雌激素代謝相關的絕經后骨質疏松機制及中醫藥研究進展

王嘉蕙，徐文婷，湯夢雨，錢海晴，王志榮，王利紅

(南京中醫藥大學張家港附屬醫院生殖科，江蘇 張家港 215600)

絕經后骨質疏松(Postmenopausal Osteoporosis，PMOP)是婦女絕經后的常見疾病之一，是破骨細胞的骨吸收與成骨細胞的骨形成不平衡而導致的高轉化代謝性疾病，以骨量降低、骨微結構破壞為主要病理特征，并以全身骨痛及易發生骨折為臨床特點[1]。隨著我國人口老齡化加快，PMOP的發病率呈逐年上升趨勢，甚至可占所有骨質疏松人群的80%。目前，約25%～30%的絕經后婦女都患有骨質疏松癥[2]。流行病學調查顯示，中國女性絕經前10年的骨量累積丟失約為21%～23.1%，60歲時骨量的丟失可超過25%[3]。相關研究顯示，PMOP患者的骨折發生率高達10%，其中以髖部骨折最為多見。PMOP相關的骨損傷嚴重危害到中老年婦女的身體健康及生活質量，現已成為亟待解決的臨床問題之一。

雌激素是女性體內最重要的類固醇激素之一，主要由卵巢分泌。它能夠調節女性的生理生殖功能，促進子宮、輸卵管、卵巢、乳腺等器官的發育和成熟。此外，雌激素在非生殖器官，特別是骨骼中發揮著至關重要的作用[4]。隨著女性年齡增長，卵巢功能減退，雌激素水平下降，與之相關的骨代謝異常最終可導致PMOP。

1 雌激素與骨代謝

1.1雌激素與骨丟失

雌激素水平下降常常被認為是導致絕經后骨質疏松的重要因素，雌激素水平的減退在自然絕經后的20年內是骨量丟失的主要原因[5]。婦女雌激素水平的降低會導致一段時間的快速骨丟失，在絕經后骨量則以平均每年1%的速度丟失[4]，長此以往的骨量丟失最終可能引起骨折，嚴重危害中老年女性的健康及生活質量。

1.2 雌激素與骨代謝

骨骼是動態的，在生命的各個階段都會經歷不斷的重塑。這種重塑過程需要破骨細胞和成骨細胞兩種細胞類型的協同作用。破骨細胞具有骨吸收作用，而成骨細胞則參與新骨的形成。研究發現雌激素的部分作用是通過影響骨重塑率來調節骨骼的狀態。雌激素能夠直接誘導破骨細胞的凋亡，減少體外誘導的破骨細胞分化，從而減少破骨細胞的骨吸收作用。絕經初期雌激素對破骨細胞作用的喪失導致了骨小梁穿孔和連通性喪失，作用于成骨細胞的雌激素減少也導致了骨量的丟失，骨壁寬度開始緩慢下降[6]。此外絕經期雌激素的下降導致骨轉換率增加，尤其表現在骨吸收速率明顯大于骨形成速率，這種不平衡可能會導致骨小梁連接性和皮質骨孔隙度的喪失，從而導致骨脆性和骨折易感性的增加[7]。研究發現，一定水平的雌激素通過對骨骼肌線粒體代謝的影響，從而維持女性骨骼肌的線粒體功能與代謝，在骨骼肌穩態和運動能力中起到了重要的作用[8]，可能是雌激素影響骨代謝的機制之一。

2 雌激素與細胞因子

T細胞被認為是破骨細胞和成骨細胞的主要調控因子。T細胞通過產生多種影響骨重吸收的細胞因子來誘導骨質疏松的發生，這些細胞因子包括NF-κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor kappa B ligand，RANKL)、白介素(interleukin，IL) 和腫瘤壞死因子 (tumour necrosis factor-α，TNF-α)等。雌激素水平對上述細胞因子的合成有直接的影響[9]，雌激素缺乏會導致成骨細胞中IL-1、IL-6及TNF-α分泌自發增加，同時還會增加成骨細胞對以上炎性因子反應的敏感性，從而影響骨吸收與骨形成的平衡[10]。

