大豆苷元通過雌激素樣作用防治骨質(zhì)疏松癥的機(jī)制研究現(xiàn)狀Δ

葉盛航，張煜薇，孟曉偉，陳麗華，朱衛(wèi)豐，管詠梅 （江西中醫(yī)藥大學(xué)現(xiàn)代中藥制劑教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330004）

骨質(zhì)疏松癥是一種因骨量低下和骨微結(jié)構(gòu)受到破壞，導(dǎo)致骨脆性增加的一種全身性骨病，發(fā)病率和致殘率均較高。骨質(zhì)疏松癥患者易發(fā)生骨折，這對(duì)患者的生活質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。深入研究骨質(zhì)疏松癥的治療機(jī)制對(duì)于改善患者的生活質(zhì)量、緩解其疼痛感以及提高臨床治療效率非常重要。目前，骨質(zhì)疏松癥的致病機(jī)制尚未完全闡明，但一般認(rèn)為該病與雌激素缺乏、衰老、藥物作用等有關(guān)；而其發(fā)病機(jī)制主要與生理性骨吸收增加、骨形成減少、激素失衡等有關(guān)[1]。雌激素替代療法已被證實(shí)是治療骨質(zhì)疏松癥的有效方法。然而，許多雌激素類藥物在治療的同時(shí)也存在副作用大、適應(yīng)性差以及依賴性強(qiáng)等問題。基礎(chǔ)研究和臨床研究均證實(shí)，大豆苷元可以通過發(fā)揮雌激素樣作用，與雌激素受體結(jié)合，預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥[2—3]。本文對(duì)大豆苷元通過雌激素樣作用防治骨質(zhì)疏松癥的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述，以期闡明大豆苷元的作用機(jī)制，為治療骨質(zhì)疏松癥提供新的思路。

1 促進(jìn)成骨細(xì)胞形成和分化

成骨細(xì)胞是一種骨形成細(xì)胞，主要負(fù)責(zé)在骨組織中合成和沉積新的骨基質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)骨的生長(zhǎng)和修復(fù)。Wnt信號(hào)通路能夠促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞朝著成骨細(xì)胞系發(fā)展，同時(shí)抑制其朝軟骨細(xì)胞系和脂肪細(xì)胞系分化，并且還有抑制成骨細(xì)胞凋亡的作用[4]。Wnt信號(hào)通路紊亂或受到抑制會(huì)造成骨形成速度減慢、骨礦化減少、骨重塑失衡、骨組織丟失。這種紊亂的Wnt信號(hào)通路也時(shí)常發(fā)生在骨質(zhì)疏松癥進(jìn)程中。

β-連鎖蛋白（β-catenin）、T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子（T-cell factor/lymphoid enhancer factor，TCF/LEF）和糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β）是Wnt信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子，也是防治骨質(zhì)疏松癥的重要靶點(diǎn)。程叢叢等[5]證實(shí)，β-catenin在Wnt信號(hào)通路中起正向調(diào)節(jié)作用，β-catenin活性增加可以促進(jìn)骨細(xì)胞的增殖和分化，進(jìn)而對(duì)骨形成起到積極的促進(jìn)作用。研究證實(shí)，TCF/LEF能夠調(diào)控Wnt響應(yīng)基因的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖和發(fā)育，維持干細(xì)胞自我更新，且TCF/LEF對(duì)Wnt信號(hào)通路起負(fù)向調(diào)節(jié)作用[6—7]。吳娟等[8]證實(shí)，GSK-3β可以通過將β-catenin標(biāo)記為廢棄物，促使其被下游蛋白復(fù)合體降解，從而調(diào)節(jié)Wnt目標(biāo)基因的表達(dá)，對(duì)Wnt信號(hào)通路起負(fù)向調(diào)節(jié)作用。大豆苷元可以通過促進(jìn)骨細(xì)胞中β-catenin的核轉(zhuǎn)運(yùn)，提高細(xì)胞核內(nèi)β-catenin的水平[9—10]；同時(shí)，還可以降低GSK-3β的活性，抑制其對(duì)β-catenin降解作用，使β-catenin在細(xì)胞內(nèi)積累[11]。此外，大豆苷元發(fā)揮雌激素樣作用還涉及激活Wnt信號(hào)通路下游MYC、CCND1基因轉(zhuǎn)錄，抑制Dickkopf相關(guān)蛋白1、分泌型卷曲相關(guān)蛋白1/2等因子的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、分化，抑制骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生和進(jìn)展[12—13]。上述研究表明，大豆苷元可以通過激活Wnt信號(hào)通路來模擬雌激素樣作用，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞形成和分化，提高骨密度和改善骨組織健康，以達(dá)到預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥的作用（圖1）。

