趙東峰,舒 冰,唐德志,張 巖,趙永見,李晨光,王 強,梁倩倩,崔學軍,楊燕萍,徐 浩,施 杞,王擁軍,4**
(1.上海中醫藥大學附屬龍華醫院 上海 200032;2.上海中醫藥大學脊柱病研究所 上海 200032;3.教育部筋骨理論與治法重點實驗室 上海 200032;4.上海中醫藥大學康復醫學院 上海 200032)
原發性骨質疏松癥(Primary osteoporosis,POP)臨床表現為骨痛、腰背痛和駝背等癥狀[1]。由于患者骨骼系統的脆性增加,輕微外力作用下輕易造成骨折,對健康造成威脅。全球目前約有2億患者,美國、歐洲和日本大約有7 500萬人罹患此病[2]。隨著老年社會的到來,中國POP的發病率也逐漸升高。在60-64歲婦女人群,POP發生率為53.8%,而在65-69歲人群發生率達到70%,患者并發癥骨折的發生率分別為27.5%和32.6%[3],對患者和家人造成巨大的危害。因此,針對POP治療開發更加安全有效、價格低廉的藥物成為未來應對POP的重要策略。
補腎益精法是中醫藥治療POP的重要法則,前期臨床實踐和基礎研究[4,5]發現,腎主導人體骨的生長、發育、強勁、衰弱,尤其是骨與人體腎精盛衰的關系密切。《黃帝內經·素問》:“腎主骨,生髓”、“腎,其充在骨”。《醫精經義·中卷》曰“骨內有髓、骨者髓所生……腎藏精、精生髓,故骨者,腎之所合也”,強調腎精決定人體骨骼的狀態。根據中醫治療POP病癥結合的原則,辨證論治也存在溫腎陽、滋腎陰治法的區別[6,7],臨床根據腎陰虛、腎陽虛癥狀的區別和側重,治療時分別應用滋腎陰和溫腎陽法給予施治。
本項目組通過大樣本臨床流行病學調查,驗證了病證結合防治POP分子流行病學規律。在國家“973”計劃項目、國家教育部“創新團隊”計劃項目、國家科技部重點領域“創新團隊”計劃項目等大力支持下,完成了中國華東、華北、東南、東北、西北城市人口地區完成6 447例POP“證病結合”臨床流行病學調查,證明POP患者多出現倦怠乏力、骨骼疼痛、腰膝酸軟、畏寒肢冷、下肢抽筋、齒搖發脫等“腎精虧虛”表現,且頻次較高,約占83%,其中“腎陽虛證”34%,“腎陰虛證”49%,上述研究明確了“腎精虧虛”是POP主要證候[8]。
“病癥結合”是治療POP重要策略,滋腎陰和溫腎陽法則是體現“腎精虧虛”和“病癥結合”的法則的重要體現[5]。在此研究基礎上,本項目組通過分析施杞教授治療POP的2 646張處方,創制出新型制劑滋腎陰顆粒和溫腎陽顆粒,臨床取得較好的效果。下文將從病證結合防治POP臨床試驗研究驗證、病證結合防治POP基礎實驗研究、病證結合防治POP的中醫理論綜合分析等方面進行描述。
上海中醫藥大學附屬龍華醫院骨傷科團隊設計了滋腎陰、溫腎陽顆粒治療POP的多中心、雙盲、安慰劑對照結合中醫證型設計的隨機對照研究[9]。研究中POP患者來源于四個中心(上海中醫藥大學附屬龍華醫院、復旦大學附屬華東醫院、上海市楊浦區中心醫院、西安市紅十字會醫院4個中心,時間:2011.02-2012.04)的POP患者。中醫辨證屬腎虛的患者200例,患者隨機化分組法先進行中心分層,然后進行中醫證型分層,滋腎陰顆粒試驗組和安慰劑對照組各50例,溫腎陽顆粒試驗組與安慰劑對照組分別為50例,共計200例,比例分配1∶1,試驗組和對照組各100例。觀察指標包括骨密度、疼痛(Visual Analogue Scale)VAS評分、中醫證候積分、ECOS-16生活質量問卷及安全性指標。時間點為治療前、治療3月、治療6月、停藥3個月和停藥6個月。
研究結果發現與安慰劑比較,滋腎陰顆粒治療6月可顯著增加腰椎骨密度(P<0.05),增加幅度為4.1%。停藥后隨訪6月還可增加腰椎骨密度,增加幅度為4.7%;與安慰劑比較,溫腎陽顆粒治療后可顯著降低疼痛程度VAS評分而改善疼痛(P<0.05),明顯改善中醫證候,并能顯著降低ECOS-16評分而改善生活質量(P<0.05)。且整個研究過程中沒有發現嚴重不良反應。該研究證明滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒是一種有效、安全的POP治療方法,可以顯著提高POP腰椎骨密度,減輕疼痛,改善中醫證候,提高患者生活質量。同時,證明滋腎陰顆粒能明顯提高患者腰椎骨密度,改善腎陰虛證候;溫腎陽方能明顯改善腎陽虛證候和生活質量。
