基于“脾主肉，肾主骨”理论探讨OPG/RANK/RANKL信号通路与老年性骨质疏松的相关性

2020-05-16宋敏王凯文皓楠巩彦龙海云翔

中国中医药信息杂志 2020年5期

关键词：骨细胞老年性骨骼

宋敏，王凯，文皓楠，巩彦龙，海云翔

专题论坛

基于“脾主肉，肾主骨”理论探讨OPG/RANK/RANKL信号通路与老年性骨质疏松的相关性

宋敏1，2，王凯1，文皓楠1，巩彦龙1，海云翔1

1.甘肃中医药大学，甘肃兰州 730000；2.甘肃中医药大学附属医院，甘肃兰州 730020

从中医辨证论治角度讲，肾主骨生髓，为先天之本，脾主肌肉、充四肢，为后天之源，先后天互资互生，共同维持人体正常生理机能。老年人各器官功能开始老化、衰退，脾肾日渐虚损，骨枯肉削，是骨质疏松症发生的关键。随着在分子生物学领域研究的不断深入，发现骨保护蛋白（OPG）/核因子-κB受体活化因子（RANK）/核因子-kB受体活化因子配体（RANKL）信号转导系统在骨代谢中起着关键的调控作用，尤其在骨骼和肌肉的微观调控方面越来越受到重视。骨骼和肌肉是运动系统的重要组成部分，本文基于“脾主肉，肾主骨”理论，结合OPG/RANK/RANKL信号通路在运动系统中转导作用，就脾肾亏虚与老年性骨质疏松症发病关系展开探讨，从分子学水平为从脾肾论治该病提供依据，以期更好指导临床。

老年性骨质疏松症；OPG/RANK/RANKL信号通路；脾肾两虚；发病机制

骨质疏松症（osteoporosis，OP）是骨吸收与骨形成失衡造成骨量流失、内部骨微结构紊乱易并发疏松性骨折的全身代谢性骨病。OP属慢性、增龄性疾患，发病率与年龄增长呈显著正相关，随着全球老龄化加剧，OP发病率呈逐年上升趋势，老年人已成为OP高发人群，女性高于男性，后期并发脊柱、四肢及骨盆等重要部位的疏松性骨折是致残、致死的主要原因。骨骼健康依赖完整结构和充足骨量，骨吸收与骨形成之间严格的调节机制是维持骨组织微环境稳定的重要保证。老年人机体各器官功能发生老化、退变，内环境也相应发生改变，各种不良因素作用叠加致使骨代谢紊乱、骨量流失加剧，最终造成OP发生。

中医学认为，老年人脾肾两脏亏损，气血化生不足，四肢百骸失养，筋骨肌肉不充，骨枯髓空，而成骨痿。治病求本，从脾肾亏损出发，因证立法，培补脾肾是治疗关键。临床上，从脾肾论治OP取得较好疗效[1]。骨骼和肌肉是运动系统重要的组成部分，肾主骨，脾主肉，老年人运动机能减退，全身骨骼肌萎缩、肌力下降、肌肉功能生理性减退，直接导致机械负荷降低而发生OP。骨保护素（OPG）/核因子-κB（NF-κB）受体活化因子（RANK）/NF-κB受体活化因子配体（RANKL）信号转导系统在生物力学层面对骨骼和肌肉都具有重要意义。兹针对老年性骨质疏松发病特点，基于OPG/RANK/RANKL信号通路，阐释从脾肾论治OP依据，为中医防治本病提供分子生物基础。

1 老年性骨质疏松现代发病机制

老年性OP属原发性OP的Ⅱ型，发病主要集中在65岁以上人群。机体进入老年阶段后，破骨细胞与成骨细胞脱偶联且活性下降，骨代谢属低转化型[2]。老年患者整体机能退化，身体协调性下降，更易并发重要部位的骨折。现代医学认为，老年性OP发病机制复杂，年龄增长导致骨量减少和骨微结构破坏是其发生本质。增龄造成多脏器功能减退，免疫功能下降，内分泌系统紊乱是其主要发病因素；同时老年患者肌肉衰退，运动迟缓，对骨骼应力刺激作用减低也是造成骨量丢失、骨微结构破坏的重要方面。在老龄化阶段，增龄性氧化应激和免疫系统低度活化使人体容易产生肿瘤坏死因子（TNF）-α、白细胞介素（IL）-1、IL-6、IL-7及前列腺素E2（PGE2）等炎性物质，机体长时间处于促炎性反应状态[3-4]；性腺功能随年龄增长而逐渐减退，性激素分泌水平和生物利用度也逐渐下降[5]；运动系统发生退行性改变，运动迟缓，长时间处于静息状态，活动量减少造成骨骼负荷降低[6]，有效机械刺激也相应地减少。上述各种不良因素作用于相关信号通路和细胞因子后能刺激破骨细胞分化，抑制成骨细胞生成，最终导致OP发生。