RANK被稱為破骨細胞的分化和活化受體。骨保護素(Osteoprotegerin，OPG)則是一種分泌型糖蛋白，又被稱為破骨細胞發生抑制因子，具有抑制骨吸收的功能[11]。RANKL/RANK/OPG軸的調控是正常破骨細胞發育的關鍵，被認為是控制骨重塑的關鍵細胞因子系統[12]。破骨細胞前體在巨噬細胞集落因子和RANKL的影響下進行分化[13]。RANKL通過與RANK的相互作用，促進破骨細胞前體分化及成熟破骨細胞的重吸收，成骨細胞OPG能夠競爭性的與RANK結合，阻止成骨作用的發生，從而導致骨丟失[14]。絕經婦女雌激素水平的下降會使得OPG表達降低和RANK表達升高，從而導致破骨細胞增加，成骨細胞減少，最終發生骨質流失，引起PMOP[15]。

3 雌激素與miRNA

間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSC)可分化成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞等，是骨形成的重要來源。研究發現，miRNA可以調控MSC的分化，并且當雌激素缺乏時，miR-133的表達顯著增強，從而削弱人骨髓間充質干細胞(human MSCs，hMSCs)的成骨分化，誘導絕經后骨質疏松的形成[16]。此外，miR-210的表達會隨著女性體內雌激素水平的下降而下調，從而促進血管內皮生長因子的表達及成骨細胞的分化，在PMOP的發生發展中發揮作用[17]。

4 雌激素與氧化應激

氧化應激(oxidative stress，OxS)在絕經后許多退行性和慢性疾病的發病機制中起重要作用。研究表明，OxS會嚴重影響細胞的完整性，氧化物質的過度積累會引起骨吸收和骨形成之間的失衡，引起骨代謝相關疾病的發生。絕經后女性雌激素水平的流失是觸發OxS的關鍵因素之一，更會降低骨骼對OxS的防御能力并最終導致PMOP[18]。

OxS是抗氧化劑與氧化劑之間平衡被打破的結果，后者包括活性氧(oxygen species，ROS)、活性氮和其他含量較少的物質[19]。ROS是線粒體氧化磷酸化途徑的產物，是包括過氧化氫、一氧化氮(nitric oxide，NO)、超氧化物和其他羥基自由基在內的化學活性氧分子。在正常情況下，細胞具有發達的抗氧化系統，可將ROS引起的干擾降至最低。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，Gpx)具有在體內直接清除活性氧的獨特能力，被認為是抗氧化系統第一道防線[20]。然而，當ROS清除途徑受損時，ROS生成增加到拮抗細胞抗氧化劑的程度時，OxS便會產生[21]。

雌激素具有直接抗氧化作用，特別是對成脂蛋白的抗氧化保護。雌二醇(17 β-oestradiol，E2)與線粒體受體的相互作用能夠顯著降低ROS的形成速度[22]，并刺激SOD 及破骨細胞中Gpx的表達[23]。雌激素是獨具A環芳香化結構的甾體激素，具有抗氧化作用的芳香羥基使其能夠直接進入到細胞和線粒體的細胞膜從而阻斷脂質過氧化反應[24]，其化學結構決定了它們能夠作為自由基清除劑存在并防止氧化損傷。

女性絕經后，雌激素水平顯著下降，氧自由基和氧化成分的生成增加，因而OxS的平衡由于抗氧化活性下降而受到干擾。與此同時，長期缺乏雌激使ROS的產生增加，特別是過氧化氫和超氧化物水平的升高，致使OxS水平升高，促進成骨細胞凋亡，最終促使PMOP的形成[25]。

5 腸道菌群與雌激素

腸道菌群是定植在人體腸道內的高度異質性群體，包含了大約1014個細菌， 5 000種細菌群落和500萬個基因種類[26]。腸道菌群在包括骨骼、皮膚、肺和動脈等部位的健康中都扮演著重要的角色。

5.1 腸道菌群對骨代謝的影響

近年來研究發現，腸道菌群在骨骼健康中起著至關重要的作用。腸道菌群對骨骼影響的研究主要集中在鈣和磷酸鹽吸收、免疫調節等方面。腸道菌群的缺乏或病理改變通過鈣吸收改變對骨骼健康產生影響，其中益生菌可通過以下途徑影響骨骼健康：(1)減少腸道、血液和骨骼的炎癥；(2)增加代謝產物水平，增強鈣的吸收。通過這些途徑，能夠使破骨細胞活性降低和/或成骨細胞活性增加，從而導致骨密度、結構和強度的增強[27]。

