中藥調(diào)控相關(guān)信號通路促進(jìn)腱骨愈合的研究進(jìn)展 Δ

楊超強(qiáng) ，汪小敏 ，王 亮 ，王宜燦 ，康天泰 ，楊 慶 ，舒洪旭 ，楊云云 ，張虎林 （.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)臨床學(xué)院，蘭州 7000；.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院北院骨科，蘭州 7000；.甘肅省中心醫(yī)院骨科，蘭州 70070）

近年來，現(xiàn)代生活方式的改變導(dǎo)致肌腱/韌帶損傷發(fā)病率顯著上升，全球每年有超過3 000萬人發(fā)生肌腱/韌帶損傷[1]。其治療主要依靠手術(shù)修復(fù)，但術(shù)后復(fù)發(fā)率較高。腱骨愈合是肌腱/韌帶重建手術(shù)成功的關(guān)鍵因素之一，腱骨愈合不良會導(dǎo)致關(guān)節(jié)失穩(wěn)、半月板和軟骨損傷等一系列臨床表現(xiàn)，增加了治療難度[2―4]。腱骨組織的再生能力有限，涉及多個細(xì)胞類型、信號通路、細(xì)胞外基質(zhì)和外界因素。過度炎癥反應(yīng)或機(jī)械刺激等因素會導(dǎo)致纖維化組織形成、間質(zhì)斑點(diǎn)形成等問題，進(jìn)而導(dǎo)致腱骨愈合不良。因此，尋求促進(jìn)腱骨愈合的最佳方法成為運(yùn)動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為，腱骨愈合屬于“筋骨病”范疇，其病位在于筋和骨，腱骨暢通是維持身體正常運(yùn)動和行動的關(guān)鍵要素之一。針對腱骨損傷的治療，中醫(yī)認(rèn)為腱骨組織與肝、腎、脾三臟器相關(guān)聯(lián)，肝主筋脈，腎主骨髓，脾主氣血，三臟器對腱骨組織的形成和修復(fù)有協(xié)同作用[5]；在具體治療上，多以具有滋腎補(bǔ)陰、活血化瘀、消腫止痛等功效的中藥為主來促進(jìn)腱骨修復(fù)。雖然中醫(yī)學(xué)對腱骨愈合不良有獨(dú)特的治療方法，但需要結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)理論加以應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，中藥可以通過影響多個信號通路來促進(jìn)腱骨愈合，包括轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）信號通路、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信號通路、Wnt 信號通路、成纖維細(xì)胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）信號通路、核因子κB（nuclear transcription factorκB ，NF-κB）信號通路等。本文就中藥促進(jìn)腱骨愈合相關(guān)信號通路的研究進(jìn)展作一綜述，旨在篩選中藥干預(yù)腱骨愈合的有效靶點(diǎn)，并為開拓腱骨愈合新的治療方案及相關(guān)研究提供思路。

1 腱骨愈合中的相關(guān)信號通路

1.1 TGF-β信號通路

在腱骨愈合過程中，TGF-β信號通路發(fā)揮著重要作用。該通路參與了調(diào)節(jié)腱骨愈合中的多種生物學(xué)過程，如膠原合成、基質(zhì)生成、細(xì)胞增殖和基質(zhì)降解等。通過細(xì)胞膜上的TGF-β 受體，TGF-β 信號被傳遞到細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而觸發(fā)一系列下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。研究表明，TGF-β能夠促進(jìn)膠原蛋白的合成和細(xì)胞外基質(zhì)的生成，對腱骨愈合和修復(fù)至關(guān)重要；能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化，從而促進(jìn)新骨的生長和愈合；還具有調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的能力，能抑制炎癥反應(yīng)，從而對腱骨愈合有積極影響[6―8]。

