黃元鴻 彭顯 周學(xué)東

口腔疾病防治全國重點實驗室 國家口腔醫(yī)學(xué)中心 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓病科 成都 610041

骨碎補，又名肉碎補、石巖姜，具有療傷止痛、補腎強骨功效[1]。骨碎補主要含有黃酮類、三萜類、苯丙烷類、木脂素、酚酸等化合物[2]。根據(jù)現(xiàn)代藥理和臨床研究表明，骨碎補具有調(diào)節(jié)骨代謝和降低炎癥因子水平的作用，可以減輕骨關(guān)節(jié)炎癥、促進骨折愈合和牙齒生長[3]?？谇患膊≈?，牙周炎、正畸治療的牙移動、種植體骨結(jié)合等都與牙槽骨的骨改建過程密切相關(guān)。

因此，本文針對骨碎補在口腔骨相關(guān)疾病有關(guān)的生物學(xué)功能和研究進展作一綜述，以期對骨碎補在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用價值有更清晰和更深入的了解，為口腔疾病的治療提供便捷有效的新思路和新方法。

1 骨碎補的生物學(xué)功能

骨的功能是為肌肉收縮提供附著處及保護內(nèi)臟等重要器官。有2種細胞在骨代謝中起著關(guān)鍵的作用，一類是影響骨吸收的破骨細胞，另一類是影響骨形成的成骨細胞。成骨細胞和破骨細胞之間形成的骨平衡，對維持骨功能起到不可替代的作用。骨碎補不僅可以促進成骨細胞分化，抑制破骨細胞成熟，還能減少炎癥因子水平，抑制骨吸收，促進成骨，調(diào)節(jié)骨代謝，可用于治療骨相關(guān)疾病[4]。

1.1 促進成骨

研究表明，骨碎補具有成骨作用，可以促進骨折愈合，提高骨強度及骨密度。Chen等[5]將骨碎補聯(lián)合阿侖膦酸鹽對骨質(zhì)疏松骨折大鼠灌胃給藥后，在2周、4周和6周對骨折部位測試，發(fā)現(xiàn)骨碎補（每日90 mg·kg-1）配伍阿侖膦酸鹽灌胃可以加速骨質(zhì)疏松大鼠的骨痂形成和骨折愈合。Guo等[6]將骨碎補在骨質(zhì)疏松性骨折模型大鼠股骨骨折處穿皮給藥，并在手術(shù)后3周和6周檢測股骨的骨髓密度，發(fā)現(xiàn)大鼠骨折處有骨痂形成和新骨愈合。在右股骨部位局部應(yīng)用骨碎補（每日30 mg·kg-1）不僅提高了骨質(zhì)疏松性骨折大鼠的骨小梁骨密度，還增強了大鼠股骨干的骨強度[6]。

骨碎補促進成骨的作用可能與骨形態(tài)發(fā)生蛋白質(zhì)（bone morphogenetic protein，BMP）/Smad蛋白（contraction of Sma and Mad，Smad）信號通路、Wnt蛋白質(zhì)（contraction of “Wingless” and“Ⅰnt”，Wnt）/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）信號通路、磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidyl inositol 3 kinase，PⅠ3K）/蛋白激酶（protein kinase B，AKT）信號通路、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）信號通路和Notch信號通路促進成骨細胞的增殖和分化有關(guān)。Sun等[7-8]使用不同濃度骨碎補灌胃治療骨折模型大鼠，12周后進行檢測，發(fā)現(xiàn)骨碎補通過BMP/Smad信號通路提高了大鼠骨形態(tài)發(fā)生蛋白質(zhì)（bone morphogenetic protein，BMP）-2、Smad1、Smad4、runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2 （runt-related transcription factor 2，RUNX2）、成骨相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和缺氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HⅠF-1）的表達。蘇木精-伊紅（hematoxylin and eosin，HE）染色和Masson染色以及骨髓基質(zhì)細胞（bone marrow stromal cell，BMSC） 體外堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）水平的結(jié)果也證明了骨碎補的上述作用，且血管造影成像表明骨缺陷區(qū)域的新血管生成，促進新骨基質(zhì)的形成及礦化。含有骨碎補（50 μg·mL-1）的成骨培養(yǎng)基培養(yǎng)BMSC，發(fā)現(xiàn)BMSC的ALP活性、鈣沉積水平和茜素紅染色程度呈現(xiàn)劑量依賴性增加[9]，同時降低了過氧化物酶體增殖物激活受體γ2水平。此外，Notch信號抑制劑逆轉(zhuǎn)了骨碎補對BMSC的影響，表明骨碎補可能通過Notch信號通路發(fā)揮成骨作用。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)骨碎補處理后，大鼠成骨細胞的RUNX2、骨橋蛋白（osteopontin，OPN）、ALP、骨鈣素（osteocalcin，OCN）、骨保護素（osteoprotegerin，OPG）、PⅠ3K、AKT、ERK1/2等成骨相關(guān)因子表達增加[10]，說明骨碎補可能通過PⅠ3K/AKT、ERK1/2信號通路加速細胞周期，發(fā)揮促進成骨細胞增殖和成骨活性的作用。研究發(fā)現(xiàn)骨碎補總黃酮可促進小鼠胚胎成骨細胞前體細胞（mouse embryonic osteoblast precursor cells，MC3T3-E1）細胞中β-catenin、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5（low-density lipoprotein receptor-related protein 5，LRP5）、RUNX2表達，而阻斷Wnt/βcatenin 信號通路會抑制上述β-catenin、LRP5、RUNX2的表達[11-12]。除了直接促進成骨細胞的增殖分化之外，骨碎補還被發(fā)現(xiàn)可以通過VEGF信號通路增加骨缺損區(qū)域的新血管形成，間接促進成骨。