2 “脾主肉，肾主骨”理论与老年性骨质疏松

有关人体自然衰老过程，《素问•上古天真论篇》有“五七，阳明脉衰，面始焦，发始堕……五八，肾气衰，发堕齿槁”，可见，五脏皆衰始于脾肾两脏，责之先后天。OP属中医学“骨痿”“骨痹”“骨极”“骨枯”等范畴，其主要病机为脾肾不足，骨削肉减，髓空骨枯，骨肉不亲。

2.1 脾虚

脾居中土，主四时，运化水谷精微，生化气血以濡养四肢百骸、形体官窍。《素问•经脉别论篇》“饮入于胃，游溢精气，上输于脾，脾气散精，上归于肺，通调水道，下输膀胱，水精四布，五经并行，合于四时五藏阴阳，揆度以为常也”对《素问•灵兰秘典论篇》“脾胃者，仓廪之官，气血出焉”论述进行了详细说明，更阐释了脾为气血生化之源、后天之本的重要功能。全身脏腑组织的濡养和能量来源，都依赖于中焦水谷的运化。《千金要方》有关“老人肠胃皮薄”论述阐明了随着年龄的增长，人的脾胃功能开始减退。脾主肌肉，若脾胃运化无力，则气血生化无源，五脏濡养无权，肌肉不充，筋骨失养。《脾胃论•脾胃胜衰论》指出：“大抵脾胃虚弱，阳气不能生长，是春夏之令不行，五脏之气不生。脾病则下流乘肾，土克水，则骨乏无力，是为骨蚀，令人骨髓空虚，足不能履地。”说明脾虚气亏，其所胜者水火之宅亦受其累。肾虚精亏，骨髓空亏，进一步加重了老年性OP的发生发展。

2.2 肾虚

《素问•痿论篇》“肾主身之骨髓……肾气热，则腰脊不举，骨枯而髓减，发为骨痿”是对OP最直接的论述。《医经精义》有“肾藏精，精生髓，髓生骨，故骨者，肾之所合也；髓者，肾精所生，精足则髓足；髓在骨内，髓足者则骨强”，肾主骨生髓，为先天之本，与骨的生长发育密切不可分。肾主封藏，藏精生髓，藏而不泻，骨得髓养，强健有力，故《素问•灵兰秘典论篇》有“肾者，作强之官，伎巧出焉”。人至中老年，肾中精血不足，精亏髓减，筋骨失却濡养，先天不足，则后天失养，脾虚不运，气血无源，肌肉失养，乃至骨痿。

3 骨保护素/核因子-κB受体活化因子/核因子-κB受体活化因子配体信号通路在运动系统中的调控作用

RANKL与破骨细胞或破骨细胞前体细胞表面的RANK相结合，RANK被激活后，刺激信号通过NF-κB呈递转运至细胞核内，使c-Fos表达增强，活化的T细胞核因子和c-Fos结合后信号进一步传导，使与破骨细胞生成相关的特异性基因开始发生转录，促进破骨细胞的分化、增殖并抑制其凋亡，最终增强骨吸收活性。OPG属TNF受体超家族的成员蛋白，能竞争性与破骨细胞膜表面RANK相结合，且结合能力强于RANKL，从而有效阻止RANKL与RANK结合，阻断能够引起破骨细胞链式反应的信号传递，抑制破骨细胞形成，在破骨细胞增殖分化、成熟过程中起着负性调节作用。OPG、RANK和RANKL三者共同组成OPG/RANKL/RANK信号转导系统，在破骨细胞分化成熟中发挥关键作用。OPG/RANKL/RANK信号通路在诱导破骨细胞分化成熟、促进骨吸收同时，骨髓基质及成骨细胞分泌的OPG使OPG/RANK比例保持在适当水平，以防止骨吸收过度，从而维持骨代谢平衡。研究表明，运动在骨组织发育与骨重建中发挥着关键作用，运动过程产生的机械应力会直接影响OPG/RANK/RANKL信号通路信息的传递[7]，进一步调节骨代谢。适度、适量运动不仅可提高成骨细胞表达OPG基因的水平，还能抑制RANKL分泌及基因表达，OPG/RANK比例升高，从而使骨代谢处于一种正向平衡状态，促进骨骼生长；相反，高强度、长时间运动能上调RANL基因表达，抑制OPG基因表达水平，OPG/RANK比例降低，破骨细胞活性增强，相应地促进骨吸收作用，使骨代谢呈负平衡状态。研究显示，在机体可耐受范围内，适宜的运动作用于骨骼属良性应力刺激，对骨形成具有促进作用，还可提高IL-2、IL-4、干扰素等保护性因子的表达水平，在细胞因子的层面对机体进行调节，抑制骨吸收，维持骨代谢正向平衡[8]。老年人运动系统发生退行性改变，运动迟缓，长时间处于静息状态，活动量减少造成骨骼负荷降低，OPG/RANK/RANKL信号通路受到的有效机械刺激也相应减少，使OPG/RANK比例降低，骨量进一步丢失。另一方面，肌肉和骨骼是运动系统的主要组成部分，相互协调，共同维持骨骼形态健康与微环境稳定。在骨重塑过程中，附着于骨骼表面的肌肉收缩后产生机械应力作用于骨骼，这种机械应力刺激应遵循Wolff定律，是作用于骨骼的最大生物应力[9]，能通过OPG/RANK/RANKL信号通路传导作用，使骨组织内的力学敏感细胞受到刺激，进而直接或间接影响骨代谢，促进骨形成，抑制骨吸收。这一维持骨平衡的正向调节过程受到严格的力学系统控制，机体肌肉萎缩、收缩功能减退，肌肉收缩产生的机械应力相应减弱[10]，导致骨微结构破坏，骨量丢失加剧，骨代谢失衡。