蛇床子、女貞子分別是滋腎陰顆粒和溫腎陽顆粒的主要藥物(君藥),分別具有滋補肝腎陰和溫腎壯陽的作用,其中兩者的中藥配伍目的是達到“陰中求陽”、“陽中求陰”的效果[10]。藥對是中醫臨床遣藥組方最基本的配伍形式,藥對的合理組方能起到增效減毒的作用。滋腎陰顆粒和溫腎陽顆粒配伍和組方中蘊含藥對的內涵。因此,藥物研制過程中分別用女貞子(滋腎陰顆粒)、蛇床子(溫腎陽顆粒)藥對進行相關的基礎研究。
按照藥劑量的差異,設置3組,分別體現陽中求陰、陰陽并調和陰中求陽等3個差異,分別設置為A組:蛇床子12 g、女貞子6 g(陽中求陰),B組:蛇床子9 g、女貞子9 g(陰陽平衡),C組:蛇床子6 g、女貞子12 g(陰中求陽)。上述藥對灌胃干預去卵巢誘導的POP小鼠模型。結果顯示蛇床子-女貞子藥對能夠緩解去卵巢小鼠腰椎骨量丟失,同時改善改善骨小梁結構。隨后應用有效組分進行細胞水平的機制研究。分別應用小鼠的原代間充質干細胞和造血干細胞,證明溫腎陽、滋腎陰顆粒中藥物有效組分蛇床子素(蛇床子)、女貞苷(女貞子)分別調節Wnt/β-catenin通路,促進OPG表達,抑制破骨細胞形成。同時,蛇床子素能夠刺激成骨細胞的分化[11,12]。
滋腎陰顆粒和溫腎陽顆粒有效組分研究對闡述藥物在分子水平的作用具有重要意義。團隊應用滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒有效組分建立了“中藥防治骨質疏松癥體外篩選系統”以及“補腎益精中藥有效組分庫”。篩選出補腎益精中藥及有效組分骨碎補總黃酮、淫羊藿苷、補骨脂素、蛇床子素能夠顯著增加成骨細胞中骨發生形態蛋白的表達[13-18]。利用Wnt/β-Catenin、BMP2/4/7、OPG基因敲除小鼠和去卵巢大鼠模型,建立了“補腎益精中藥防治骨質疏松癥體內篩選系統”。證明了溫腎陽、滋腎陰顆粒及其有效組分[13-18],如骨碎補總黃酮、淫羊藿苷、補骨脂素、蛇床子素、齊墩果酸能夠促進骨生成,增加骨量。另一個方面,通過抑制骨吸收而抑制骨丟失。
基礎實驗研究上,通過選擇典型的信號途徑為研究切入點,闡明補滋腎陰顆粒和溫腎陽顆粒調控骨代謝的分子機制。滋腎陰顆粒和溫腎陽顆粒中藥及有效組分通過系統調控Wnt/β-Catenin和RANKL/RANK/OPG信號通路的表達,分別調控骨生成和骨吸收的平衡,發揮“系統調節骨代謝平衡”的作用。具體而言,明確了溫腎陽顆粒和滋腎陰顆粒通過上調Wnt/β-Catenin信號通路,促進骨髓間充干細胞成骨分化,促進骨生成;同時,可以間接調節RANKL/RANK/OPG信號軸活性從而調控造血干細胞向破骨細胞分化,抑制骨吸收[13-17],其中淫羊藿苷、骨碎補總黃酮上調β-Catenin信號通路,補骨脂素上調BMP信號通路。蛇床子素上調成骨細胞中β-Catenin信號轉導通路,抑制RANK相關信號通路的活性[18]。

圖1 “病證結合、調和腎陰腎陽”理論指導下滋腎顆粒和溫腎陽顆粒防治原發性骨質疏松癥的新藥創制流程
滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒分別體現補腎益精法中“陽中求陰”和“陰中求陽”的法則,其作用體現出陰陽并調的生理作用。具體而言,在骨骼系統,分別刺激骨生成和抑制骨吸收;在細胞水平[19],分別發揮刺激成骨細胞的分化和功能,另外系統調控作用是抑制破骨細胞的功能;整體而言,其機制類似于恢復人體的陰陽動態的平衡;對于POP患者而言,就是在骨重建內恢復成骨細胞和破骨細胞的平衡[10]。
在刺激成骨細胞分化的骨生成方面,滋腎陰顆粒和溫腎陽顆粒能夠刺激對間充干細胞誘導的成骨細胞的分化,其分子機制與其能夠調控Notch信號途徑的表達有關[20]。分別調控間骨髓充質干細向成骨細胞的分化,同時促進去分泌骨生成相關因子的表達。滋腎陰顆粒和溫腎陽顆粒對破骨細胞的調控主要體現在3個方面:其一,補腎中藥調控破骨細胞的分化和生成;其二,補腎中藥能夠抑制破骨細胞的骨吸收功能;其三,補腎中藥能夠維持骨吸收和骨生成之間的平衡,維持骨穩態。綜合目前研究發現,滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒能夠調控骨生成和骨吸收之間的平衡,臨床治療能夠增加POP患者的骨密度和改善患者癥狀。
滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒的藥物研制是中醫基礎理論、辨證論治、臨床流行病學和分子生物學等學科綜合努力的成果,體現臨床轉化的轉化醫學思想。兩者的開發分別從中辨證論治和病癥結合指導,從臨床流行病學調查、辨證論治、臨床RCT驗證、疾病動物模型、藥對研究驗證和有效組分分子機制研究。研究模型涉及臨床患者(中醫理論指導)、動物模型、骨骼系統、多能干細胞、骨細胞等水平,全面驗證藥物的作用機制,是臨床與基礎研究比較成功的研究案例(見圖1)。綜合前期研究,滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒的開發從四個方面的進行闡述:病證結合防治POP分子流行病學規律;病證結合防治POP臨床試驗研究驗證;病證結合防治POP基礎實驗研究機制病證結合防治POP;中醫理論綜合分析。其研究的優勢在于將中醫理論和臨床結合起來,發現中醫藥治療POP的系統調控作用。在揭示滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒治療POP機制的同時,也闡明中醫藥系統調控骨骼系統的特征。
中醫學認為人體的陰陽平衡是維持健康的因素,中醫藥作用于人體的機制在于恢復人體的穩態。促使人體亢奮的功能得到抑制,而低下的更能得到提升。對于POP而言,破骨細胞主導的骨吸收超過成骨細胞所主導的骨生成是其基本病理改變[20]。因此,藥物能夠抑制骨吸收或者刺激骨生成均能夠用來治療POP[22,23]。目前為止,臨床的藥物大多抑制骨吸收或者刺激骨生成,而能夠同時調控骨吸收和骨生成的藥物相對缺少。按照POP的基本病理改變,滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒能夠發揮系統調控的作用,既能夠增加骨生成,也能夠抑制骨吸收,理論而言能夠增強臨床治療POP的效果;另外滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒的優勢是降低副作用,因為大多數通過抑制骨吸收治療POP的藥物存在各種各樣的副作用[24,25]。因此,滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒治療POP的優勢在于系統調控,同時其優勢在于副作用較小。
但是,滋腎陰顆粒、溫腎陽顆粒藥物研究還需要解決下面的問題:一、溫腎陽和滋腎陰顆粒均能夠治療POP,兩者存在共同之處,但是兩者有無差別?差別體現在何處?二、溫腎陽和滋腎陰顆粒均能夠刺激骨生成、抑制骨吸收,發揮系統調控作用,但是兩者差異能否在刺激骨生成、抑制骨吸收的體現出來?為何中醫又強調滋腎陰和溫腎陽的區別?三、兩者對成骨細胞和破骨細胞作用有無差異?這能否是溫腎陽和滋腎陰差異的物質基礎?雖然,前期研究我們發現溫腎陽顆粒改善POP患者癥狀突出,如疼痛和生活質量。而滋腎陰顆粒延緩骨丟失癥狀明顯,如骨密度,但是這些區別是否真正的存在,還需要在未來的藥物機制研究、藥理學和臨床研究中加以驗證。因此,后續研究要尋找兩者的共同之處,同時要尋找兩者差異之處,并闡述其共性和個性的機制。
1 Riggs B L,Khosla S,Melton L J.A unitary model for involution osteopo?rosis:estrogen deficiency causes both type I and type II osteoporosis in postmenopausal women and contributes to bone loss in aging men.J.Bone Miner Res,1998,13:763-773.
