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基于“骨肉不相亲”理论的补肾健脾法对骨质疏松症动物模型骨-肌肉-脂肪轴调节作用研究述评❋

2020-01-14原淳淳艾尔扎提艾尔宝王达宝张云龙杨飞宇屠思远赵英侠

中国中医基础医学杂志 2020年12期
关键词:骨肉去势动物模型

原淳淳,艾尔扎提·艾尔宝,王达宝,张云龙,杨飞宇,屠思远,赵英侠△

(1.上海中医药大学附属龙华医院,上海 200032;2.上海中医药大学基础医学院,上海 201203;3.上海中医药大学附属市中医医院,上海 200071)

骨质疏松症为中老年常见骨代谢性疾病,因其常导致周身骨痛、骨骼畸形甚至骨折等,严重影响中老年人的健康和生活质量。随着中国人口老龄化,其发病率逐年升高[1],因此相关研究人员及医务工作者一直在积极探索有效的治疗方法。中医药及针灸治疗骨质疏松症因副作用小、疗效明显而备受关注。其效应机制复杂,受多种因素影响。近年来,基于“骨肉不相亲”理论,以骨质疏松症动物模型作为研究对象,以与骨质疏松症发生密切相关的骨、骨骼肌和脂肪的系列指标为切入点,围绕补肾健脾中药及针灸穴位治疗骨质疏松症的作用及其机制开展了诸多实验研究,现综述如下。

1 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型的骨调控作用

骨-肌肉-脂肪轴的核心为骨,关于补肾健脾中药或针灸穴位对骨质疏松症动物模型的调控机制,以骨为研究对象,多从骨组织形态学、骨代谢及其相关细胞因子和基因表达、成骨细胞与破骨细胞等不同角度和深度进行阐释。

1.1 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型骨组织形态学的影响

骨小梁是骨皮质在骨松质内的延伸部分,其数量、厚度、方向及多孔网架结构对骨弹性和骨硬度起着重要作用,当发生骨质疏松时,多出现骨小梁变细、穿孔甚至断裂,网状构架消失。许多研究表明,补肾健脾中药及针灸穴位能明显改善骨质疏松模型大鼠的骨小梁形态变化。

淫羊藿、怀山药等补肾健脾中药对去势大鼠股骨远端1/3近关节部位的静态骨组织形态学指标—骨小梁骨样组织体积(TOV)、骨小梁成骨细胞表面(TOBS)和骨小梁破骨细胞吸收表面(TORS),以及动态骨组织形态学指标—骨小梁四环素双标表面(DLS)、骨小梁四环素单标表面(SLS)和矿化率(MA)具有良性调节作用[2]。

补肾健脾穴位电针可使去卵巢大鼠骨小梁面积百分数、骨小梁宽度、荧光标记百分率、矿化沉积率、矿化延迟时间升高,而使骨小梁分离度、骨吸收周长百分率降低,表明电针补肾健脾穴位能明显逆转去势大鼠骨小梁病理改变[3]。

1.2 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型骨代谢的影响

早在上世纪90年代,即有学者系统地观察了补肾健脾中药对去势大鼠血清雌二醇(E2)、碱性磷酸酶(ALP),以及尿钙(Ca)/肌酐(Cr)、尿羟脯氨酸(HOP)/ Cr的影响。结果发现,去势大鼠血清E2显著下降,血清ALP、尿Ca/Cr和尿HOP/ Cr升高,补肾健脾中药可提高去势大鼠血清E2水平,而降低血清ALP、尿Ca/Cr和尿HOP/ Cr水平[4]。

马界等[5]的研究结果显示,针刺大杼、肾俞和脾俞等穴位可使去势大鼠血清E2水平升高;周晓莉等[6]研究发现,双固一通针法可使血清骨钙素(BGP)和Ca显著升高,血清磷(P)、尿P/ Cr、尿脱氧吡啶啉(DPD)降低,提示“双固一通”针法可增强成骨细胞活性,以促进骨形成,降低破骨细胞骨吸收功能,从而有效地改善骨代谢。

