基于“血瘀”理論探討中藥通過Wnt/β-catenin信號通路治療絕經后骨質疏松癥研究進展*

屈佳樂,李剛,劉江

1.山東中醫藥大學,山東 濟南 250355; 2.山東中醫藥大學附屬醫院,山東 濟南 250014

絕經后骨質疏松癥(postmenopausal osteoporosis,PMOP)是因為女性絕經期雌激素水平“斷崖式”下降而導致骨量減少、骨小梁結構變化、骨骼脆弱和容易骨折為特征的全身骨代謝疾病[1],主要臨床表現為全身疼痛,伸展受限,甚至出現脊柱變形、身高縮短及骨折等。全球老年女性骨質疏松癥的總患病率為35.3%,而全球老年男性患病率為12.5%[2]。在我國,40歲及以上人群骨質疏松癥患病率男性為5.0%,女性為20.6%,50歲及以上男性骨質疏松患病率為6.9%,絕經后女性患病率為32.1%[3]。絕經后女性腎精虧虛,瘀阻骨絡,骨質疏松發病率較高。有學者發現,Wnt/β-catenin信號通路既能促進成骨細胞分化,又能調控破骨細胞的表達[4]。故本文從中醫“血瘀”角度分析單味中藥提取物及中藥復方通過Wnt/β-catenin信號通路治療PMOP的作用機制,現綜述如下。

1 中醫“血瘀”理論與PMOP的關系

PMOP屬中醫學“骨痿”“骨痹”等范疇,就松而言是“痿”,以痛而言屬“痹”[5]。腎精虧虛是PMOP發病的根本原因,血瘀則是發病的重要環節,腎虛與血瘀二者共同作用加速了PMOP的發生發展[6]。《醫林改錯》中記載:“元氣既虛,必不能達于血管,血管無氣,必停留而瘀。”腎為先天之本,為氣之根,氣血運行不暢,瘀滯即生[7]。《素問·上古天真論》曰:“七七,任脈虛,太沖脈衰少,天癸竭,地道不通,故形壞而無子也。”絕經后女性,由于腎精氣虧虛、化源不足,血液運行受阻,影響氣血津液的生成和運行,日久則致“瘀”。“血瘀”致病,氣不行血不暢,機體得不到濡養,故而形成骨痹[8]。所以,治療PMOP不僅要注意腎虛,還應留意血瘀這一環節。

2 Wnt/β-catenin信號通路調控機制與PMOP

Wnt基因最初來源于小鼠原癌病毒 (Int-1) 基因和果蠅 (wingless)無翅基因[9]。Wnt蛋白是細胞外富含半胱氨酸的糖蛋白大家族[10]。目前,已經發現19種蛋白,可與卷曲蛋白 (Frizzled) 家族的受體、脂蛋白受體相關的蛋白5/6(LRP5/6)相互作用,從而導致細胞內信號傳導的級聯激活,調節多種多樣的生物過程[11]。經典Wnt通路又稱Wnt/β-catenin信號通路,涉及β-catenin的核轉位和通過T細胞因子/淋巴增強子結合因子(Tcell factor/lymphoid enhancing factor,TCF/LEF)轉錄因子激活靶基因,而非經典Wnt通路不依賴于β-catenin-TCF/LEF[12],Wnt信號通路是骨生成與骨吸收的重要調節劑。Wnt/β-catenin信號通路能夠促進成骨細胞的增殖及分化,同時可以負向調控破骨細胞的表達,加強骨吸收,維持骨穩態[13]。因此,Wnt/β-catenin途徑的突變與PMOP的發病密切相關。

3 單味中藥提取物調控Wnt/β-catenin通路防治PMOP

臨床中大多PMOP患者存在慢性骨痛,依據“不通則痛”“不榮則痛”理論,認為氣血瘀阻經絡是PMOP的主要病機[14],補腎益氣、強筋壯骨、活血止痛為主要治療原則。研究發現,單味中藥及其提取物能夠通過Wnt/β-catenin信號通路來調節骨代謝,已達到防治PMOP的目的。

3.1 骨碎補骨碎補為水龍骨科植物槲蕨Drynariafortunei(Kunze)J.Sm.的干燥根莖[15]。關于骨碎補的記載最早見于唐代《藥性論》,味苦、性溫,歸肝經、腎經,具有補腎強骨、活血止痛的功效。《本草害利》中記載:“主骨碎折傷,祛瘀生新。”骨碎補中黃酮類化合物含量最豐富。其中,骨碎補總黃酮是骨碎補中黃酮類化合物的主要有效成分,廣泛應用于治療骨折、骨缺損、骨質疏松等骨科疾病[16]。Li等[17]發現,骨碎補總黃酮能夠部分通過激活Wnt/β-catenin信號通路,促進成骨細胞的分化及成骨相關蛋白的表達。陳云剛等[18]認為,骨碎補含藥血清能夠激活Wnt/β-catenin信號通路,促進成骨的分化以及BMSCs的增殖。Wang等[19]研究發現,柚皮苷是治療骨質疏松癥的有效成分,其作用機制是通過激活LEF、TCF轉錄因子,調節β-catenin的表達水平。