2 Feng X,McDonald J M.Disorders of bone remodeling.Annu Rev Pathol,2011,6:121-45.
3 Anonymous.Osteoporosis prevention,diagnosis and therapy.NIH Con?sens Statement,2000,17(1):1-45.
4 謝可永,趙光復,吳誠德.補腎益精法治療骨質疏松癥的臨床觀察.中醫雜志,1986,6:22-23.
5 Shu B,Shi Q,Wang Y J.Shen-tonifying principle for primary osteoporo?sis:to treat both the disease and the Chinese medicine syndrome.Chin J Integr Med,2015,21(9):656-61.
6 施杞工作室編著.施杞學術經驗擷英.上海:上海中醫藥大學出版社,2010.
7 王擁軍,吳弢主編.海派中醫傷科系列叢書·石氏傷科施杞臨證經驗集萃.北京:科技出版社,2016.
8 王擁軍,謝雁鳴,王永炎,等.補腎益精法防治原發性骨質疏松癥的療效機制和推廣應用.中國科技獎勵雜志,2015,6:66-67.
9 Yang F,Tang D Z,Cui X J,et al.Classic yin and yang tonic formula for osteopenia:study protocol for a randomized controlled trial.Trials,2011,12(1):187.
10 Zhao D F,Zhao Y J,Wang C L,et al.New insights into molecular basis of kidney governing bone theory.World J Tradit Chin Med,2015,1(3):40-46
11 Tang D Z,Hou W,Zhou Q,et al.Osthole stimulates osteoblast differenti?ation and bone formation by activation of β-catenin-BMP Signaling.J Bone Miner Res,2010,25(6):1234-1245.
12 Bian Q,Liu S F,Huang J H,et al.Oleanolic acid exerts an osteoprotec?tive effect in ovariectomy-induced osteoporotic rats and stimulates the osteoblastic differentiation of bone mesenchymal stem cells in vitro.Menopause,2012,19(2):225-233.
13 Wang M,Tang D,Shu B,et al.Conditional activation of β-catenin sig?naling leads to severe defects in intervertebral disc tissue.Arthritis Rheum,2012,64(8):2611-2623.
14 Li X F,Xu H,Zhao Y J,et al.Icariin Augments Bone Formation and Re?verses the Phenotypes of Osteoprotegerin-Deficient Mice through the Activation of Wnt/β-Catenin-BMP Signaling.Evid-Based Compl Alt Med,2013,2013(9):652317.
15 Yang Z,Huang J H,Liu S F,et al.The osteoprotective effect of psoralen in ovariectomy-induced osteoporotic rats via stimulating the osteoblas?tic differentiation from bone mesenchymal stem cells.Menopause,2011,19(10):1040-1048.
16 Tang D Z,Yang F,Yang Z,et al.Psoralen Stimulates Osteoblast Differ?entiation through Activation of BMP Signaling.Biochem Bioph Res Co,2011,405(2):256-261.
17 Tang D Z,Hou W,Zhou Q,et al.Osthole stimulates osteoblast differenti?ation and bone formation by activation of β-catenin-BMP Signaling.J Bone Miner Res,2010,25(6):1234-1245.
18 Tang D Z,Yang Z,Cheng S,et al.Osthole inhibits osteoclast formation through activation of β-Catenin-OPG signaling.Bone,2010,47(Suppl 3):S369.
19 Zhao D F,Wang C L,Zhao Y J,et al.From Osteoblast to Osteoclast:New Insight of Yin-Yang Theory in Bone Remodeling.World J Tradit Chin M,2015,1(2):50-55.
20 Shu B,Zhao Y,Wang Y,et al.Oleanolic Acid Enhances Mesenchymal Stromal Cell Osteogenic Potential by Inhibition of Notch Signaling.Sci rep,2017,7(1):7002.
21 Stefanick M L:Estrogens and progestins:background and history,trends in use,and guidelines and regimens approved by the US Food and Drug Administration.Am J Med,2005;118 Suppl 12B(12):64-73.
22 Miller P D.Bisphosphonates:pharmacology and use in the treatment of osteoporosis.Osteoporosis,2008,56(6):1725-1742.
23 Gruber H E,Ivey J L,Baylink D J,et al.Long-term calcitonin therapy in postmenopausal osteoporosis.Metabolism,1984;33(4):295-303.
24 Stepan J J,Alenfeld F,Boivin G,et al.Pharmacological effects of action of antiresorptive therapies of postmenopausal osteoporosis.Source Endo?crine Regulations,2003;37(4):225–238.
25 Neer R M,Arnaud C D,Zanchetta J R,et al.Effect of parathyroid hor?mone(1-34)on fractures and bone mineral density in postmenopausal women with osteoporosis.N Engl J Med,2001,344(19):1434-1441.