柚皮苷防治骨質疏松癥的研究進展

梁 健 伍 亮 黃先盈 宋泉生

骨質疏松癥(osteoporosis,OP)是一種全身代謝性骨病，由于成骨細胞的活性下降，破骨細胞的活性增強，骨吸收大于骨形成，引起全身骨量減低、骨細微結構被破壞，骨密度和骨強度下降，骨骼的脆性增加，增加了骨折的發生風險，嚴重影響患者的生活質量。我國正步入老齡化社會，骨質疏松癥的發生率逐年上升，相應的醫療支出也在逐年增加，這說明骨質疏松癥已成為我國乃至全球面臨的重要公共衛生問題之一[1]。目前臨床上治療骨質疏松癥以西藥為主，主要的藥物分類是抑制骨吸收劑、促骨形成劑以及骨代謝調節藥物等，但大多存在一定的不良反應，療效并不理想[2，3]。隨著我國國際影響力的提高，中醫藥被越來越多的人所重視，應用中藥防治骨質疏松癥也是近年來的研究熱點。隨著現代藥理學的發展，研究發現，柚皮苷具有良好的抗骨質疏松癥活性。本文就柚皮苷防治骨質疏松癥的機制進行綜述，旨在為臨床運用柚皮苷治療骨質疏松癥提供經驗。

一、骨質疏松癥的發生機制

骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是一種來源于骨髓間充質的多能干細胞，具有分化為成骨細胞的潛能，并通過調節相關基因的表達抑制破骨細胞的分化[4]。正常骨量的維持主要依賴于骨形成和骨吸收之間的平衡，以及骨骼中各種細胞之間的相互作用。骨質疏松癥的發生，主要是由于成骨細胞(osteoblast,OB)介導的骨形成和破骨細胞(osteoclast,OC)介導的骨吸收的平衡失調，骨吸收逐漸占據主導地位，骨量丟失嚴重[5]。因此，骨質疏松癥的發生機制可以從成骨細胞、破骨細胞、BMSCs 3個方面考慮。

二、柚皮苷對破骨細胞的影響機制

破骨細胞是骨組織中唯一的骨吸收細胞。在老化的骨骼中，破骨細胞介導的骨吸收逐漸占據主導地位，打破骨重建平衡，導致骨質疏松癥的發生。巨噬細胞集落刺激因子(monocyte colongstimulating factor,M-CSF)和核因子κB受體活化因子配體 (receptor activator for nuclear factor-κB ligand,RANKL) 是破骨細胞分化過程中最關鍵的兩種因子，RANKL/RANK/OPG信號通路是破骨細胞分化過程中最重要的調節方式[6]。RANK是RANKL的受體,兩者相互結合可促使破骨細胞分化、成熟和活化，在RANKL聯合M-CSF的調控下，破骨細胞前體細胞與c-Fms結合，并誘導RANK的表達，從而激活細胞外信號調節激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)信號通路，促進破骨細胞的生成，并促進成熟破骨細胞的骨吸收作用[7]。骨保護素(ostoeprotegerin,OPG)可以與RANKL競爭性結合，抑制RANKL/RANK的作用，進而抑制破骨細胞的生成，并促進成熟的破骨細胞凋亡，抑制骨吸收[8]。