1.2 抑制破骨

骨碎補抑制破骨作用可能與雌激素通路、OPG/核因子-κB受體活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK）/核因子-κB受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）信號通路和Wnt3a蛋白/β-catenin信號通路有關(guān)，可以抑制破骨細胞活性，減少骨質(zhì)流失，維持骨密度。研究[13]發(fā)現(xiàn)骨碎補（每日225 mg·kg-1）通過雌激素受體依賴性途徑可以增強股骨力學(xué)強度和防止骨小梁微結(jié)構(gòu)惡化，減少骨質(zhì)流失。骨碎補可以通過協(xié)同增強1α，25-二羥基維生素D3在體外促進成骨細胞分泌骨蛋白，并影響破骨細胞的產(chǎn)生，減少骨質(zhì)流失[14]。骨碎補（每日135 mg·kg-1）通過增加骨缺損大鼠RUNX2、OPG和OCN的表達，降低破骨細胞的RANKL 水平，抑制破骨細胞分化，從而激活OPG/RANK/RANKL信號通路，促進新骨形成[15]。骨碎補結(jié)合碳酸鈣灌胃可激活卵巢切除大鼠的Wnt3a/β-catenin信號通路，增加Wnt3a、β-catenin和磷酸化β-連環(huán)蛋白抗原的表達[16]。不僅能修復(fù)股骨的骨小梁，還能防止骨組織中膠原纖維的減少，促進新骨及軟骨組織的再生，減少骨質(zhì)流失。

1.3 抗炎

研究表明，骨碎補125~600 μg·mL-1能通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、PⅠ3K/AKT和核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）信號通路，降低炎癥軟骨細胞炎癥因子分泌水平，降低骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）大鼠的膝關(guān)節(jié)腫脹程度，減輕軟骨組織結(jié)構(gòu)損傷和侵蝕，在骨關(guān)節(jié)炎過程中發(fā)揮抗炎作用。Chen等[17]發(fā)現(xiàn)骨碎補（600 μg·mL-1）可以增加骨關(guān)節(jié)炎大鼠中基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP） -1、MMP-3和MMP-13水平，降低金屬蛋白酶組織抑制因子-4的表達，減輕OA大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨組織的病理改變。此外，骨碎補（2.5 mg·mL-1）可以降低骨關(guān)節(jié)炎大鼠細胞中缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor，HⅠF）-1α上游的炎癥因子白細胞介素（interleukin，ⅠL）-6、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α水平，并抑制PⅠ3K/AKT、NF-κB、ⅠL-17和TNF通路的活化[18]，說明骨碎補對OA的治療機制可能與PⅠ3K/AKT、NF-κB途徑密切相關(guān)。骨碎補（125 μg·mL-1）通過抑制骨關(guān)節(jié)炎大鼠MAPK、PⅠ3K/AKT和NF-κB信號通路的異?；罨抡{(diào)TNF-α水平，可以抑制成纖維細胞樣滑膜細胞的炎癥反應(yīng)、關(guān)節(jié)腫脹和滑膜異常[19]。骨碎補配伍淫羊藿可以減少OA大鼠軟骨組織中MAPK信號通路的p38 MAPK、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的磷酸化水平，并降低炎癥因子ⅠL-1β、ⅠL-6和TNF-α水平[20]。

2 骨碎補用于治療口腔骨相關(guān)疾病

骨碎補因其良好的調(diào)節(jié)骨代謝及抗炎的作用，近年來逐漸被用于口腔骨相關(guān)疾病的治療，在牙周炎導(dǎo)致的骨吸收、加速正畸牙移動及促進種植體表面骨結(jié)合方面均取得了一定的效果。