1.2 BMP信號通路

BMP 是一類多功能的生長因子，可通過激活Smad1/5/8 蛋白來實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)效應(yīng)，包括促進(jìn)腱骨干細(xì)胞的增殖和分化，以及調(diào)節(jié)膠原蛋白的合成和細(xì)胞外基質(zhì)的分泌[9]。此外，BMP 還能夠調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)過程，抑制炎癥反應(yīng)的產(chǎn)生，從而有利于腱骨愈合[10]。BMP廣泛存在于骨基質(zhì)中，對骨髓基質(zhì)干細(xì)胞向骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞的轉(zhuǎn)化起到誘導(dǎo)和促進(jìn)作用，其中BMP-2、BMP-7、BMP-12、BMP-13、BMP-14等亞型在腱骨愈合中發(fā)揮了促進(jìn)作用；尤其BMP-2 是最強(qiáng)的成骨誘導(dǎo)劑之一，能夠促進(jìn)干細(xì)胞向骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞分化，從而促進(jìn)血管形成[11]。

1.3 Wnt信號通路

研究表明，在新生大鼠腱骨愈合過程中，Wnt-3a 的表達(dá)增加，并且Wnt信號通路中的核心因子β-連環(huán)蛋白（β-catenin）在腱骨愈合早期會聚集在骨基質(zhì)細(xì)胞核內(nèi)，從而觸發(fā)下游基因的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞的增殖、分化以及新骨組織的形成，這表明Wnt信號通路在腱骨愈合中發(fā)揮了重要作用[12]。另有研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)Wnt信號通路可以促進(jìn)腱骨干細(xì)胞的增殖及其向成骨細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)腱骨愈合[13]。因此，研究Wnt 信號通路有助于理解腱骨愈合的本質(zhì)和調(diào)節(jié)機(jī)制，為開發(fā)新型腱骨愈合治療方法提供理論依據(jù)和方向。

1.4 FGF信號通路

FGF信號通路在腱骨愈合中起著重要作用，包括促進(jìn)成骨分化、細(xì)胞增殖和遷移以及軟骨分化[14]。腱骨愈合中常見的FGF家族成員包括FGF-2和FGF-18，它們通過與FGF受體結(jié)合逐漸激活成骨細(xì)胞，從而促進(jìn)骨的形成和分化。同時，F(xiàn)GF信號通路也參與調(diào)控細(xì)胞的遷移和增殖，這在腱骨愈合過程中至關(guān)重要[15]。另外，F(xiàn)GF還能與未分化的軟骨細(xì)胞結(jié)合，從而促進(jìn)軟骨分化和細(xì)胞外基質(zhì)形成[14]。需要注意的是，雖然FGF-2 在腱骨愈合中具有促進(jìn)愈合和加速恢復(fù)的作用，但過度表達(dá)或缺乏適當(dāng)調(diào)控通常會導(dǎo)致腱骨組織的過度生長和異常腱骨組織的形成，從而影響愈合效果。

1.5 NF-κB信號通路

NF-κB 家族的成員在腱骨愈合中具有多種生物學(xué)功能，如調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖、免疫反應(yīng)等[16]。在腱骨損傷的早期階段，NF-κB的激活可以促進(jìn)急性炎癥反應(yīng)，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的招募和活化，并促進(jìn)炎癥介質(zhì)的釋放，從而清除損傷區(qū)域的死細(xì)胞和病原體；隨著愈合的進(jìn)展，NF-κB 會參與調(diào)控成纖維細(xì)胞和其他細(xì)胞的功能，影響新的血管生成和細(xì)胞外基質(zhì)合成[17]。需要注意的是，NF-κB 信號的過度激活可能導(dǎo)致炎癥持續(xù)加劇，影響愈合過程。因此，平衡NF-κB的活性不僅是控制炎癥反應(yīng)和促進(jìn)有效腱骨愈合的關(guān)鍵，也是制定腱骨損傷治療策略時需認(rèn)真考慮的問題。