4 从脾肾论治老年性骨质疏松症的科学依据

有学者认为，骨骼与肌肉的相互作用是脾肾关系的具体体现[11]。肾主骨生髓，脾主肌肉，脾肾为先后天之本，共司肌肉筋骨，同主关节运动，维持人体正常生理活动。人体在衰老过程中，肾精亏损，精不足则髓不充，骨失养而日渐枯[12]，直接导致OP发生。随着年龄不断增长，脾胃功能运化功能逐渐下降，脾胃虚弱，气血生化乏源，肌肉失却濡养，所以，人在35岁以后，肌肉开始发生衰减，全身骨骼肌萎缩、肌力下降、肌肉功能生理性减退，在老年阶段肌肉功能下降尤甚。研究表明，肌肉收缩强度下降，运动系统原始动力产生不足，直接导致骨骼所受机械负荷降低[13]。骨肉关系失调，使OPG/RANK/RANKL信号通路受到有效刺激也相应减少，OPG/RANK比例降低，骨吸收明显大于骨形成，是OP发生的另一方面。脾肾两虚，先天温养后天不足，后天充养先天无力，二者相互作用，进一步加重OP发展。中医防治OP疗效肯定、不良反应小，从脾肾论治是治疗OP核心理念，遵循辨证论治的传统诊疗思维对机体进行整体调节，具有多分子、多靶点效应，更具独特优势[14]。针对老年人群运动系统的生理性退变，脾肾同治的治疗理念也更加贴近于保护骨骼肌肉及对其功能的调节。健脾补肾可调节OPG/RANK/RANKL信号传导紊乱，进而影响骨生物学形态变化，抑制破骨细胞活性，促进成骨细胞增殖分化[15]。总之，辨证论治从宏观层面调控，因证立法，从微观角度调节，健脾补肾以维持骨代谢正向平衡，从而达到防治OP目的。

5 小结

老年性OP发生是多因素作用结果，其本质是增龄性老化使机体内环境发生改变，刺激相关细胞因子及信号通路发生链式反应，骨吸收/骨形成比例增高，造成骨量进行性丢失。老年患者运动机能减退，肌肉与骨骼关系失衡，而OPG/RANK/RANKL信号转导系统通过肌肉产生生物应力直接作用于破骨细胞，在这一过程中发挥重要作用。基于中医“脾主肉，肾主骨”理论，可知脾肾与骨骼肌肉关系密切，脾肾亏虚对骨骼肌肉关系协调有重要影响，老年人脏腑功能减退，脾肾亏虚，精血不足，肌肉失却濡养而日渐萎缩，运动机能下降导致骨骼受到的机械刺激减少而致骨代谢紊乱。总之，在“脾肾-肌肉-OPG/ RANK/RANKL信号通路-骨代谢-骨骼”调节系统中，OPG/RANK/RANKL信号通路是联系“脾主肉，肾主骨”理论与老年性OP发病机制的微观桥梁。因此，从脾肾入手，调节肌肉与骨骼平衡关系，对防治OP具有重要意义。

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Correlation Between OPG/RANK/RANKL Signaling Pathway and Senile Osteoporosis Based on the Theory of “Spleen Governing Muscle and Kidney Dominating Bone”

SONG Min1,2, WANG Kai1, WEN Haonan1, GONG Yanlong1, HAI Yunxiang1

From the perspective of TCM syndrome differentiation, the physiological role of bone and bone marrow depends on the kidney, which is the congenital foundation, and the physiological function of muscles and limbs depends on the spleen, which is the source of nurture. Congenital foundation and nurture tonify and endow each other, and together maintain the normal physiological functions of the human body. The functions of the elderly organs begin to age and decline, the spleen and kidney are gradually weakened, and the bones are cut, which is the key to the occurrence of osteoporosis. With the deepening of research in the field of molecular biology, it has been discovered that the osteoprotective protein (OPG)/nuclear factor-κB receptor activating factor (RANK)/nuclear factor-κB receptor activating factor ligand (RANKL) signal transduction system in bone metabolism plays a key role in regulation, especially in microscopic regulation of bones and muscles. Bone and muscle are important components of the motor system. Based on the theory of “spleen governingmuscle and kidney dominatingbone”, and combined with transduction of OPG/RANK/RANKL signaling pathway in motor systems, this article reviewed the relationship between spleen-kidney deficiency and the pathogenesis of senile osteoporosis, and provided a basis for treating the disease from the perspective of spleen and kidney at the molecular level, so as to better guide the clinic.

senile osteoporosis; OPG/RANK/RANKL signaling pathway; spleen-kidney deficiency; pathogenesis