2.1 治療牙周炎

牙周炎是由牙菌斑生物膜引起的牙周支持組織慢性感染性疾病。主要表現(xiàn)為牙周支持組織的破壞，如炎癥、附著喪失和牙槽骨吸收，最終導(dǎo)致牙齒松動脫落[21]。骨碎補（100 μg·mL-1）不僅可以提高牙周膜細胞的增殖及成骨分化潛能[22]及牙周韌帶細胞的增殖活性[23]，還可以促進根分叉病變的牙槽骨再生[24]，減少牙槽骨吸收。作為牙周炎輔助藥物，骨碎補可以改善牙周炎牙槽骨的骨代謝[25]，減輕炎癥相關(guān)因子水平，減輕牙周組織炎癥反應(yīng)[26-27]。骨碎補可通過Hedgehog信號通路促進人牙周膜干細胞的成骨分化，增加其 ALP、OCN和RUNX2等成骨相關(guān)基因的表達[22]。而加入Hedgehog通道抑制劑后，牙周膜干細胞的成骨相關(guān)基因和蛋白的表達量均降低[22]。骨碎補作用于玉米蛋白支架上的牙周韌帶細胞（periodontal ligament cells，PDLC） 后，在掃描電子顯微鏡下PDLC表現(xiàn)出完全拉伸和旺盛生長，說明骨碎補可以提高牙周韌帶細胞的增殖活性[23]。也有研究表明，骨碎補局部用藥可促進根分叉病變處牙槽骨的再生。Afifi等[24]用骨碎補治療實驗犬的根分叉病變，在4周和8周時對前磨牙進行處理并評估治療結(jié)果，發(fā)現(xiàn)成骨細胞數(shù)量、骨基質(zhì)中膠原蛋白的百分比和ALP表達水平均明顯升高。作為牙周治療的補充藥物，骨碎補不僅能減少破骨細胞數(shù)量，還能在牙根部形成新生骨基質(zhì)，從而減少牙槽骨吸收[25]。骨碎補（每日240 mg·kg-1）灌胃可降低牙周炎大鼠齦溝液骨鈣素水平，增加牙槽骨骨密度，對大鼠牙周炎具有一定治療作用[26]。還能改善患者牙周指數(shù)，降低患者齦溝液中的TNF-α和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）水平，減輕牙周炎癥反應(yīng)[27]。

骨碎補不僅能減輕牙周炎癥反應(yīng)，還能提高牙周膜細胞增殖和成骨分化潛能，促進牙周炎骨再生，有做為牙周治療輔助藥物的發(fā)展?jié)摿?。但上述研究多局限在體外研究和動物研究，尚缺乏臨床研究的證據(jù)。骨碎補對牙周炎致病菌的影響尚不明確，仍然需要更多、更深入的研究。骨碎補治療牙周炎的臨床研究和對牙周致病微生物的影響可作為未來的研究方向，為骨碎補在牙周炎的治療提供更進一步的臨床證據(jù)。

2.2 加速正畸治療

正畸治療是一個耗時的過程，通常需要2~3年，有較高的并發(fā)癥風(fēng)險，可能對患者產(chǎn)生不良影響[28]。如何在對牙周膜、牙槽骨以及牙髓無不可逆性損傷的條件下加快牙移動速度、縮短正畸治療時間，一直是國內(nèi)外正畸學(xué)者關(guān)注的熱點[29]。正畸治療過程中，正畸力作用于牙引發(fā)的牙周組織上顯著的壓力和張力可誘導(dǎo)骨代謝相關(guān)的信號通路和蛋白，如OPG/RANK/RANKL信號通路、OPN、骨涎蛋白、成骨體等[30]，刺激牙周支持組織炎癥性骨重塑，是牙槽骨改建和牙移動的必要條件[31]。研究發(fā)現(xiàn)骨碎補（每日0.9 g·kg-1）灌胃能降低牙周炎正畸大鼠牙移動保持階段的RANKL表達，促進牙槽骨成骨和牙周膜穩(wěn)定及改建，對正畸牙槽骨改建和牙移動加速起到重要作用，從而縮短正畸治療時間[32-33]。采用骨碎補（每日6 g·kg-1）對正畸模型大鼠灌胃后，第7、14、21、28天測量上頜第一磨牙的運動距離和牙槽骨密度改變，發(fā)現(xiàn)骨碎補可以增加正畸模型大鼠牙齒運動距離并減緩牙槽骨密度降低[34]。骨碎補（每日6 g·kg-1）灌胃及弓絲加力作為局部因素可加快大鼠上頜第一磨牙近中移動的速度[35]，為進一步將中藥材應(yīng)用于加快正畸牙移動提供了初步的實驗基礎(chǔ)和理論參考。