圖1 大豆苷元通過雌激素樣作用防治骨質(zhì)疏松癥的作用機(jī)制

2 抑制破骨細(xì)胞分化

破骨細(xì)胞是一種主要的骨吸收細(xì)胞，其主要功能是通過溶解骨組織中的無機(jī)鹽和蛋白質(zhì)基質(zhì)，參與骨組織的吸收和降解。據(jù)報(bào)道，破骨細(xì)胞可以通過分泌溶骨細(xì)胞因子和酶（如基質(zhì)金屬蛋白酶9和組織蛋白酶K），攻擊并分解骨基質(zhì)，使骨組織中的鈣和其他礦物質(zhì)釋放出來，導(dǎo)致骨質(zhì)斷裂、疏松，骨密度和骨強(qiáng)度降低，引發(fā)骨質(zhì)疏松癥[14]。

RANKL、骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）和M-CSF作為破骨細(xì)胞的主要調(diào)控因子，是防治骨質(zhì)疏松癥的重要靶點(diǎn)。王想福等[15]研究發(fā)現(xiàn)，RANKL能夠與破骨細(xì)胞表面的核因子κB受體激活蛋白（receptor activator of nuclear factor-κB，RANK）結(jié)合，進(jìn)而刺激破骨細(xì)胞分化、活化和成熟，同時(shí)抑制破骨細(xì)胞凋亡。虞凡[16]研究發(fā)現(xiàn)，RANKL活性過度增加，可導(dǎo)致破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，骨吸收加速，進(jìn)而促使骨質(zhì)疏松發(fā)生。OPG可以結(jié)合RANKL，從而阻斷RANKL與其受體RANK結(jié)合，達(dá)到延緩破骨細(xì)胞分化、抑制過度骨吸收的作用[17]。申萌萌等[18]研究發(fā)現(xiàn)，過量的M-CSF可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞增加；而過量的巨噬細(xì)胞可分泌過量的破骨細(xì)胞因子和細(xì)胞因子，從而加速破骨細(xì)胞的分化，促進(jìn)骨吸收[19]。

周愛萍[20]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雌激素水平降低時(shí)，骨吸收增強(qiáng)，骨形成減少，骨密度下降，RANKL/OPG比例增加，促進(jìn)了骨質(zhì)疏松的發(fā)生。大豆苷元可以通過降低RANKL/OPG比例來模擬雌激素樣作用，抑制破骨細(xì)胞的分化和活性，從而對(duì)抗雌激素缺乏引起的骨質(zhì)疏松癥[21—22]。此外，大豆苷元還可以抑制M-CSF的產(chǎn)生，減少巨噬細(xì)胞的生成，降低巨噬細(xì)胞的活性，抑制破骨細(xì)胞的形成和活化，從而減緩骨吸收，預(yù)防骨質(zhì)疏松[23]。上述研究表明，大豆苷元可以通過降低RANKL/OPG比例，下調(diào)M-CSF的表達(dá)來模擬雌激素樣作用，從而抑制破骨細(xì)胞的分化，減緩骨吸收，預(yù)防骨質(zhì)疏松癥（圖1）。

3 抗氧化和調(diào)節(jié)免疫

據(jù)報(bào)道，抗氧化劑有助于中和自由基，減輕氧化應(yīng)激，從而保護(hù)骨骼健康，對(duì)預(yù)防和減緩骨質(zhì)疏松癥有一定的積極效應(yīng)[24]。趙瑾?jiǎng)P等[25]報(bào)道，多酚類化合物，特別是黃酮類化合物，具有類似雌激素的作用，具有較強(qiáng)的抗氧化活性，可以中和自由基，減輕氧化應(yīng)激對(duì)骨骼組織的損傷，促進(jìn)骨形成，抑制骨吸收。大豆苷元屬于黃酮類化合物異黃酮的一種，具有較強(qiáng)的抗氧化活性，其不僅有助于保護(hù)骨組織免受氧化損傷、促進(jìn)骨細(xì)胞的正常功能和新陳代謝，還可以中和自由基等有害物質(zhì)，減少其對(duì)骨骼的不利影響[26]。