1.3 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型骨代谢相关细胞因子的影响

骨代谢相关细胞因子对维持骨吸收与骨形成的动态平衡至关重要。有研究显示,去势大鼠血清白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、促凋亡蛋白Bax等水平升高,而转化生长因子(TGF-β)、胰岛素样生长因子(IGF-1)、抗凋亡蛋白Bcl-2等水平下降;补肾健脾中药和穴位针刺可使IL-6、TNF-α和Bax水平下降,而提高TGF-β、IGF-1和Bcl-2水平[7-11]。结果表明,补肾健脾法可通过调节细胞因子水平,改善机体内环境,从而改善骨质疏松症动物模型的骨代谢。

1.4 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型骨代谢相关基因表达的影响

研究发现,去势大鼠L3椎体骨保护素(OPG)mRNA表达下降,而核因子kB受体活化因子配体(RANKL)mRNA表达升高;补肾健脾中药可上调去势大鼠L3椎体OPG mRNA的表达水平,而下调RANKL mRNA的表达水平[12]。结果提示,补肾健脾中药在基因水平可促进骨形成,抑制骨吸收。针刺或艾灸去势致骨质疏松大鼠命门、大椎、大杼(双)、肾俞(双)、脾俞(双)、足三里(双)等补肾健脾穴位,可明显抑制去势大鼠TNF-αmRNA表达水平[13],亦提示针刺或艾灸在基因水平上改善骨质疏松症。

1.5 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型成骨细胞与破骨细胞的影响

成骨细胞与破骨细胞是成熟骨组织的主要细胞,成骨细胞负责骨基质的合成、分泌和矿化,破骨细胞负责骨分解与吸收,骨组织稳态由二者协同调节,病理状态下骨吸收大于骨形成则发生骨质疏松症。

破骨细胞的体外实验研究发现,去势大鼠补肾健脾穴位针刺血清可减少体外培养新生大鼠破骨细胞及其骨吸收陷窝的数量,减小骨吸收陷窝的面积,同时可促进破骨细胞凋亡[14-16]。结果提示,针刺可能是通过抑制破骨细胞的骨吸收功能,从而改善骨代谢,达到治疗骨质疏松症的效果。成骨细胞的体外实验研究发现,补肾健脾穴位电针后血清能加速成骨细胞增殖,维持成骨细胞活性[17]。

2 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型的骨骼肌调控作用

骨是骨骼肌施加力量的杠杆,二者密不可分。有学者根据既往研究成果,提出骨-肌肉单元的概念[18]。因此,在骨质疏松症发病机制研究中,对骨骼肌的研究逐渐深入。

2.1 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型骨骼肌细胞层面的影响

肌肉的衰退与细胞凋亡密切相关,而细胞凋亡均通过活化半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Cysteine-aspartate specific protease,caspase)家族蛋白所介导,进而借助线粒体外膜通透性的增加来执行细胞凋亡过程。李颖等[19-22]观察发现,去势致骨质疏松大鼠骨密度(BMD)明显下降,骨骼肌caspase-3和caspase-8的表达水平明显上升,反映线粒体外膜通透性的主要指标—线粒体通透转换孔(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)OD比值下降,即骨骼肌线粒体通透活性增高,提示去势致骨质疏松大鼠存在骨骼肌细胞凋亡和线粒体损伤;补肾健脾中药复方可提高去势致骨质疏松大鼠BMD,降低骨骼肌caspase-3表达水平,抑制骨骼肌线粒体通透活性,提示补肾健脾中药复方能在一定程度上抑制骨骼肌细胞凋亡,这可能是补肾健脾中药复方治疗骨质疏松症的作用机制之一。

2.2 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型骨骼肌分子层面影响

杨芳等[23]的研究结果显示,补肾健脾中药能提高糖皮质激素诱导的骨质疏松症大鼠骨骼肌肌钙蛋白、Na+-K+-ATP酶mRNA、Ⅰ型胶原蛋白与骨骼肌α酮戊二酸脱氢酶(α-KGDHC)水平;补肾健脾中药尚可明显升高骨质疏松症小鼠骨骼及骨骼肌中 Ca2+-Mg2+-ATP 酶含量[24];补肾健脾中药可使OPG基因敲除致骨质疏松症小鼠骨骼、骨骼肌异柠檬酸脱氢酶(IDH)的表达明显升高[25],对骨质疏松症具有一定的防治作用。