綜上所述,骨碎補的有效成分能夠激活Wnt信號通路,促進成骨細胞分化,延緩PMOP的發展,在治療骨病方面發揮著重要作用。

3.2 丹參丹參別名“赤參”“山參”,為唇形科植物丹參SalviamiltiorrhizaBge.的干燥根和根莖[20]。最早見于《神農本草經》,味苦,性微寒,歸心經、肝經,具有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神的作用。《藥性論》記載:“能治腳弱,疼痹。”[21]丹參主要成分包含丹參酮、木犀草素、丹酚酸等,用于治療各類骨質疏松癥[22]。閆小飛等[23]發現,丹參素通過激活Wnt/β-catenin通路以促進成骨細胞的分化。Liu等[24]探討丹參在臨床中抗骨質疏松的作用機制,對去卵巢大鼠給予丹參水提物,連續給藥14周。實驗發現,丹參水提物可改善骨微結構和骨強度,其作用機制可能在于丹參通過增加P-LRP6和IGF-1的表達,降低DKK1的表達,并調節P-GSK3β與GSK3β的比例和β-catenin的積累,從而激活Wnt/β-catenin信號轉導。

由上可知,丹參提取物能夠提高骨密度,改善骨強度,在骨質疏松癥的治療中具備藥物研發的潛質。

3.3 西紅花西紅花又名“藏紅花”“番紅花”,為鳶尾科植物番紅花CrocussativusL.的干燥柱頭[25]。最早記載于《埃伯斯紙草書》中,味甘、性微寒,歸心經、肝經,具有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神的功效。現代藥理學研究發現,藏紅花主要成分有藏紅花酸、藏紅花素、藏紅花酸二甲酯、藏紅花苦素、藏紅花醛[26]。藏紅花素具有抗腫瘤、抗動脈粥樣硬化和抗脂質過氧化等作用[27]。其中,藏紅花素的抗細胞凋亡及破骨細胞抑制作用均表明,它是治療骨質疏松癥和骨和軟骨退行性疾病的天然物質[28]。Cao等[29]發現,藏紅花素可防止雌激素缺乏引起的骨質流失,抑制小梁微結構的惡化,維持骨骼的生物力學能力,降低骨轉換率。王一鳳等[30]采用三種不同劑量的西紅花苷作為治療組,氯化鈉溶液作為對照組,對卵巢切除誘發骨質疏松的大鼠腹腔注射12周,結果發現西紅花苷能夠增加大鼠的骨強度與骨礦鹽,其作用機制與激活Wnt/β-Catenin信號通路有關。

綜上所述,西紅花有效成分既能促進成骨分化又能抑制破骨細胞,降低骨轉換率,從而緩解骨質疏松癥的癥狀。

3.4 牛膝牛膝分為川牛膝及懷牛膝,為莧科植物牛膝AchyranthesbidentataBl.的干燥根[31]。最早記載于《神農本草經》,味苦、甘、酸、性平,歸肝經、腎經,具有逐瘀通經、補肝腎、強筋骨、利尿通淋、引血下行的作用。《醫學衷參西錄》記載:“牛膝為補益之品而善引氣血下注,故善治腎虛腰痛,或腿痿不能任地。”[32]牛膝主要成分有甾酮類、多糖類、皂苷類等,具有鎮痛、抗炎等作用[33]。牛膝多糖是從牛膝中提取的多糖類化合物,具有抗腫瘤、抗衰老、抗凝血及免疫調節等多種藥理作用。郎小琴等[34]發現,牛膝多糖能夠提高老年骨質疏松大鼠骨密度,改善骨代謝,升高骨形成指標。楊豪等[35]研究發現,牛膝多糖通過激活Wnt/β-catenin信號通路來改善大鼠骨代謝水平,提高大鼠骨密度。

綜上,牛膝提取物可提高Wnt信號通路改善骨代謝水平,對骨質疏松癥的治療具有積極作用。

3.5 紅景天紅景天為景天科植物大花紅景天Rhodiolacrenulata(Hook.f.etThoms.)H.Ohba的干燥根和根莖[36],性平,味甘、苦,歸肺經、心經,具有益氣活血、通脈平喘的作用。紅景天具有抗疲勞、抗缺氧等作用,主要成分為紅景天苷[37-38]。紅景天苷具有保護心腦血管、調節免疫、抗腫瘤等藥理作用,同時能夠抑制破骨細胞的分化、極化和骨吸收[39-40]。王澤鳳等[41]研究發現,紅景天苷可激活Fox O1/β-catenin通路實現對DOP大鼠氧化應激的改善。Li等[42]發現,紅景天苷通過經典的 Wnt/β-catenin 信號通路促進脂肪源性基質細胞的成骨分化。