1.6 其他

除上述信號通路以外，腱骨愈合還與雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路、核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）信號通路、活性氧（reactive oxygen species，ROS）/NOD 樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）信號通路、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）信號通路、Notch 信號通路等相關(guān)[18―23]。

2 中藥基于相關(guān)信號通路促進(jìn)腱骨愈合

現(xiàn)有研究表明，許多中藥單體、提取物和復(fù)方能夠通過調(diào)節(jié)TGF-β、BMP、Wnt、FGF 和NF-κB 等信號通路來促進(jìn)細(xì)胞增殖和分化、刺激膠原合成和基質(zhì)生成、抑制炎癥反應(yīng)等，從而有助于腱骨修復(fù)和愈合。

2.1 中藥單體或提取物基于相關(guān)信號通路對腱骨愈合的調(diào)控

Tian 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩素可能通過激活Wnt/β-catenin信號通路促進(jìn)腱骨細(xì)胞增殖和成骨分化，加速腱骨愈合；經(jīng)黃芩素治療后的腱骨界面膠原纖維生長良好，并且與對照（生理鹽水）組相比，能提早形成Sharpey纖維；同時，黃芩素還能提高腱骨干細(xì)胞中骨相關(guān)基因的表達(dá)水平，如堿性磷酸酶、BMP-2和骨鈣素等，從而促進(jìn)腱骨愈合。然而，黃芩素在腱骨愈合中的作用機(jī)制、劑量和治療時機(jī)仍需進(jìn)一步研究，并需要進(jìn)行更多的基礎(chǔ)和臨床研究來深入了解其應(yīng)用于腱骨愈合治療的效果和安全性。

Zhang 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可以激活Wnt/β-catenin 信號通路，增加堿性磷酸酶的活性，并誘導(dǎo)骨髓基質(zhì)細(xì)胞中核心結(jié)合因子α1、BMP-2 和BMP-4 的表達(dá)，促進(jìn)骨鈣素分泌，從而加速腱骨愈合。Zhang等[26]研究還發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可以通過激活大鼠的BMP-2/Smad5/Runt 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runt related transcription factor 2，Runx2）信號通路，促進(jìn)骨鈣素的分泌，從而增強(qiáng)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow stem cell，BMSC）的活力，加速腱骨愈合。上述研究結(jié)果為淫羊藿苷在促進(jìn)腱骨愈合的臨床應(yīng)用方面提供了理論依據(jù)。

Zhang 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補(bǔ)總黃酮可通過激活mTOR 信號通路，刺激肌腱干細(xì)胞成骨分化，提高肌腱與骨的連接質(zhì)量以及相關(guān)蛋白的磷酸化水平；還可增加愈合組織中VEGF和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白等的表達(dá)，而這些蛋白為mTOR信號通路下游靶蛋白，與促進(jìn)腱骨愈合密切相關(guān)。

許華亮等[27]研究發(fā)現(xiàn)，小白菊內(nèi)酯可抑制NF-κB信號通路及炎癥反應(yīng)，促進(jìn)成骨相關(guān)蛋白Runx2 的表達(dá)，提高下游成骨相關(guān)基因OCN的表達(dá)水平，并調(diào)節(jié)肌腱干細(xì)胞的成骨分化，從而促進(jìn)腱骨愈合。

史友剛等[28]研究發(fā)現(xiàn)，三七總皂苷能激活Wnt/β-catenin信號通路，顯著促進(jìn)大鼠肌腱干細(xì)胞的成骨分化，同時增加成骨因子Runx2和成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子（Osx）的表達(dá)，并提高β-catenin 的活性。劉曉華等[29]研究發(fā)現(xiàn)，三七總皂苷可以提高內(nèi)源性生長因子（如胰島素樣生長因子1、VEGF 等）的表達(dá)水平，而這些生長因子對肌腱干細(xì)胞的成骨分化均能起到重要作用。但以上研究結(jié)果有待臨床試驗(yàn)確證，使用三七總皂苷治療肌腱損傷時需謹(jǐn)慎評估其安全性和有效性。

