植物雌激素防治絕經后骨質疏松癥的研究進展

王琦，李長興，代冬芳

(青海大學醫學院，青海 西寧 810006)

絕經后骨質疏松癥(postmenopausal osteoporosis，PMOP)與卵巢功能衰老、減退有關，雌激素缺乏所致成骨細胞減少、破骨細胞增加，骨吸收量大于骨沉積量，骨密度(bone mineral density，BMD)顯著下降，骨脆性增加[1-2]。植物雌激素(phytoestrogen，PE)化學結構與雌二醇(estradiol，E2)相似，根據化合物單體結構可分為查耳酮類、異黃酮類、木脂素類和茋類等幾大類。目前臨床常用的雌激素替代法雖有一定療效，但也有一定局限性和副作用。近年來，PE是研究熱點，有望成為一種更好的激素替代治療藥物。

1 PE特點

1.1 生物利用度PE由腸道細菌代謝與吸收，主要由腸道微生物菌群將攝入體內的PE降解代謝。食物中的PE與糖基共軛結合以糖苷的形式存在，無生物活性，一旦攝入體內，異黃酮的糖苷可被腸道細胞的β-葡萄糖苷酶水解，并產生相應的有生物活性的苷元[3]，只有苷元形式的異黃酮才能被腸道吸收。大豆苷元可進一步代謝為S-雌馬酚，其對激素相關疾病、心血管疾病、抗氧化應激、腫瘤疾病，以及骨質疏松癥等均有潛在調節作用[4-5]。由于個體差異，每個人對大豆苷元的代謝能力不同，西方人中只有約30%的個體能將大豆苷元轉化為S-雌馬酚[6]，而亞洲地區及其他素食比例高的群體，S-雌馬酚產生率可達60%[7]。因此，進食PE能否減少絕經相關癥狀、骨質疏松等出現風險，可能與人體能否將大豆苷元代謝為S-雌馬酚有關。

1.2 主要藥理活性在哺乳動物中，雌激素作用主要由兩種不同的雌激素受體(estrogen receptor，ER)ERα和ERβ介導，其各具有獨特的結構和功能，參與調節不同的生物過程[8]。PE與ERα、ERβ均可結合，ER亞型由兩個不同基因產生，并有部分不同的表達模式，其活性受到一系列天然配體和合成配體的調節，其中一些配體可表現為激動或拮抗效應。雌激素的靶器官分布廣泛，包括下丘腦、垂體、骨組織、子宮、乳腺及肺等。PE與ER的結合在不同靶組織及不同生理狀態下可發揮雙向效應，故雌激素的結合情況取決于其受體亞型的分布。

2 PE對骨質疏松的影響

PMOP是由于絕經后婦女體內雌激素水平急劇下降，骨組織雌激素受體表達水平下降，骨吸收和骨形成不平衡，骨量減少。外源性雌激素替代療法雖療效較好，但會增加雌激素敏感組織的癌癥風險[9]。很多報道提示PE有防治骨質疏松的作用。

2.1 動物實驗維甲酸作為維生素A的衍生物和抗腫瘤藥物，可激活破骨細胞，促進骨吸收，通過維甲酸誘導SD大鼠發生骨質疏松，聯合應用葛根素和丹參酮，發現成骨細胞增殖及表達增加，提示維甲酸對骨組織起到了修復作用[10]。異黃酮可促進成骨細胞合成蛋白，增加骨組織中鈣和磷的含量，改善骨的固結和密度[11]。三七三醇皂苷可通過促進成骨細胞的分化、礦化及凋亡等促進骨的形成，發揮骨保護作用，雌激素受體阻斷劑可阻斷成骨細胞的分化，表明三七三醇皂苷發揮抗骨質疏松作用，可能是其作用于成骨細胞的雌激素受體[12]。另有研究顯示，給予SD大鼠成骨細胞不同濃度的人參皂苷Rb1，其對成骨細胞的增殖、分化及破骨細胞的分化有顯著影響[13]。

2.2 臨床研究孫玉敏等[14]研究表明，葛根素能提高成骨細胞增殖活性。張新容等[15]將126例圍絕經期骨質疏松癥患者納入研究，對照組和觀察組分別接受碳酸鈣(鈣爾奇)及碳酸鈣聯合PE治療，結果顯示PE能有效調節患者內分泌系統功能，提高患者骨密度。Vincenzo等[16]讓121例PMOP婦女補充金雀異黃酮和維生素D，其中62人每天服用54 mg金雀異黃素，59人服用安慰劑，觀察患者骨密度，金雀異黃素治療組只有18例(29%)患者骨質疏松，表明長期攝入異黃酮對骨骼健康有積極作用，并支持異黃酮苷元治療PMOP的效用。以上研究均提示PE對防治骨質疏松有一定益處。Levis等[17]對283例45～60歲絕經5 a后無骨質疏松的婦女進行隨機分組研究，受試者每天服用200 mg大豆異黃酮連續2 a，結果顯示大豆異黃酮對骨有顯著益處，但對絕經后婦女應用大豆異黃酮，純化的大豆異黃酮并不能防止骨量丟失。大豆異黃酮對去卵巢雌性大鼠骨密度有正面影響。Juma等[18]因此假設大豆異黃酮對睪丸切除(orchidectomized，ORX)雄性大鼠具有類似作用，術后喂ORX大鼠含或不含異黃酮的大豆蛋白65 d，結果發現其均不能阻止ORX誘導的骨密度和礦物質含量的降低。因此，PE對絕經后婦女骨代謝影響的研究仍存爭議，有待于開展更深入的研究。

