中醫藥干預Wnt/β-catenin信號通路治療激素性骨質疏松癥的研究進展*

史凡凡，趙繼榮△，雒永生，馬同，陳文，蔡毅，張天龍，楊濤，張立存，李瑋農，楊文通，蔣鵬

1 甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730030； 2 甘肅省中醫院，甘肅 蘭州 730050

激素性骨質疏松癥（glucocorticoid-induced osteoporosis，GIOP）是指由于糖皮質激素（glucocorticoid，GC）長時間或者不規范使用，影響成骨細胞和破骨細胞作用，使機體的骨形成減少的同時骨吸收增加，骨量降低，從而引發的骨質疏松癥［1］。由于GC在臨床中廣泛應用，引起的骨質疏松性骨折成為最嚴重的不良事件［2］。有臨床研究發現使用GC的患者椎體骨折的年發生率為5.1%，非椎體骨折的發生率為2.5%［3］。并且當GC的累計使用量超過1800 mg時，患者骨折的成本會增加3201美元［4］。所以如何采取有效措施防治GIOP成為亟需解決的問題。西醫在治療GIOP時主要從抑制骨吸收和促進骨形成兩個方面著手，而抑制骨吸收的藥物只能阻止骨丟失的進一步發展，但不能增加骨量；但是對骨形成有促進作用的藥物研發卻較少［5］。近年來，隨著GIOP發病機制在分子生物學方面研究的日益深入，與GIOP相關的信號通路相繼被發現，如：BMP-2/BMPR1A/Runx2信號通路［6］、ERK/Lrp-5/GSK-3β信號通路［7］、PDK1/Akt/mTOR信號通路［8］、NF-κB信號通路［9］及Wnt/β-Catenin信號通路［10］等，這些信號通路與GIOP密切相關，從而引起了人們的廣泛關注。本研究主要介紹中醫對GIOP的認識以及中醫藥干預Wnt/β-catenin信號通路作為治療GIOP新切入點的研究進展，以期為臨床治療GIOP提供新方法。

1 中醫學對GIOP的認識

中醫學并未對GIOP進行過系統描述，但根據GIOP的臨床表現，屬中醫“骨痿”“骨痹”等范疇。現代醫家認為GC本為陽剛之藥，長時間或不規范使用GC，易引起人體陽邪亢盛，打破人體陰陽平衡狀態，陰液久而耗傷，此時GC為陽剛之藥毒，當停止攝入GC時，人體陽氣相應受損，出現陰陽俱損表現。《素問·痿論篇》載：“腎主身之骨髓……腎氣熱，則腰脊不舉，骨枯而髓減，發為骨痿。”腎臟與人體骨骼的生長發育密切相關，當人體腎精充足、腎氣旺盛時，骨髓化生有源，機體骨骼健壯；當機體腎氣虛弱或腎精不足時，骨髓化生不足，則出現骨痿，并且容易引起骨折。《素問·長刺節論篇》載：“病在骨，骨重不可舉，骨髓酸痛，寒氣至，名曰骨痹。”骨痹是由于機體正氣虛弱并伴有外邪入侵，從而出現骨骼疼痛和骨折等臨床表現，GC服用不當相當于外邪入侵機體，破壞人體平衡，誘發骨痹。

2 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin信號通路由Wnt配體、低密度脂蛋白受體相關蛋白（low-density lipoprotein receptor associated protein，LRP）及卷曲蛋白家族受體（frizzled，FZD）組成，當Wnt配體與FZD結合，且與LRP5/6發生作用后，Wnt/β-catenin信號通路被激活［11-12］。當Wnt缺失時，β-catenin與β-catenin的破壞復合物［支架蛋白、腫瘤抑制因子、糖原合成酶激酶3（glycogen synthetase kinase-3，GSK3）、酪蛋白激酶1α（casine kinase 1α，CK1α）］結合，CK1α和GSK3使β-catenin磷酸化，并靶向降解泛素依賴性蛋白酶體；當Wnt存在時，Wnt配體與FZD結合，同時誘導LRP5/6磷酸化，形成穩定的Wnt/β-catenin信號通路［13］。