5.2 雌激素下降(絕經后)腸道菌群改變對骨代謝的影響

腸道菌群與雌激素缺乏可能相互作用。建立雌激素缺乏的動物模型后研究發現，雌激素的缺乏對皮質骨的影響是獨立于腸道菌群的[28]，腸道菌群僅在雌激素缺乏時才會導致骨質疏松。也有研究顯示，在無菌小鼠中，雌激素缺乏未能增加破骨細胞因子的產生、刺激骨吸收和骨小梁丟失，這表明在性激素缺乏引起的骨小梁丟失中，腸道菌群是核心[29]。

雌激素的缺乏會增加腸道通透性，并誘導與破骨細胞形成和骨質疏松癥相關的細胞因子(TNF-α、RANKL和IL-17等)造成慢性炎癥狀態，增加骨吸收[30]。TNF-α在雌激素缺乏的骨丟失中的因果作用已經在多個實驗中被證實，其中TNF-α刺激骨吸收是通過RANKL活性的增強和輔助性T 細胞17(T helper cell 17,Th17)的誘導實現的[31]。Th17細胞是CD4+T細胞的破骨細胞群，由產生IL-17的能力來定義，它能夠通過分泌IL-17A、RANKL、TNF、IL- 1和IL- 6，以及低水平的γ-干擾素(Interferon-γ，IFN-γ)來誘導破骨細胞的生成[32]。而IL-17A刺激包括骨細胞在內的所有成骨細胞釋放RANKL，并通過上調RANK增加其破骨活性[33]。

6 中醫藥治療PMOP的研究進展

中醫古籍中沒有骨質疏松這一病名，根據本病骨痛、四肢萎軟無力、腰背疼痛、甚至骨折等臨床特征，可歸為中醫“骨痹”“骨枯”“骨痿”等范疇。

中醫認為，精虧髓減是導致骨痿的主要病因，正如《靈樞經·本神》言：“精傷則骨酸萎厥”。腎藏精，主骨生髓，骨藏髓。《素問·上古天真論》曰:“女子七七，任脈虛，太沖脈衰少，天癸竭，地道不通，故形壞而無子也”，絕經后腎氣衰退，腎精虧虛，骨髓化生乏源，或因多產房勞，或因久病傷腎，耗傷腎精，腎精氣重虛，致髓枯骨脆，筋骨不堅，導致本病發生。

同時，在腎虛的基礎上常兼有肝郁、脾虛。肝腎同源，精血互生，因此肝血不足可致筋骨失養；腎虛水不涵木，木郁氣機壅塞，脈道痹阻，筋骨失于氣血充養，可致此病。另外脾氣傳輸水谷精微以滋先天腎精，若脾失健運，氣血生化乏源，骨骼失于濡養，也可導致骨痿。

針對上述病因病機，中醫治療PMOP主要以“補腎益髓、強腰壯骨”為治則，兼以疏肝理氣、活血化瘀、健脾益氣等。中醫藥在治療PMOP中具有悠久的應用歷史和確切的臨床療效，已得到許多臨床實踐和動物實驗研究證實。

6.1 中藥復方

6.1.1 經典用方

金匱腎氣丸出自中醫經典《金匱要略》，具有溫補腎陽，化氣行水之功效，被譽為千古補腎第一方。有臨床研究顯示骨質疏松患者在治療基礎上服用金匱腎氣丸能夠顯著提高骨密度[34]。有動物實驗證實金匱腎氣丸能夠通過降低卵巢切除(OVX)大鼠血清中的IL-6濃度，提高OPG濃度，抑制破骨細胞活性，促進骨形成，改善骨質疏松[35]。

六味地黃丸由《金匱要略》中八味地黃丸去附桂而成，是滋陰補腎的代表方之一，具有“三補三瀉”的特點。有系統分析顯示六味地黃丸治療PMOP能夠顯著提高以髖關節、腰椎、尺骨及橈骨為主的骨密度，提高治療有效率，減輕患者疼痛[36]。有研究發現六味地黃能夠促進雌激素的表達及與其受體結合，從而促進骨形成，產生抗骨質疏松的作用[37]。