骨碎補可以改善正畸治療大鼠的骨代謝，并維持正畸牙移動過程中牙周膜的穩(wěn)定，加速正畸治療牙移動。目前研究表明骨碎補可能通過OPG/RANK/RANKL信號通路在正畸治療發(fā)揮調(diào)節(jié)骨代謝作用，但具體作用機制尚不明確。正畸過程中骨碎補的抗炎和促進新血管形成的作用影響，也需要進一步深入研究。

2.3 促進種植體骨結(jié)合

口腔種植體修復(fù)技術(shù)是在骨內(nèi)種植體的基樁上安裝義齒，為牙列的缺損、缺失的修復(fù)提供了一個極佳的選擇，目前是備受患者青睞的修復(fù)缺牙方式[36]。骨碎補可以促進人成骨細胞或人骨髓基質(zhì)干細胞的生長，作為種植體表面改性后的涂層，能促進種植體與周圍牙槽骨的骨結(jié)合，輔助種植體成活[37]。李德超等[38]研究發(fā)現(xiàn)，通過先噴砂酸蝕（sand blasting and acid etched，SLA）、微弧氧化（micro-arc oxidation，MAO）技術(shù)對鈦合金種植體表面處理后，再浸泡骨碎補形成的復(fù)合藥物涂層，可以促進成骨細胞增殖，使骨結(jié)合作用有所提高。彭書浩等[39]將鈦植體材料表面微弧氧化后形成多孔涂層，以植酸為載體將12.5 g·L-1骨碎補附著于多孔層中，在模擬體液浸泡后表面有羥磷灰石（hydroxyapatite，HA）生成，且自腐蝕電位降低，說明骨碎補復(fù)合涂層能增加植體表面的耐腐蝕性、結(jié)合力和生物結(jié)合功能。王樹琪等[40]觀察到50 g·L-1的復(fù)合涂層表面變得平整光滑，有較好的潤濕性，且經(jīng)過模擬體液浸泡后發(fā)現(xiàn)涂層表面長出大量的類羥磷灰石，說明鈦合金MAO-植酸/骨碎補-生物復(fù)合涂層具有較好的生物活性。

作為生物復(fù)合涂層，骨碎補可以提高鈦表面的材料生物性能，不僅能減輕鈦植體植入初期牙槽骨的炎癥反應(yīng)，減少種植體周圍炎的產(chǎn)生，還能促進植體表面細胞成骨分化并提高骨結(jié)合率，增加其作為種植體涂層材料的可行性[39-40]。但上述研究多為體外實驗，目前尚缺乏相關(guān)的體內(nèi)實驗，可作為未來的研究方向進一步深入。

3 總結(jié)與展望

骨碎補可能通過BMP/Smad信號通路和Wnt/βcatenin 信號通路，促進成骨分化，通過OPG/RANK/RANKL信號通路和雌激素信號通路抑制破骨細胞成熟，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)骨代謝，促進骨愈合的作用。此外，還能通過MAPK信號通路、NF-κB和PⅠ3K/AKT信號通路緩解骨關(guān)節(jié)炎的炎癥反應(yīng)、關(guān)節(jié)腫脹和滑膜異常，并減少軟骨組織結(jié)構(gòu)損傷和侵蝕。

因其優(yōu)良的生物學(xué)功能及調(diào)節(jié)骨代謝中成骨相關(guān)通路的作用，近年來，骨碎補還被發(fā)現(xiàn)具有治療口腔骨相關(guān)疾病的潛力。首先，骨碎補不僅可減輕牙周炎癥反應(yīng)，促進牙槽骨再生，還可維持牙槽骨密度水平和正畸牙移動過程中牙周膜的穩(wěn)定，加速正畸牙移動。而作為一種生物復(fù)合涂層，骨碎補還可減輕植體植入初期牙槽骨的炎癥反應(yīng)，促進種植體表面細胞的成骨分化及提高骨結(jié)合率。但目前的研究多局限在體外研究和動物研究，尚缺乏臨床研究的證據(jù)。其次，目前骨碎補的治療多為灌胃給藥，這種方式存在藥物吸收效果不穩(wěn)定、起效慢等缺點，后續(xù)研究可以考慮對給藥方式進行改進，采用局部用藥，以更符合口腔臨床應(yīng)用的特點和實際。除此之外，骨碎補調(diào)節(jié)骨代謝及炎癥的機制尚不明確，仍需要更多的研究進行深入探索和證實。最后，目前尚無骨碎補在其他口腔骨相關(guān)疾病的治療的相關(guān)報道，如牙齒脫礦[41]、牙髓炎[42]、根尖炎[43]、頜骨囊腫[44]等。這些疾病的發(fā)生發(fā)展與治療都與骨代謝或炎癥密切相關(guān)，后續(xù)研究可以綜合考慮骨碎補的生物學(xué)功能，明確研究方向，為骨碎補應(yīng)用于口腔骨相關(guān)疾病的治療提供新思路。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。