Wnt/β-catenin信號通路為3種Wnt信號通路之一，相關研究［14-15］發現，Wnt/β-catenin信號通路在成骨細胞（osteoblast，OB）和骨細胞的發生發展過程中發揮重要作用。Runx2、FZD 2、軸蛋白2（axis inhibition protein，Axin 2）和βcatenin是Wnt/β-catenin信號通路的下游因子，Wnt/β-catenin信號通路通過依賴性或非依賴性途徑對下游因子產生影響，促進OB分化和成熟［16］。有研究表明OB的分化和成熟與骨形態發生蛋白和Wnt信號通路之間的相互影響關系密切，Wnt/β-catenin信號通路作為OB中骨形態發生蛋白2（bone morphogenetic proteins 2，BMP2）表達的激活物，為整合骨形態發生蛋白和Wnt/βcatenin信號通路在OB的分化與成熟中產生積極影響［17］。β-catenin不僅可以促進OB的分化成熟，而且可能調節破骨細胞（osteoclasts，OC）活性［18］。Wnt/β-catenin信號通路對OC的影響主要體現在Wnt信號可以促進骨保護素（osteoprotegerin，OPG）分泌水平，而OPG又可以抑制Wnt3的表達，從而破壞OC的生成和骨吸收［19］。

3 Wnt/β-catenin信號通路與GIOP的關系

GIOP的發病機制包括OB數量減少、OC數量增加及骨細胞受損，從而導致骨吸收和骨形成失衡［20］。GC廣泛應用于治療自身免疫性疾病、癌癥、炎癥疾病、器官移植等，由于GC的廣泛應用，使機體出現嚴重不良反應［21］。

當機體使用GC之后，Wnt3a表達減少而Dickkopf相關蛋白1（dickkopf related protein 1，DKK1）和骨硬化蛋白（sclerostin protein，SOST）的表達水平升高，從而對wnt信號產生抑制，引發骨形成的損害［22］。GENG等［23］研究表明，GC可以使機體的Wnt3a、LRP5和β-catein表達降低，同時使Wnt/β-catenin信號通路的拮抗劑SOST表達升高，SOST通過升高核因子κB受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）表達，降低OPG表達，導致OC生成能力增強，引起機體骨骼的退變。BULTINK等［24］研究發現GC可以引起半胱氨酸酶3和糖原合酶激酶活性增加，促使OB和骨細胞受損，而糖原合酶激酶又可以使Wnt信號通路發生改變，導致OB數量減少。KOMORI等［25］研究發現，GC可以降低miR-29a表達，對Wnt3a細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、β-catein和蛋白激酶B的表達減弱，DKK1和RANKl的表達升高，對骨骼產生不利影響；另一項研究發現，地塞米松可以引起miR199a-5P表達升高，miR199a-5p導致FZD4和Wnt2的表達降低，引起OB凋亡［26］。BARON等［27］通過觀察GC使用者血清水平發現，應用GC 1周后SOST和DKK1血清表達較治療前升高，但GC對SOST和DKK1抑制作用處于下降水平，Wnt3a下降；同時發現機體的血清骨形成標志物P1NP應用GC 1周后明顯下降，之后一直處于較低水平；血清骨吸收標志物TRACP-5b則明顯升高，之后一直處于高水平，表明使用GC后SOST和DKK1水平升高，Wnt3a水平下降，抑制Wnt信號通路，誘發GIOP。但關于DKK1和SOST在GC長時間使用之后的水平降低的機制尚未闡明。

綜上所述，當人體使用GC后，Wnt3a、LRP5、βcatein、ERK和蛋白激酶B的表達降低，DKK1、硬化素、RANKL、T抗酒石酸酸性磷酸酶5b（tartrate resistant acid phosphatase 5b，TRACP5b）的表達升高，Wnt/β-catenin信號通路受到抑制，人體骨形成減少的同時骨吸收增加，誘發GIOP。