3.6 銀杏葉銀杏葉被稱為“活化石”,為銀杏科植物銀杏GinkgobilobaL.的干燥葉[43],性平,味甘、苦、澀,歸心經、肺經,具有活血化瘀、通絡止痛、清肺平喘、化濁降脂的功效。銀杏葉廣泛用于治療腦血管功能不全、衰老相關的認知障礙以及阿爾茨海默病等多種疾病[44]。銀杏葉提取物的成分包括植物雌激素、萜類化合物和銀杏酸,具有抗炎和抗氧化的特性,近年來已成為治療骨科疾病的新選擇[45]。Gu等[46]研究發現,銀杏葉提取物在調節BMP和Wnt/α-catenin信號通路的同時,也促進了成骨細胞的增殖以及新骨形成。張曉曉等[47]認為,銀杏葉提取物可通過激活經典Wnt信號通路,促進MG63細胞成骨分化。

綜上所述,銀杏葉不僅對心腦血管、神經系統等疾病有較好的治療效果,而且其提取物通過Wnt信號通路可促進成骨細胞分化,為中藥治療骨質疏松癥提供很好的思路。

3.7 姜黃姜黃被稱為“印度藏紅花”,為姜科植物姜黃CurcumaLongaL.的干燥根莖[43],性溫、味辛、苦,歸脾經、肝經,具有破血行氣、通經止痛的作用。姜黃中主要化學成分是類姜黃素,包括姜黃素、去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素[48]。姜黃素因具有抗感染、抗增殖、促進細胞凋亡、抗氧化等特點,被用于治療心血管疾病、神經性疼痛等多種疾病[49]。趙容山等[50]發現,姜黃素通過調節Wnt/β-catenin信號通路,保護成骨細胞在氧化應激狀態下增殖與分化。楊青坡等[51]發現,姜黃素通過調節FoxO3a/Wnt通路,抑制緩解氧化應激反應,以達到抗骨質疏松的目的。

綜上所述,姜黃提取物基于Wnt/β-catenin信號通路對成骨細胞的分化有積極意義,具有廣闊的新藥開發潛力。

3.8 雞血藤雞血藤為豆科植物密花豆SpatholobussuberectusDunn的干燥藤莖[43],性溫,味苦、甘,歸肝、腎經,具有活血補血、調經止痛、舒筋活絡的作用。《飲片新參》曰:“祛瘀血,生新血,流利經脈。治暑痧,風血痹癥。”[52]雞血藤含有萜類化合物、黃烷類化合物、雞血藤醇、異黃酮類、黃酮類化合物等甾體類化合物,臨床上常將其應用于抗血小板聚集、抗炎鎮痛、抗腫瘤、抗病毒等方面的治療[53]。馮淑華等[54]研究發現,雞血藤可促進MC3TW-E1細胞內外堿性磷酸酶活性,同時,也可增加MC3TW-E1細胞生成作用。丁徐等[55]研究發現,雞血藤通過激活Wnt/β-catenin信號通路,可提高骨質疏松性骨折大鼠術后骨折組織中LRP5、β-catenin、Runx2水平,促進骨折大鼠骨組織修復。

綜上所述,雞血藤激活Wnt/β-catenin信號通路,促進堿性磷酸酶活性,提高骨質量,對PMOP的治療具有積極作用。

3.9 牡丹皮牡丹皮為毛茛科植物牡丹PaeoniasuffruticosaAndr.的干燥根皮[43],性微寒,味苦、辛,歸心經、肝經、腎經,具有清熱涼血、活血化瘀的功效。牡丹皮中主要化合物有丹皮酚、丹皮苷、丹皮內酯、芍藥苷和牡丹皮苷,對炎癥、神經系統疾病、癌癥和心血管疾病等具有治療作用[56]。丹皮酚是從P.suffruticosa中分離出來的主要化合物,具有抗炎和抗氧化活性的作用[57]。張富財等[58]發現,丹皮酚能夠抑制Fox O3a、促進Wnt2/β-catenin通路激活,提高OVX-OP大鼠椎骨骨密度,緩解骨質疏松。戴冰等[59]研究發現,六味地黃湯中山茱萸、牡丹皮能夠降低PMOP大鼠血清堿性磷酸酶、抗酒石酸酸性磷酸酶水平,改善骨吸收與骨形成平衡,提高骨密度。從血瘀理論角度,牡丹皮歸肝經、腎經,其活血化瘀的功效對骨質疏松癥性疼痛有緩解作用。

