(qiáng)成骨分化及骨形成的能力。

1.3 ICA 通過BMP-2 對(duì)成骨的影響

骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）是TGF-β 超家族中的一員，與骨形成密切相關(guān)。在BMP 的眾多亞型中，BMP-2，4，5，6，7，9 亞型已經(jīng)被研究證實(shí)具有成骨活性，并可通過相關(guān)信號(hào)通路或細(xì)胞增殖分化調(diào)控成骨。其中BMP-2 亞型被公認(rèn)為是具有最強(qiáng)成骨活性的，甚至可以誘導(dǎo)異位成骨。其中，Smad 蛋白可把TGF-β 信號(hào)從細(xì)胞表面受體轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核。YANG Y 等[18]發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可通過TGF-β1/Smads 通路增加BMP-2 的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)骨形成、抑制骨吸收。HUANG Z 等[19]將淫羊藿苷作用于BMSCs 中發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可以通過增加骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中BMAL1-BMP2 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)從而上調(diào)BMP-2 的表達(dá)，促進(jìn)BMSCs 的成骨分化。LI M 等[20]構(gòu)建了一種負(fù)載ICA 的新型骨生物材料支架，發(fā)現(xiàn)該支架具有明顯促成骨作用，這一現(xiàn)象是通過BMP/Smad 信號(hào)通路完成的。當(dāng)在仿生磷酸鈣（BioCaP）骨替代物中負(fù)載ICA 與BMP 修復(fù)大鼠骨缺損時(shí)，BioCap + ICA + BMP-2 組的修復(fù)效果明顯好于ICA 與BMP-2 的單獨(dú)作用組[21]。LIAN F 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，ICA 可上調(diào)BMP-2 和 miR-21-5p 的表達(dá)水平，減弱鈦顆粒對(duì)成骨分化和基質(zhì)礦化抑制作用，有利于成骨。通過以上細(xì)胞和動(dòng)物層面的研究分析，可以從側(cè)面證實(shí)ICA 在成骨分化、骨形成方面的有效作用，并且能夠明確ICA 可通過調(diào)控BMP-2 的表達(dá)增強(qiáng)骨形成能力。

2 ICA 對(duì)分子信號(hào)通路的影響

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)及藥物作用機(jī)制的了解更加深入，特別是OP 領(lǐng)域。從信號(hào)通路角度闡述OP 發(fā)生發(fā)展，可為臨床治療OP 提供新靶點(diǎn)，Wnt/β-catenin、OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路在其中起重要作用。

2.1 ICA 通過Wnt/β-catenin 信號(hào)通路影響骨代謝

Nusse 等 于1982 年 首 次 發(fā) 現(xiàn)Wnt 信 號(hào) 通 路。Wnt/β-catenin 信號(hào)通路與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)維持、器官發(fā)育、多系統(tǒng)疾病發(fā)生密切相關(guān)，與骨骼的生理病理狀態(tài)聯(lián)系緊密。該通路中的因子在進(jìn)化過程中高度保守，截至目前，主要發(fā)現(xiàn)4 條主要通路，包括經(jīng)典Wnt/β-catenin 信號(hào)通路、平面細(xì)胞極性（PCP）通路、Wnt/Ca2+信號(hào)通路，此外還有Wnt5a 等非經(jīng)典Wnt 信號(hào)通路。WANG Y 等[23]發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的ICA 可通過Wnt/βcatenin 信號(hào)通路促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖。同時(shí)，ICA也可通過Wnt/β-catenin 信號(hào)通路促進(jìn)MC3T3-E1 細(xì)胞的增殖分化[24]。在ICA 的作用下，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中Wnt1 表達(dá)明顯增加，成骨分化能力加強(qiáng)[25]。ICA 也可通過增加TAZ的表達(dá)促進(jìn)BMSCs 成骨分化，Erα-Wnt/β-catenin 信號(hào)通路參與其中[26]。與熟知的正向調(diào)控作用相反，ICA 可通過Wnt/β-catenin/ERα 軸抑制硬化蛋白表達(dá)，促進(jìn)BMSCs 成骨[27]。HU J 等[28]發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路抑制劑DKK1 可以抑制ICA 對(duì)DEC1（DEC1 過表達(dá)可以促進(jìn)成骨活性）表達(dá)的促進(jìn)作用。ICA 對(duì)脂肪組織也有作用，其可通過Wnt/β-catenin 信號(hào)通路促進(jìn)人BMSCs 的成骨分化并抑制脂肪生成[29]。XIE Y 等[30]把ICA 添加入羥基磷灰石/藻酸鹽為主體的多孔復(fù)合支架中，發(fā)現(xiàn)在骨修復(fù)過程中，該支架使Wnt 通路相關(guān)基因上調(diào)，骨再生修復(fù)效果明顯好于未加入ICA 組。而且，SUN K 等[31]發(fā)現(xiàn)，ICA 可以激活Wnt 途徑對(duì)骨組織起保護(hù)作用，尤其在預(yù)防鉛過量引起的骨損傷方面。ZHANG X Y 等[32]研究表明，ICA 通過Wnt/β-catenin 增加BMP-2、骨鈣素等相關(guān)成骨標(biāo)志物的表達(dá)，加快患者骨折的愈合速度。以上研究表明，ICA 在骨形成、骨分化方面具有重要作用，并認(rèn)為ICA 可能通過Wnt/β-catenin 信號(hào)通路參與成骨過程。