左、右歸丸出自《景岳全書》，左歸丸“陽中求陰”，偏于滋補腎陰，右歸丸則“陰中求陽”，偏溫補腎陽。臨床研究表明左歸丸能夠提高絕經后婦女體內雌激素水平，從而增強成骨細胞活性，降低骨轉化率，改善PMOP[38]。動物實驗發現左、右歸丸能夠抑制OVX大鼠股骨成脂分化，促進骨形成，改善PMOP[39]。

二至丸在《醫方集解》中被記載由女貞子、旱蓮草組成，具有益肝腎、補陰血、強筋骨之功效。實驗表明二至丸能夠降低OVX大鼠體內RANKL的表達，提高OPG的表達，抑制吸收，促進骨形成，達到改善骨質疏松的作用[40]。實驗證實二至丸能刺激成骨分化，改善脂代謝，抑制PMOP的發生發展[41]。

6.1.2 專方驗方

李智奎等人認為PMOP基本病機為腎虛血瘀，治則當補腎壯骨、活血化瘀。他們通過研究證實自擬補腎活血方(淫羊藿15g，熟地黃10 g，杜仲10 g，肉蓯蓉10 g，龜甲膠10 g，補骨脂10 g，骨碎補10 g，炒當歸10 g，三七6 g，水蛭6 g，甘草5 g)聯合雌激素治療能夠改善患者口干、惡心、頭痛等其他治療藥物的不良反應，同時顯著降低血清IL-6、TNF-α等炎性指標，提高OPG等促進骨吸收因子的表達，利于PMOP的治療[42]。

陳藝緣等人認為臨床中PMOP婦女多以陰陽兩虛之證候同時出現，當以“陰陽共調”論治，遂自擬陰陽共調湯(熟地黃24 g，炒山藥12 g，山茱萸12 g，澤瀉9 g，茯苓9 g，牡丹皮12 g，葛根12 g，龜板9 g，女貞子12 g，淫羊藿12 g，巴戟天12 g)干預OVX小鼠，證實陰陽共調湯能夠增強骨小梁面積和厚度、增加干骺端骨量，改善PMOP[43]。

向楠等人基于痰濁在骨質疏松發病中的作用，自擬補腎化痰方(淫羊藿10 g，補骨脂15 g，菟絲子30 g，全瓜蔞15 g，紅曲12 g，山楂20 g)治療PMOP患者，并通過實驗證實補腎化痰方能夠通過調控OPG/RANKL/RANK信號通路，促進骨形成，抑制骨吸收，達到治療骨質疏松的作用[44]。

6.2 單味中藥

6.2.1 淫羊藿

淫羊藿，又名仙靈脾，具有補腎陽、強筋骨、祛風濕等功效，是中醫藥臨床診療中廣為應用的補益類藥物之一。研究發現其生物活性成分淫羊藿苷，也稱淫羊藿素，是一種黃酮類化合物，具有抑制骨吸收、促進骨形成，從而達到抗骨質疏松的作用[45-47]。

淫羊藿苷能夠通過多種機制抑制大鼠因卵巢切除所致的骨丟失，抑制骨密度下降，改善生物力學性能和小梁微結構[48]。在鈣璘代謝方面，淫羊藿苷能夠糾正血清鈣和磷酸鹽的下降[49]。在內分泌調節方面，它能夠通過增加雌激素及雌激素受體在下丘腦的表達，下調OVX大鼠IL -6相關mRNA水平，從而逆轉OVX大鼠雌激素的下降。在細胞因子層面，淫羊藿苷能夠上調OPG mRNA的水平，降低RANKL蛋白的表達，抑制骨的重吸收[50]。此外，淫羊藿苷在結構上與哺乳動物雌激素相似，能夠與雌激素受體結合，并通過骨細胞內的雌激素受體途徑調節骨重構[51]。

6.2.2 丹參

丹參作為臨床最常用的中藥之一，具有活血祛瘀，通經止痛，清心除煩，涼血消癰之功效。“一味丹參，功同四物”。現代藥理研究發現丹參中的化學成分多至100多種。其中丹參酮I能夠抑制IL-1β介導的細胞凋亡、細胞外基質降解及炎癥反應，減輕骨關節炎小鼠模型的軟骨破壞和滑膜炎[52]。

同時丹參有效成分能夠提高卵巢切除小鼠的血清OPG和E2水平，降低RANKL水平，抑制RANKL誘導的破骨細胞分化從而達到抗骨質疏松的作用[53]。同時丹參有效成分丹酚酸B還能夠促進hMSCs的成骨分化[54]。丹參酮IIA還能夠減少ROS的產生，保護線粒體損傷，具有一定的抗氧化作用[55]。

