Wnt/β-catenin信号通路在补肾中药靶向治疗骨质疏松症中应用的研究进展

陈世海 谢兴文 李建国 徐世红 蒋国鹏 李应福

1.甘肃中医药大学, 甘肃 兰州 730000 2.甘肃省中医药研究院, 甘肃 兰州 730050 3.甘肃省中医院, 甘肃 兰州 730050

骨质疏松症(osteoporosis，OP)是一种常见的以骨量减少，骨微观结构被破坏及骨的脆性增加为特征的全身代谢性骨病。文献报道[1]全球OP患者高达10.2亿人，预计2030年将达13.6亿人，同时并发骨折的人数为28.9万人，每年相关治疗费用约为10亿元。另据文献报道[2-3]，40岁以上OP患者约1.4亿，占总人口数的24.62%，同时指出高达87%的65岁以上老年人在跌倒时将并发骨质疏松性骨折。与正常骨折相比，骨质疏松性骨折具有难以固定、难以愈合及再次骨折的几率大等特点。由于其发病率高，并发症重及治疗花费大等使得该病成为全球关注的公共健康问题[4]。近年来随着现代医学的进步，对骨质疏松症发症机制的研究亦较为深入。

目前对于OP的发病机制尚不能完全阐明，认为其发病与年龄、遗传、环境、生活方式及用药均有着密切的关系[5]。近年来随着对信号分子及通路研究的深入，发现Wnt/β-catenin通路能够增加成骨细胞的增殖分化及功能活性[6-8]，进而在骨骼发育及骨组织内部稳态的过程中发挥着重要的作用，同时在胚胎发育及促进骨折愈合方面同样发挥着重要的作用。随着对Wnt/β-catenin信号通路在OP发病过程中的研究，针对本通路的靶向治疗研究亦大量的开展，本文将基于Wnt/β-catenin在OP中的发病机制为基础进行综述，探讨传统补肾中药经Wnt/β-catenin靶向治疗OP的最新研究进展。

1 Wnt/β-catenin信号通路与OP的发病机制

Wnt/β-catenin信号通路为经典的Wnt通路，β-catenin为此通路上的关键因子。Wnt/β-catenin信号通路能够调节细胞的增殖、凋亡及组织的修复等，同时能够促进骨髓间充质干细胞及成骨细胞的增殖及分化，增加其活性，有效的促进成骨。Wnt信号异常不仅能导致肺纤维化、肿瘤等疾病[9-10]，同时与OP的发病密切相关[11]。Li等[12]表明，β-catenin在促进成骨的同时还显著的增强碱性磷酸(ALP)的活性。Runx2为成骨细胞的特异性转录因子，与成骨细胞的的增殖、分化及骨形成关系密切。文献报道[13]，Runx2表达减少，通过抑制Wnt/β-catenin信号通路的活性进而阻碍成骨细胞的增殖及骨的形成，因此，Wnt/β-catenin信号通路在骨形成中发挥着重要作用，当此通路传导紊乱时易导致骨代谢紊乱及并发OP[14]。传统中药治疗OP具有独特的优势及确切的临床疗效，随着近年来对Wnt/β-catenin信号通路与OP发病机制研究的深入，在中医理论为指导的病机基础上，借助现代科技及现代医学研究手段，探讨中药从多靶点角度调控Wnt/β-catenin通路来发挥治疗OP的作用，进而阐明中药治疗OP的作用机理，探索特异性靶向治疗OP的中药等，将成为研究的热点，同时将进一步探寻中药治疗OP有效作用靶点。

2 中药及复方调控Wnt/β-catenin通路治疗OP的研究

2.1 单味中药调控Wnt/β-catenin通路治疗OP的研究

近年来研究发现，单味中药或其有效成分能够通过促进成骨细胞的成骨及抑制破骨细胞的活性来有效调节骨代谢，延缓或防治OP的发生。随着对中药治疗OP的深入研究，已有不少学者成功的探讨了单味中药通过Wnt/β-catenin信号通路来治疗OP的机制机理。