4 中藥通過Wnt/β-catenin信號通路防治GIOP

4.1 中藥單體通過Wnt/β-catenin信號通路防治GlOPZHOU等［19］研究發現，何首烏（polygonum multiflorm，PM）可以抑制DKK1和Wnt抑制因子1（Wnt inhibitory factor 1，WIF1）的表達，從而調控Wnt信號通路，導致OC活性下降，破壞骨髓基質細胞向脂肪細胞轉化，以及TRACP-5b水平下降，骨形成增加，骨吸收降低，從而對GIOP大鼠的骨骼產生保護作用。CHEN等［28］將大鼠隨機分為對照組、地塞米松組和地塞米松+姜黃素組，發現地塞米松+姜黃素組與地塞米松組相比，大鼠BMD、Wnt、βcatenin、LRP5表達升高，CTX、SOST和DKK1表達降低，表明姜黃素可以重新激活GIOP大鼠Wnt/βcatenin信號通路，促進0B分化與成熟，發揮對骨骼的保護作用。XI等［29］將大鼠隨機分為載體組、GIOP模型組和雷公藤紅素治療組，經治療后，雷公藤紅素治療組與GIOP模型組相比：Wnt和βcatenin蛋白表達升高，表明雷公藤紅素可能是激活Wnt/β-catenin信號通路預防GIOP的潛在治療藥物。任輝［30］研究發現，龜板聯合阿倫磷酸鈉可以使GIOP大鼠β-catenin、let-7f、CTSK、Runx2等表達水平升高，使TNFR2和GSK3β的表達水平降低，表明龜板聯合阿倫磷酸鈉可以重新激活GIOP大鼠的Wnt/β-catenin信號通路，使let-7f的表達上調，達到防治GIOP的目的。

4.2 中藥復方通過Wnt/β-catenin信號通路防治GlOPFENG等［31］將60只SD大鼠隨機分為對照組（NC組）、申潑尼龍組（Met組）、小劑量骨密葆方組（GBDL組）、中劑量骨密葆方組（GBDM組）、大劑量骨密葆方組（GBDH組），治療6周后發現，Met組DKK1基因表達上調，與NC組有明顯差異，GBDM組和GBDH組DKK1基因表達上調，GBDH組無明顯改變；Runx2基因Met組表達下調，GBDL、GBDM、GBDH組表達上調；CTSK基因在Met組中升高，與NC組相比有明顯差異，而在其他組中均下調，說明骨密葆方可能通過調控Wnt/β-catenin信號通路，抑制DKK1和CTSK基因表達，促進Runx2基因表達，促進OB生成，抑制OC產生，調節骨代謝，從而達到防治GIOP的目的。張志達等［32］將SD大鼠隨機分為空白組、模型組、左歸丸組，治療1個月后發現，左歸丸組Runx2基因表達高于模型組，DKK1和CTSK的基因表達低于模型組，說明左歸丸可以通過調控Wnt/β-catenin信號通路使骨小梁、體積骨密度、相對骨體積升高，調節骨代謝，從而達到防治GIOP的目的。洪郭駒等［33］研究發現，復方貞術調脂膠囊通過促進Wnt3a、MEKK2和β-catenin的表達、促進β-catenin/TCF/LEF轉錄活性，調控Wnt/β-catenin信號通路，從而達到防治GIOP的目的。

綜上所述，中藥單體、中藥復方通過調控Wnt/βcatenin信號通路抑制劑DKK1、CTSK、WIFI、GSK3β、SOST等表達水平，再次激活Wnt/β-catenin信號通路，促進OB生成，達到防治GIOP的目的。

5 小結與展望

Wnt/β-catenin信號通路與GIOP的發生發展關系密切，中醫藥通過調控Wnt/β-catenin信號通路抑制劑的表達水平，重新激活Wnt/β-catenin信號通路，促進OB分化與成熟，達到防治GIOP的目的。但也存在一些問題：1）目前研究處于動物實驗階段，且動物實驗多從單一途徑出發；2）臨床治療GIOP多從補腎角度出發，尚無明確的中醫辨證分型；3）研究尚處于初步階段，臨床樣本數量較少，缺乏臨床研究的數據作為循證醫學的有力證據。接下來的研究應該將中醫學理論與現代醫學相結合，加強中藥參與信號通路的分子生物學研究，明確中藥防治GIOP的作用機制，為研制療效確切的藥物提供理論基礎。