研究表明，柚皮苷可以通過介導線粒體凋亡途徑促使破骨細胞凋亡，從而抑制OVX大鼠模型的骨質流失，提高去勢大鼠的骨密度、骨小梁厚度、骨礦化和機械強度，表現出抗骨質疏松的藥理活性[9,10]。Ang等[11]研究認為，柚皮苷是破骨細胞形成和骨吸收的抑制劑，能夠抑制RANKL介導的ERK和NF-κB信號轉導，進而下調破骨細胞關鍵基因的表達，干擾破骨細胞的形成和骨吸收。李風波等[12]應用不同濃度柚皮苷單體干預RANKL誘導的破骨細胞，發現各個濃度的柚皮苷均可減少破骨細胞的數量，抑制BCL-2和MMP-9的表達，促進破骨細胞的凋亡，并呈現劑量依賴。劉朝暉等[13]研究發現，柚皮苷通過降低integrin-β3、c-src及psrc等因子的表達，抑制破骨細胞的分化，降低骨吸收的水平，表現出抗骨質疏松癥的效果。張鵬等[14]推測，柚皮苷可以通過下調骨質疏松癥患者體內的腫瘤壞死因子、RANKL的表達，減少破骨細胞的生成，抑制骨吸收，維持骨量，達到防治骨質疏松癥的作用。

三、柚皮苷對成骨細胞的影響機制

成骨細胞來源于未分化的BMSCs，是骨組織的關鍵性功能細胞，分布在骨組織表面，負責骨基質的合成、分泌和礦化,其增殖和分化是骨形成的關鍵因素[15]。成骨細胞通過分泌骨鈣素(BGP)、成纖維細胞生長因子等活性物質，促進骨形成，抑制骨吸收，維持正常骨量[16]。骨特異性堿性磷酸酶是成骨細胞的一種細胞外酶，具有一定特異性及穩定性，參與骨形成的過程，與骨組織的生長密切相關，能夠反映成骨細胞的活性，是成骨細胞成熟的標志[17]。重組人骨形態發生蛋白(bonemorphogenetic proteins,BMPs)能夠誘導未分化間充質干細胞的遷移、增殖和分化,形成成骨細胞，加速骨缺損組織的修復[18]。Runx2是骨骼發育所必需的特異性轉錄因子，在成骨細胞分化的早期，Runx2通過激活骨基質蛋白基因的表達，使成骨細胞維持在分化較早期階段并阻止成骨細胞的進一步分化，為機體提供大量未成熟的成骨細胞[19]。此外，成骨細胞還可以通過形成自噬體降解受損細胞和細胞器來維持細胞的穩定狀態，促進成骨細胞的形成和晚期成骨[20]。

Ge等[20]應用柚皮苷干預成骨細胞發現，柚皮苷可以促進成骨細胞自噬、增殖和分化，增加骨密度，并且隨著柚皮苷濃度的增加，成骨細胞的增殖和分化能力呈現劑量依賴性增加。林春淑等[21]研究認為，高糖狀態會抑制MC3T3-E1成骨細胞的增殖，促使成骨細胞凋亡，破壞骨代謝的動態平衡,導致骨形成減少，而柚皮苷可以在高糖環境下上調IGF-1的表達，激活Akt信號通路，上調Runx2、ALP的表達，促進成骨細胞的分化，抑制糖尿病性骨質疏松癥的進展。秦紅霞等[22]研究發現，柚皮苷可以降低脂多糖對成骨細胞分化的抑制作用，通過提高OPG/RANKL mRNA的比值和ALP活性，促進成骨。劉沖等[23]應用柚皮苷干預成骨細胞的前體MC3T3-E1細胞，發現柚皮苷可以上調miR-199a-5p/ECE1分子軸，提高Runx2、OPN、BMPs、ALP活性以及細胞鈣化的表達，促進了MC3T3-E1細胞的成骨分化和礦化。另外，柚皮苷可以上調BMPs的表達促進成骨細胞的增殖、分化，促進骨形成，增加骨量[18]。

四、柚皮苷對骨髓間充質干細胞的影響機制

BMSCs是來源于中胚層的一類多潛能干細胞，是骨骼生長發育所必需的細胞，在一定誘導條件下,可以分化為成骨細胞。若BMSCs向成骨細胞分化能力下降，成骨細胞數量不足，骨形成能力下降，導致機體骨量降低，引起骨質疏松癥。經典的 Wnt 信號通路由β-catenin蛋白介導，上調β-catenin的表達可以增強BMSCs的成骨分化[24]。BMPs是促進成骨的重要因子，對骨細胞的分化起決定性作用，通過上調BMP2基因的表達水平可以促進BMSCs向成骨細胞增殖、分化，促進骨形成[25]。Runx2基因在骨質疏松癥發生過程中占有重要地位，可以通過調節TGF-β/BMP信號通路、Wnt信號通路及Notch信號通路調控BMSCs向成骨細胞分化，促進骨形成[26]。