2.2 ICA 通過OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路調(diào)節(jié)骨代謝

骨保護(hù)素（OPG）最早是Simonet 等在1997 年發(fā)現(xiàn)命名的，又被稱為破骨細(xì)胞抑制因子。OPG/RANK/RANKL 是調(diào)節(jié)骨代謝的經(jīng)典通道之一，其中成骨細(xì)胞（osteoblast，OB）表面的RANKL 與破骨細(xì)胞（osteoclast，OC）表面的RANK 相結(jié)合，可促進(jìn)破骨細(xì)胞分化成熟。而且RANK 與RANKL 相互結(jié)合的早期破骨細(xì)胞便已率先啟動(dòng)分化程序。OPG 正是通過與RANK 競(jìng)爭性結(jié)合RANKL，減少破骨細(xì)胞產(chǎn)生。XIE L等[33]發(fā)現(xiàn)，使用不同濃度的ICA 作用于hFOB1.19，當(dāng)ICA 濃度為30 mg/mL 時(shí)，細(xì)胞中OPG mRNA 表達(dá)量最高；將ICA 和BMP-2 分別作用于兔下頜骨骨缺損模型中，在作用8 周時(shí)發(fā)現(xiàn)二者的修復(fù)效果相當(dāng)。HE J 等[34]通過懸吊大鼠建立廢用性骨量丟失的骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可以恢復(fù)由微重力引起的OPG/RANKL 等基因下調(diào)，延緩骨量丟失。QI S 等[35]用ICA 治療糖尿病大鼠后發(fā)現(xiàn)，大鼠血清及骨組織中OPG/RANKL 比值明顯提升，說明ICA 可能對(duì)糖尿病人群的骨形成起促進(jìn)作用，減少其因疾病所致的骨丟失。SUN L J 等[36]認(rèn)為50 ng/mL ICA 是促進(jìn)人成骨細(xì)胞增殖分化的最佳作用濃度，而且這一現(xiàn)象是通過上調(diào)OPG/RANKL 的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)用600 mg/kg 的淫羊藿苷治療雙側(cè)卵巢切除后的骨折大鼠時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可以通過OPG/RANKL 信號(hào)通路促進(jìn)骨質(zhì)疏松大鼠的骨折愈合[37]。也有學(xué)者利用PharmMapper 預(yù)測(cè)ICA 治療骨質(zhì)疏松癥的潛在作用靶點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可以上調(diào)RANKL/OPG 在骨質(zhì)疏松大鼠模型中的表達(dá)[38]。由此，本文認(rèn)為ICA 可通過OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路在細(xì)胞水平促進(jìn)成骨分化，在動(dòng)物水平增加骨形成、加速骨修復(fù)，進(jìn)一步佐證了ICA 在OP 治療領(lǐng)域所起到的有利作用。

3 小結(jié)與展望

OP 是骨科醫(yī)生面臨的棘手疾病，盡管目前治療OP 的方法較多，但效果有限。中草藥是我國的瑰寶，ICA 作為治療骨科疾病的藥物使用有悠久的歷史，其在OP 治療中的作用也得到了驗(yàn)證。在細(xì)胞層面，ICA 能促進(jìn)成骨細(xì)胞、MC3T3-E1細(xì)胞的增殖以及BMSCs 的增殖、成骨分化；在動(dòng)物層面，ICA能促進(jìn)骨形成、骨修復(fù)及骨愈合；這些過程中Wnt/β-catenin、OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路起到重要作用。目前ICA 治療OP 的具體分子機(jī)制仍不明確，在分子生物學(xué)層面進(jìn)一步研究ICA 的藥理作用，可為ICA 在臨床應(yīng)用中奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)而將有助于臨床更好地治療OP，從而造?；颊摺?/p>