2.1.1 淫羊藿：《中国药典》记载，其味辛甘，性温，归肝、肾经，为补肾壮阳之要药，《本草纲目》称“益精气，坚筋骨，补腰膝等。现代研究发现[15]，淫羊藿及其有效活性成分淫羊藿总黄酮或淫羊藿苷均能够促进成骨细胞成骨成及抑制破骨细胞的活性，从而改善骨代谢，发挥防治OP的作用。同时发现淫羊藿类黄酮能够通过Wnt/β-catenin通路来调节人间充质干细胞的骨形成作用[16]。Li等[17]研究表明，淫羊藿苷能够通过Wnt/β-catenin 通路来有效的减少小鼠颅骨的骨吸收，防止骨量的减少及骨强度的下降，从而有效的改善小鼠的骨代谢，发挥治疗OP的作用。涂艳等[18]研究发现，淫羊藿苷能够激活Wnt/-catenin信号通路、促进骨髓间充质干细胞(BMSC)的成骨分化。曾建春等[19]研究淫羊藿苷诱导MSCs成骨过程中对Wnt/β-catenin通路的影响，发现淫羊藿苷能够通过Wnt3a /β-catenin信号通路来促进MSCs增殖及向成骨细胞分化，增加骨密度(bone mineral density, BMD)及骨质量，改善骨结构及骨代谢，从而发挥治疗OP的作用。

2.1.2 杜仲：《神农本草经》记载“主腰脊痛，补中，益精气，坚筋骨”。现代药理研究发现[20]，杜仲及其提取物能够促进成骨细胞增殖进而发挥治疗OP的作用。汤军[21]研究发现，杜仲醇提取物能够有效的促进大鼠BMSC的成骨分化，诱导48 h后，β-catenin表达水平增高18.65倍。同时研究发现，大鼠BMSC的成骨分化与Wnt/β-catenin信号通路关系密切。张贤等[22]研究发现，杜仲能够诱导大鼠BMSC在增殖、分化及成骨分化过程中Wnt/β-catenin信号通路相关基因的表达，在诱导3 d时β-catenin的表达水平升高达2倍，由此得出，Wnt/β-catenin信号通路可能参与了杜仲促进BMSC增殖、分化及成骨过程，进而表明，杜仲及其提取物能够通过调控Wnt/β-catenin信号通路来有效的促进骨形成，同时能够显著的增加BMD及改善骨代谢，发挥防治OP的作用。

2.1.3 蛇床子：性温，味苦，有温肾壮阳、祛风燥湿之功，《神农本草经》曰“除痹气，利关节”，《本草纲目》云“治腰痠疼，四肢顽痹”。现代药理研究发现，蛇床子素能够显著增加大鼠的BMD，有效改善骨组织的结构及增加骨质量，进而发挥治疗OP的作用。相关研究表明[23]，蛇床子素能够增加BMP-2 的表达，激活Wnt/β-catenin信号通路，从而促进成骨细胞的增殖、分化及增强其活性，促进成骨，增加骨密度及骨含量，有效的发挥抗OP的作用。郑苏阳[24]研究发现，中、高浓度的蛇床子素能够促进Wnt1蛋白水平的表达，高浓度的蛇床子素能够促进β-catenin的表达，由此表明，蛇床子素能够通过激活Wnt/β-catenin信号通路及增加Runx2表达水平来促进成骨。李玲慧等[25]对体外培养大鼠成骨细胞的研究发现，蛇床子素促进成骨的机制可能是通过抑制破骨细胞的活性或者调控Wnt/β-catenin通路来促进骨的形成。

2.1.4 骨碎补：性温，味苦，归肝、肾经，有补肾强骨之功，为常用补肾中药。《本草从新》有“疗骨痿”的记载，现代研究亦发现，骨碎补及其活性成分能够有效的防治OP。郭英等[26]研究骨碎补总黄酮对BMSC增殖分化及成骨过程中对Wnt/β-catenin通路的影响，发现骨碎补总黄酮能够通过增加BMP-2 表达水平进而激活Wnt/β-catenin信号通路来促进早期BMSC的增殖、分化、成熟及增强其功能活性，促骨的形成，有效的发挥抗骨质疏松的作用。同时有研究报道[27-28]，骨碎补有效活性成分柚皮苷能够有效的治疗废用性OP，其机制可能为柚皮苷可通过活化Wnt/β-catenin通路，抑制壳硬蛋白及增加骨膜蛋白的表达水平，同时促进成骨细胞的分化及抑制破骨细胞的的分化，有效的促进骨形成、调整骨代谢，进而延缓或阻碍废用性OP的发生。Wang等[29]研究发现柚皮苷能够有效的防治去卵巢性骨质疏松，其机制可能与增加TCF、LEF转录因子及β-catenin的表达水平有关。陈云刚等[30]研究骨碎补含药血清通过wnt/β-catenin信号通路对BMSCs成骨的影响及其作用机制，结果发现，骨碎补含药血清能够上调β-catenin、Runx2及Osteriex mRNA表达等上调ALP的表达水平，促进骨的性成，有效的发挥防治OP的作用。