3 PE防治骨質疏松的機制

3.1 雙向調節經典的雌激素核受體(nuclear estrogen receptor，nER)途徑，主要存在于細胞核內，靠核性雌激素受體實現。在哺乳動物中，雌激素的作用主要由兩種不同的雌激素受體ERα和ERβ介導，由雌激素調節特異性靶基因的轉錄，發揮慢速調節的基因組效應[19]。ERα、ERβ分別存在ER轉錄調控區、配體/激素結合域(ligand binding domain，LBD)、轉錄激活區(activation function，AF)。ER被雌激素激活后，一方面活化的ER與雌激素反應元件結合，ER二聚化而形成二聚體復合物，改變LBD構象，使AF-2暴露，共調節因子結合在其表面繼而激活基因轉錄，mRNA對蛋白質進行翻譯。另一方面，PE還能與轉錄激活子蛋白1(activator protein-1，AP-1)結合，AP-1結合靶基因啟動子特異序列，調節靶基因轉錄。PE也可通過雌激素膜性受體(membranous estrogen receptor，mER)途徑發揮作用，包括G蛋白偶聯的雌激素受體、ER及nER的膜性成分[20]。雌激素與ER結合后，調節關鍵的信號通路來調節骨的形成和吸收，這種途徑不依賴于基因調控且作用速度快，稱為非基因組效應[21]。

3.2 RANKL-RANK-OPG系統RANKL-RANK-OPG系統即配體RANKL、核受體B激活受體(the receptor activator of nuclear factor-kappa B，RANK)及護骨素(osteoprotegerin，OPG)系統，此通路控制破骨細胞的活性及形成，其平衡決定成骨分化與破骨分化，影響骨代謝[22]。OPG可與RANK高親和力地競爭性結合RANKL，阻止破骨細胞吸收，發揮骨保護作用[23]。RANK主要位于破骨細胞前體中，其活化可誘導破骨細胞的分化，通過增加骨髓中的破骨前細胞來增加骨吸收[24]。異黃酮可促進間充質干細胞向未成熟的成骨細胞分化，抑制破骨細胞分化和激活，促進其凋亡，恢復骨形成與吸收比率[25]。絕經后婦女由于雌激素水平降低，導致OPG表達下降，RANKL表達升高，從而引起RANKL-RANK-OPG系統紊亂[26]。

3.3 抗氧化作用氧化應激是影響骨重塑的重要因素之一[27]，其是由于內源性抗氧化防御系統對活性氧滅活不足而產生。過量的活性氧會對脂質、蛋白質造成氧化損傷，通過激活或抑制多種細胞因子和酶活性來調節多種信號通路，促進破骨細胞的增殖和分化，并產生相對穩定的氧化產物，例如蛋白質羰基、3-硝基酪氨酸等。無論是促進活性氧的產生，還是抗氧化系統受損，都會使細胞的氧化還原平衡轉變為不平衡，導致生物分子的氧化損傷[28]。PE可增強機體抗氧化能力并達到防治骨質疏松的目的[29]。

3.4 過氧化物酶體增殖物激活受體過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(peroxisome proliferator-activated receptors-γ，PPAR-γ) 是過氧化物酶體增殖物激活受體亞型之一，屬于核受體超家族，是PE轉錄的關鍵靶受體，其表達和活性可決定小鼠骨髓間充質干細胞的增殖及間充質干細胞成骨分化方向。研究表明，異補骨脂素以濃度依賴性方式促進成骨細胞分化和成熟，并刺激骨形成，對改善卵巢激素缺乏所致的骨質疏松及骨損傷均有顯著效果[30]。

4 展望

PE可抗骨質疏松，抗氧化，干預神經、心血管系統疾病，在替代傳統激素療法方面具有較高潛力，具有廣闊的應用前景。PE的研究和應用方面已取得很大進展，但由于其作用靶點、作用機制及各系統間關系的復雜性，還需在分子、動物模型及臨床試驗等各個水平進行更深入的研究，為PE的臨床應用提供更多科學依據。