Li等[19]研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚可以通過激活Nrf2/血紅素加氧酶1（heme oxygenase 1，HO-1）信號通路保護(hù)肌腱干細(xì)胞免受氧化應(yīng)激引起的損害，經(jīng)丁香酚處理后的肌腱干細(xì)胞可顯著促進(jìn)腱骨愈合過程中的肌腱生成和基質(zhì)再生，從而有效促進(jìn)腱骨愈合。

研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素能夠通過抑制ROS/NLRP3 信號通路，顯著減少ROS/NLRP3 引發(fā)的病理性炎癥導(dǎo)致的肌腱干細(xì)胞凋亡，并能誘導(dǎo)硬化結(jié)節(jié)細(xì)胞的形成，從而促進(jìn)腱骨修復(fù)[20]。

Zhou 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，丹參酮能通過激活TGF-β/Smad3信號通路，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增殖，減少肌腱粘連，提高腱骨強(qiáng)度，并促進(jìn)腱骨基質(zhì)的膠原纖維生成，增強(qiáng)力學(xué)性能，從而改善腱骨愈合效果。

Wang 等[31]研究發(fā)現(xiàn)，紫堇堿可通過調(diào)控NF-κB 信號通路，抑制前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）成纖維細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，并能抑制基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）、炎癥因子以及ACL受損部位TNF-α的表達(dá)，從而減少TNF-α誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，還能促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長，進(jìn)而促進(jìn)受損ACL組織的恢復(fù)。

Bai等[32]研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸能通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信號通路促進(jìn)人骨髓基質(zhì)細(xì)胞的成骨分化和鈣沉積，從而促進(jìn)腱骨愈合。值得注意的是，盡管甘草酸的效果已經(jīng)得到驗(yàn)證，但在使用之前仍需進(jìn)行大量臨床研究來確認(rèn)其使用劑量、次數(shù)和時機(jī)。

綜上，中藥單體或提取物對腱骨愈合相關(guān)信號通路的調(diào)節(jié)作用見表1。

表1 中藥單體或提取物對腱骨愈合相關(guān)信號通路的調(diào)節(jié)作用

2.2 中藥復(fù)方基于相關(guān)信號通路對腱骨愈合的調(diào)控

桃紅四物湯由當(dāng)歸、川芎、桃仁、紅花等中藥組成。徐眾華等[33]研究發(fā)現(xiàn)，桃紅四物湯能夠改善兔肩袖組織的病理損傷，減輕炎癥反應(yīng)，通過抑制磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（又稱Akt）/mTOR信號通路、激活自噬來促進(jìn)蛋白質(zhì)合成和肩袖組織修復(fù)。

六味地黃丸由熟地黃、山藥、山茱萸、牡丹皮、茯苓、澤瀉6 味中藥組成，具有滋陰補(bǔ)腎的作用。陳能等[34]研究表明，六味地黃丸在改善ACL 損傷患者ACL 重建后的腱骨愈合方面效果良好，其能通過調(diào)控TGF-β信號通路，提高腱骨界面ACL 組織中內(nèi)源性TGF-β1的表達(dá)水平，從分子生物學(xué)層面促進(jìn)ACL重建后的腱骨愈合。

續(xù)筋接骨液包含了多味中藥，如當(dāng)歸、赤芍、丹參等。這些中藥具有活血化瘀、止痛消腫的功效，可通過調(diào)理肝臟、促進(jìn)氣血運(yùn)行來治療筋骨損傷。謝求恩等[21]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，續(xù)筋接骨液能上調(diào)VEGF信號通路和堿性FGF（basic FGF，bFGF）的表達(dá)，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的分裂增殖和微血管的生成，從而促進(jìn)肩袖腱骨界面的愈合。