寧宇等[27]研究發現，柚皮苷能夠通過激活成骨信號軸BMP-2/Smads/Runx2/Osterix，上調Runx2、Smad1/5/8及Osterix mRNA及蛋白表達水平，促進BMSCs成骨分化。Wang等[28]應用柚皮苷干預人的BMSCs，發現柚皮苷通過激活ERK號通路，增加Runx2、OSX和COL-1因子的表達水平，進而促進BMSCs 向成骨分化，增加骨量，可以有效防治骨質疏松癥，并且表明對人的BMSCs無明顯毒性。Yu等[29]用柚皮苷干預大鼠的BMSCs，發現ALP活性和成骨細胞相關基因的表達以劑量依賴性方式增加，當用Notch抑制劑DAPT干預時可以減弱柚皮苷對BMSCs的生物學效應，表明柚皮苷通過激活Notch信號通路增強BMSCs的成骨作用。齊玉成等[30]通過綜述表明，柚皮苷可以通過上調Runx2、BMP、OSX的表達，激活BMP-2/Smads/Runx2信號軸以及PI3K/Akt、Wnt/β-catenin、MAPK等信號通路發揮抗氧化作用，從而誘導干細胞成骨分化。

五、展 望

我國乃至全球正步入老齡化社會，老年人口的比重逐年增大，骨質疏松癥的發生率也在逐年增高。但是骨質疏松癥的發病早期無明顯的臨床癥狀，難以做到早發現、早診斷、早治療，大部分患者待出現胸、腰、背部疼痛或椎體壓縮性骨折等嚴重并發癥才得以診治，大大降低了臨床治療效果，加大了患者和社會的醫療負擔。目前，西醫臨床上治療骨質疏松癥主要是骨吸收抑制藥物，治療周期長，不良反應較大，患者難以長時間堅持，導致治療效果欠佳。隨著國家對中醫藥事業發展的大力支持，越來越多的中藥被證實具有抗骨質疏松癥的作用，且由于中藥的不良反應小，價格低，可以長期服用，這為骨質疏松癥患者帶來更多的選擇。

中醫學雖無骨質疏松癥的病名，但《黃帝內經》中有骨枯、骨萎的記載，與骨質疏松癥的癥狀最為相近?！端貑枴ゐ粽撈吩唬骸澳I氣熱，則腰脊不舉，骨枯而髓減，發為骨痿”，“腎藏精，精生髓，髓生骨，故腎主骨”。腎臟生理功能的正常和腎精的充盈對骨骼的生長發育至關重要。骨碎補性溫、味苦，歸肝腎經，具有活血續傷、補腎強骨的功效。柚皮苷是骨碎補的有效活性成分，現代藥理學研究表明，柚皮苷具有抗腫瘤、抗氧化、抗骨質疏松癥等作用。筆者通過綜述發現，柚皮苷抗骨質疏松癥主要是通過調控BMSCs向成骨分化、增強成骨細胞的活性、抑制破骨細胞主導的骨吸收，進而促進骨形成，增加骨量。目前對于柚皮苷抗骨質疏松癥的研究仍處于細胞實驗和動物實驗階段，缺乏大量的臨床研究，且對于柚皮苷的毒性不良反應缺乏進一步研究。筆者期望柚皮苷能夠早日應用于臨床，為骨質疏松癥的患者提供更安全有效、不良反應小、經濟便捷的抗骨質疏松藥物，推動中醫藥的發展。