6.2.3 杜仲

杜仲性溫，味甘，入肝、腎經，具有補肝腎，強筋骨，安胎的功效。研究顯示杜仲能夠下調TNF-α、 IL-1相關mRNA和蛋白的表達起到抗炎的作用[56]。另外，杜仲皮提取物可通過降低血清RANKL濃度、增加OPG的濃度抑制骨吸收，促進成骨分化從而減輕骨質的流失[57]。

同時，杜仲具有明顯的ROS抑制活性，能夠降低體內及體外O2水平，減少NO濃度，改善氧化應激。杜仲能夠通過增加相關受體刺激下丘腦-子宮-卵巢軸分泌促性腺激素[58]，從而一定程度增加雌激素的分泌。

6.2.4 黃芪

黃芪味甘，性微溫，歸脾、肺經。具有補氣固表，托毒排膿，利尿，生肌的功效。現代藥理學研究顯示，黃芪具有多種藥理活性，對中樞神經系統、心血管疾病、呼吸系統等均具有一定的保護作用，主要通過抗炎、抗氧化等途徑發揮作用[59]。黃芪中的活性成分黃芪甲苷能夠抑制IL-1b，保護軟骨細胞外基質的降解，改善骨關節炎癥狀態[60]。黃芪總黃酮能夠顯著抑制大鼠血清TNF-α、IL-1、和RANKL的產生，促進血清OPG的產生，調控RANKL/RANK/OPG通路，達到減少破骨細胞形成，改善正常骨發育的作用[61]。另外，黃芪提取物除了能夠減低TNF-α、NF-κB等炎癥因子的表達、改善骨關節及腸道細胞的炎癥反應外，還能夠減少ROS的釋放，減輕體內氧化應激，對PMOP發揮作用[62]。

6.2.5 葛根

葛根味甘、辛，性涼。具有解肌退熱，透疹，生津止渴，升陽止瀉的功效。現代研究從葛根中提取出幾十種化合物，如大豆苷元、葛根素等，其中葛根素的藥理活性得到了廣泛研究。葛根素是一種天然異黃酮，研究證實具有抗氧化、抗炎、保護心臟等作用。葛根能夠抑制NF-κB的激活，減少TNF-α和IL- 6等細胞因子的產生，減輕炎癥反應[63]。葛根能夠上調OPG蛋白水平，下調RANKL蛋白水平，抑制破骨細胞的形成，預防骨丟失[64]。在抗氧化應激方面，葛根能夠釋放上調內源性抗氧化酶的mRNA水平，如葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、Gpx和CAT等[65]。

6.3 其他療法

針灸根據病證取穴，通過對穴位針刺、灸療等良性刺激，加之不同補瀉手法，起到調節經絡氣血、臟腑陰陽的作用。近年來，針灸治療PMOP的臨床效果得到證實，針灸療法不僅能夠改善患者疼痛的臨床癥狀，還能夠通過調節體內內分泌激素水平、增加骨密度、改善骨代謝異常來預防骨質疏松[66]。有研究證實長時間電針刺激能夠通過調節OPG/RANKL通路有效地增加OVX大鼠的BMD[67]。

另外，太極拳、八段錦等中醫特色治療也被用于PMOP的治療，療效得到證實[68-69]。

7 小結與展望

PMOP是全球絕經后婦女面臨的共性問題，它所引起的骨量丟失、骨結構破壞及骨折嚴重影響著女性的生活質量及健康。因此研究其相關作用機理，為臨床治療提供更開闊的思路和依據尤為重要。

雌激素水平減退是PMOP女性的共同特點，在此基礎上我們發現與其有關的機制主要涉及骨代謝、腸道菌群及氧化應激等方面。目前，現代醫學治療PMOP的方法主要有調節骨代謝、補充雌激素、調節內分泌免疫等手段，效果顯著，但長期服用可能存在一定的副作用。中醫中藥治療PMOP的臨床療效已得到認可，隨著中藥藥理學的發展，其作用機制也不斷被發現并證實，但在腸道菌群及氧化應激的作用機制方面尚較缺乏，需要我們不斷探索發現，這也是未來努力和研究的方向。