3 补肾健脾法对骨质疏松症动物模型的脂肪调控作用

脂肪组织具有调节内分泌的功能,其分泌的瘦素、脂联素等多种脂肪因子可起到维持骨代谢平衡的作用。

李平等[26]观察补肾健脾方对高脂饮食骨质疏松大鼠脂代谢及瘦素的影响,结果发现补肾健脾方可调节大鼠脂代谢紊乱,上调大鼠血清和骨组织中瘦素及其受体的表达,改善大鼠骨代谢水平,防治骨质疏松症。补肾健脾良方青娥方能通过升高自然増龄衰老大鼠性激素水平,増加瘦素及其受体表达,进而使OPG/RANKL比值升高,从而调控骨代谢,改善骨质量,延缓骨骼衰老,发挥防治骨质疏松症的作用[27]。胡娅等[28]建立去卵巢骨质疏松症大鼠模型,观察补肾化痰方对脂联素的影响,结果表明其能显著提高去卵巢骨质疏松症大鼠的BMD,降低血清脂联素水平。

4 述评

关于骨肉之间的关系,古代文人和医家均有阐述。如陆游在《公无渡河》中说:“大莫大于死生,亲莫亲于骨肉。[29]”“骨肉不相亲”理论最早见于《灵枢·经脉》,其记载:“足少阴气绝,则骨枯。少阴者,冬脉也,伏行而濡骨髓者也,故骨不濡,则肉不能着也;骨肉不相亲,则肉软却;肉软却,故齿长而垢,发无泽;发无泽者,骨先死。”近年来,对于中医古代文献记载的“骨肉不相亲”理论越来越引起相关学者的重视,且明确提出“骨肉不相亲”是骨质疏松症发生的重要病因病机[30-31]。中医认为,“骨肉不相亲”即骨质疏松症的病因病机为肾脾亏虚,其中肾虚为主要病机,脾虚为重要病机[32]。治则治法上,从80年代的单纯补肾转变为肾脾双补。近年来,采用补肾健脾法已成为调控“骨肉不相亲”的病理改变,从而治疗骨质疏松症的主要治则,并取得了较好疗效[33-36]。

然而,对“骨肉不相亲”的科学内涵研究总结尚少。目前,中医界对“骨肉不相亲”理论的认识较为模糊,多从“脾主肌肉”出发,将“肉”简单等同于肌肉,忽略了脾虚则生痰湿、痰湿聚积即为脂肪,而脂肪对骨亦有重要影响。通过归纳补肾健脾法在骨质疏松症动物模型中的作用机制,发现其主要通过作用于骨、骨骼肌、脂肪来改善“骨肉不相亲”的病理状态。在骨方面,补肾健脾中药和针灸穴位可通过改善骨组织形态学、骨代谢及其骨相关的细胞因子和基因表达水平,调节破骨细胞和成骨细胞的数量及功能,从而有效地缓解骨质疏松症;在骨骼肌方面,补肾健脾法在细胞层面和分子层面均有调节作用;在脂肪方面,补肾健脾法通过对瘦素和脂联素的调控直接或间接调控骨重建。基于上述研究,本课题组创新性提出“骨-肌肉-脂肪轴”的整体单元概念,并指出骨-肌肉-脂肪轴为“骨肉不相亲”理论的物质基础,基于“骨肉不相亲”理论指导下的补肾健脾法通过对骨-肌肉-脂肪轴的整体调节,能够改善骨质疏松症动物模型的病理状态,进而有效地治疗骨质疏松症。

对于“骨-肌肉-脂肪轴”,Ilich等[37]在研究骨质疏松症合并肥胖症及肌肉减少症合并肥胖症时,已经认识到骨、骨骼肌、脂肪三者密不可分,当同等对待;并且在物质基础上追溯至骨髓间充质干细胞在成骨、成肌和成脂谱系中的失调可能是其主要病因。Datta等[38]则研究了甲状旁腺激素(PTH)及其相关肽PTHrP影响骨、骨骼肌、脂肪相互作用的中间代谢环节。针对“骨肉不相亲”理论的现代科学物质基础是“骨-肌肉-脂肪轴”的观点,以上研究均可作为其有力的客观依据。相关研究值得进一步深入开展,以期为补肾健脾法治疗骨质疏松症提供更加准确可靠的作用靶点,使中医药及针灸穴位在临床防治骨质疏松症过程中发挥应有的贡献。

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