骨骼與免疫系統(tǒng)之間的關(guān)系密切。早在1972年就有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，經(jīng)抗原刺激的免疫細(xì)胞可以產(chǎn)生破骨細(xì)胞激活因子，這種破骨細(xì)胞激活因子可刺激破骨細(xì)胞生成，使其功能大大增強(qiáng)，導(dǎo)致骨骼失鈣、骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)破壞[27]。IL-1、IL-6和TNF-α是免疫因子中的炎癥因子。研究表明，大鼠去勢(shì)所引起的雌激素缺乏，可導(dǎo)致其外周單核細(xì)胞和骨髓干細(xì)胞等細(xì)胞合成分泌IL-1、IL-6和TNF-α的能力增強(qiáng)[28]。IL-1和TNF-α是目前已知的最強(qiáng)的骨吸收促進(jìn)因子，其可以通過促進(jìn)始祖破骨細(xì)胞增殖與分化從而增加破骨細(xì)胞的數(shù)量，并促進(jìn)破骨細(xì)胞成熟。IL-1和TNF-α還能誘導(dǎo)成骨細(xì)胞產(chǎn)生IL-6，IL-6不僅能促進(jìn)早期破骨細(xì)胞生成，而且還能刺激正常破骨細(xì)胞形成吸收陷窩，從而增強(qiáng)破骨細(xì)胞的吸收活性[29]。大豆苷元可以抑制人成骨肉瘤MG-63細(xì)胞分泌IL-6，從而抑制破骨細(xì)胞分化、成熟，起到抑制骨質(zhì)疏松的作用[30]。由此可見，大豆苷元可以通過抗氧化和調(diào)節(jié)免疫，輔助治療骨質(zhì)疏松癥（圖1）。

4 劑量效應(yīng)

現(xiàn)有研究證實(shí)，在治療骨質(zhì)疏松癥方面，不同劑量的大豆苷元對(duì)骨密度和骨質(zhì)疏松會(huì)產(chǎn)生不同的效應(yīng)[31]。Tanaka等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在較低濃度下，大豆苷元對(duì)破骨細(xì)胞特異性基因呈現(xiàn)明顯的下調(diào)作用，從而抑制破骨細(xì)胞分化，有利于防治骨質(zhì)疏松癥。Jin等[33]研究發(fā)現(xiàn)，將大豆苷元的濃度控制在0.01～10 μmol/L時(shí)可以促進(jìn)人成骨肉瘤MG-63細(xì)胞的增殖，進(jìn)而抑制破骨細(xì)胞活性。包蕾等[34]也證實(shí)，低劑量（1×10-9mol/L）的大豆苷元主要通過作用于雌激素受體促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖；高劑量（1×10-5mol/L）的大豆苷元?jiǎng)t會(huì)通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ來抑制成骨細(xì)胞的增殖。楊楊等[35]研究發(fā)現(xiàn)，高劑量的大豆苷元在一定程度上也能夠有效地改善去勢(shì)大鼠骨質(zhì)疏松的癥狀。由此可見，大豆苷元的劑量效應(yīng)在不同研究中存在一定的差異，這可能與研究設(shè)計(jì)、樣本選擇和個(gè)體差異等因素有關(guān)。

5 結(jié)語

大豆苷元主要通過刺激成骨細(xì)胞形成和分化、抑制破骨細(xì)胞分化、抗氧化和調(diào)節(jié)免疫等途徑，發(fā)揮雌激素樣作用從而防治骨質(zhì)疏松癥。雖然大豆苷元在骨質(zhì)疏松癥防治中顯示出一定的潛在益處，但仍有一些限制。例如，受限于生物利用度、新陳代謝和子宮內(nèi)缺乏雌激素等因素，現(xiàn)有臨床試驗(yàn)還不足以支持大豆苷元的臨床應(yīng)用，其長(zhǎng)期安全性和治療機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。同時(shí)，大豆苷元作為植物雌激素樣化合物，活性相對(duì)較差，可能需要較高的劑量或濃度才能達(dá)到明顯的調(diào)節(jié)作用。未來相關(guān)學(xué)者應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)和臨床研究，深入探究大豆苷元的治療機(jī)制和安全性，并結(jié)合新技術(shù)和方法，以期為預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥提供新的策略。