研究表明，補(bǔ)腎活血復(fù)方可能通過多個細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來調(diào)節(jié)BMSC的增殖、遷移及成骨分化[35―36]。此外，補(bǔ)腎活血復(fù)方還可以通過TGF-β/Smad、Wnt/β-catenin、絲裂原激活蛋白激酶和Notch 等多種信號通路來實(shí)現(xiàn)成骨信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而促進(jìn)BMSC分化為成骨細(xì)胞，以完成腱骨的愈合過程[22―23]?？梢?，補(bǔ)腎活血復(fù)方調(diào)控腱骨愈合的作用機(jī)制具有多途徑和多靶點(diǎn)的特點(diǎn)。

復(fù)方接骨片在ACL 斷裂愈合過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，該過程涉及多條分子信號通路和多個細(xì)胞類型。ACL損傷后，炎癥細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、BMSC和骨細(xì)胞等多種類型細(xì)胞進(jìn)入損傷區(qū)域，這些細(xì)胞產(chǎn)生的分子信號通路在愈合過程中發(fā)揮了重要作用。復(fù)方接骨片中的組方藥材，如烏賊骨、蜈蚣、石斛等，具有抗炎、促進(jìn)軟骨修復(fù)和增加骨密度等功效，從而使該方能通過直接影響損傷區(qū)域的細(xì)胞或調(diào)控Wnt、BMP 和NF-κB 等信號通路，發(fā)揮促進(jìn)腱骨愈合的作用[37―38]。

綜上，中藥復(fù)方對腱骨愈合相關(guān)信號通路的調(diào)節(jié)作用見表2。

3 總結(jié)及展望

腱骨組織的有限再生能力使得肌腱和韌帶損傷的治療成為挑戰(zhàn)，細(xì)胞和分子水平的干預(yù)是促進(jìn)腱骨愈合的關(guān)鍵。腱骨愈合是一個復(fù)雜的生物學(xué)過程，涉及多種細(xì)胞因子和信號通路的調(diào)控?，F(xiàn)代研究顯示，中藥可通過TGF-β、BMP、Wnt、FGF、NF-κB等信號通路調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、遷移和基質(zhì)合成等關(guān)鍵過程，從而有效促進(jìn)腱骨愈合；且中藥具有成本低、非成癮性、多靶點(diǎn)、較少毒副作用以及患者易接受等優(yōu)勢，故已成為腱骨愈合領(lǐng)域的重要干預(yù)方法。

盡管目前中藥在腱骨愈合領(lǐng)域取得了一些進(jìn)展，但仍然存在許多待解決的問題。筆者認(rèn)為未來的研究方向可以為：（1）深入探究信號通路機(jī)制——對于不同信號通路在腱骨愈合中的具體作用機(jī)制需要更深入的研究，特別是在腱骨愈合不同階段和損傷類型中的調(diào)節(jié)機(jī)制。（2）精準(zhǔn)化治療——鑒于個體差異性，開發(fā)針對不同患者的個性化治療策略將是未來的發(fā)展方向，中藥可能在這方面發(fā)揮重要作用。（3）中藥活性成分的鑒定——未來需要更多的研究來鑒定和分離中藥中對腱骨愈合有益的活性成分，并探索其作用機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)更精確的治療效果。（4）臨床試驗(yàn)和應(yīng)用——中藥在腱骨愈合中的應(yīng)用需要更多的臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證其療效和安全性，以便為臨床實(shí)踐提供更可靠的依據(jù)。（5）多學(xué)科合作——腱骨愈合問題涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等多個領(lǐng)域，需要跨學(xué)科合作，充分整合不同領(lǐng)域的專業(yè)知識和技術(shù)手段。

綜合而言，腱骨愈合的研究及其中藥干預(yù)的應(yīng)用前景廣闊。隨著對信號通路及作用機(jī)制的深入理解和中藥的深入研究，中藥治療未來有望在腱骨愈合治療領(lǐng)域取得更大的突破，從而為相關(guān)藥物的開發(fā)提供更多的優(yōu)質(zhì)資源和方向。