綜上,丹皮酚能激活Wnt信號通路,提高骨密度,延緩PMOP發展。

3.10 虎杖虎杖為蓼科植物虎杖PolygonumcuspidatumSieb.etZucc.的干燥根莖和根[60],性微寒,味微苦,歸肝經、膽經、肺經,具有利濕退黃、清熱解毒、散瘀止痛、止咳化痰的作用。虎杖的有效成分中白藜蘆醇和虎杖苷具有抗骨質疏松的作用[61]。Wang等[62]研究發現,白藜蘆醇能夠使某種雌激素受體激活,在增加成骨細胞的同時減弱破骨細胞的分化。喻琴云等[63]發現,白藜蘆醇可上調Wnt/β-catenin信號通路,提高骨密度,調控成骨。徐敏敏等[64]研究發現,虎杖苷能夠激活Wnt/β-catenin信號通路,減少GSK-3b表達,增加β-Catenin表達,從而達到調控成骨的效果。

綜上所述,虎杖中的虎杖苷與白藜蘆醇能夠調控Wnt/β-catenin信號通路,以達到骨平衡的狀態,但虎杖對PMOP的治療效果還需進一步挖掘。

4 中藥復方調控Wnt/β-catenin信號通路防治PMOP

近年來大量研究發現,中藥復方能有效防治PMOP,既體現了“整體觀念”和“辨證論治”的中醫理論,又具有多靶點、多途徑、多層面、安全性良好等優勢,深受眾多醫家及患者的喜愛。

研究發現[65],加味身痛逐瘀湯能明顯改善去卵巢骨質疏松癥大鼠骨微結構,通過正向調控Wnt/β-catenin 信號通路提高股骨組織中Wnt、Wnt1、β-catenin和cyclin D1蛋白的表達量,增加PMOP大鼠的骨密度以及改善骨組織形態,發揮抗骨質疏松癥的作用。劉金豹等[66]以“腎主骨生髓”“血行則瘀自去”為組方原則,發現補腎活血膠囊含藥血清能夠促進成骨分化以及骨髓間充質干細胞的增殖,其作用機制可能與調節Wnt/β-Catenin信號通路有關,從分子水平為中醫藥防治PMOP奠定理論基礎。王大偉等[67]發現,補腎益氣活血方能夠降低抗酒石酸酸性磷酸酶和提高堿性磷酸酶含量,主要機制是上調Wnt3a蛋白的表達,從而啟動Wnt/β-catenin經典細胞信號通路,激活下游靶基因,防治PMOP的發生和發展。王慶諺等[68]用補腎益氣活血方灌胃去勢大鼠骨質疏松模型12周后發現,Wnt7b、Axin2及Runx2 mRNA及蛋白表達明顯上調,結果表明補腎益氣活血方通過上調Wnt7b/β-catenin信號通路相關因子促進成骨份化來緩解骨質疏松。柴爽等[69]發現,補腎健脾活血方可提高PMOP大鼠的腰椎骨密度以及生物力學性能,其作用機制可能與調控Wnt/β-catenin信號通路和骨橋蛋白的表達有關。

5 小結與展望

中藥治療PMOP具有多途徑、多環節、多靶點、多通路等特點,活血化瘀類中藥通過Wnt/β-catenin信號通路能夠有效調控紊亂的骨代謝,從而達到治療PMOP的目的[70-71]。從腎虛血瘀治療PMOP的作用機制研究雖然取得一些進展,但仍存在以下問題:(1)PMOP血瘀理論學說雖然在中醫界被廣泛認可,但仍受腎主骨理論的影響,很多醫家只重視腎虛而忽略血瘀,故只重用補腎藥而忽視活血化瘀藥,在一定程度上影響藥物治療PMOP的效果。(2)對于活血化瘀類中藥及復方中有效成分篩選研究仍有不足;(3)國內對于活血化瘀藥物骨組織及其哈佛氏系統的作用影響鮮有報道;(4)活血中藥復方具有多靶點、多通路等特點,除了Wnt/β-catenin信號通路外,可能還有其他信號通路參與骨代謝過程。因此,應不斷地挖掘尋找更多通路或靶點,為臨床研究應用或實驗研究提供更可靠、更多的證據;(5)缺少大樣本、標準化的臨床研究,應進一步深化活血化瘀類中藥對PMOP的基礎和臨床研究。今后,應進一步深化活血化瘀類中藥對PMOP的基礎和臨床研究,提高臨床療效,改善患者生活質量,還要不斷挖掘尋找更多通路或靶點,為臨床應用或實驗研究提供更可靠、更多的證據。