2.2 中药复方调控wnt/β-catenin信号通路治疗OP的研究

近年研究发现大量的中药复方能够有效的治疗OP，其具有多层面、多靶点及安全性良好等独特优势，同时体现了中医整体观念与辨证施治的传统中医理论，受到众多医家及患者的青睐。随着应用现代方法对中药复方研究的成熟，进一步深入的探究了Wnt通路与复方治疗作用的机理。洪郭驹等[31]探讨复方贞术调脂胶囊治疗OP的作用，研究发现大鼠骨小梁数目及形态均得到显著的改善，同时β-catenin表达水平显著的增加。沈霖等[32]对临床绝经后骨质疏松(PMOP)患者应用青娥丸连续治疗6月后观察患者血清dickkopf-1(DDK-1)及β-链蛋白(β-catenin)表达，结果发现治疗2月后患者BMD显著增加，其部分机制通过增加β-catenin的表达水平，降低DDK-1的表达来调控wnt/β-catenin通路来实现。杨军等[33]研究发现，壮骨止痛方能够通过显著的提升骨质疏松雌鼠Wnt/β-catenin的表达及降低Sclerostin的水平，从而有效的发挥治疗OP的作用。马苟平[34]探究六味地黄丸对去势大鼠Wnt/β-catenin通路的影响，结果发现六味地黄丸能够通过上调Lrp-5、Runx2、mRNA等表达水平来激活Wnt/β-catenin通路，进而有效的改善去势大鼠的BMD及腰椎生物力，从而达到防治OP的作用。

3 讨论

OP是一种以骨量减少，骨的微观结构被破坏及骨的脆性增加为特征的全身代谢性骨病，以易于发生病理性骨折为特点，特别是髋部骨折，增加了患者死亡的风险[35]。临床中将其称为“沉默的杀手”，同时将其引发的病理性骨折称之为“人生最后一次骨折”，严重影响着患者的生活质量及水平。目前的治疗方式，主要以雌激素及双膦酸盐类等为主，在取得一定疗效的同时也显现出严重的并发症，长期的用药易发生肝、肾及消化道反应，且治疗费用昂贵[36-37]。近年来，随着对中医药防治OP研究的不断深入，以整体观念为指导，辨证施治，个体化治疗，同时中药在多层面、多角度、多靶点的治疗中取得了可观的临床疗效，明显增加患者BMD的同时有效的改善了骨代谢，在OP的治疗上显示出了巨大的开发潜能及临床优势。Wnt经典信号通路在骨形成及骨重建中发挥着重要的作用，目前主要以蛋白、基因研究为主[38]。随着对经典Wnt/β-catenin信号通路与OP发病机理研究的不断成熟，中药调控Wnt/β-catenin通路防治OP的研究已日渐成为重点。研究表明中药及中药复方能够通过调节此通路来有效的防治OP，并有独特的优势及临床应用前景。随着对Wnt/β-catenin信号通路认识的不断深入及中药现代化研究水平的提升，将不断发现作用于Wnt/β-catenin通路的靶向中药，更加精准、有效、安全的发挥中药治疗OP的作用。

综上所述，中医药通过调节Wnt/β-catenin信号通路来防治OP的研究取得了明显的进步，部分通过调节其通路上作用靶点的中药复方已应用于临床，并取得了满意的疗效。然而还存在一定的不足，如Wnt/β-catenin信号通路靶向治疗药物的安全性及有效性尚不能完全保证，中药调控Wnt/β-catenin信号通路的同时与其他信号同路之间的关系有待于进一步研究，同时信号通路的调节是否安全无副作用亦亟待解决。相信随着医学科技的进步，对Wnt/β-catenin信号通路的研究将不断深入，其对骨代谢的作用机理将进一步阐明。Wnt/β-catenin信号通路将成为重要的治疗OP通路及相关通路作用靶点，推动中医药治疗骨质疏松靶点药物的研发，进而发挥中医药治疗OP的独特优势。