基于可溶性αKlotho探讨“肾主骨”的物质基础❋

孙 龙，李颖霞，王小琴

(湖北中医药大学，武汉 430065)

中医学“肾主骨”理论出自《黄帝内经》，其概括了“肾藏”与“骨”之间生理病理的密切联系，是构成中医学藏象学说的重要内容，并在长期的实践中得以不断的发展与完善。该理论强调“肾藏”调控“骨”的结构与功能，包括“骨”的生长、发育和衰退进程，以及与“骨”相关肢体关节活动的功能。现代医学揭示了肾脏与骨生理病理上的密切联系，相关研究表明，成纤维生长因子23(fibroblast growth factor 23，FGF23)、1,25-二羟维生素D3[1,25(OH)2D3]和甲状旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)构成骨-肾-甲状旁腺内分泌轴，能调节机体的钙磷代谢和骨代谢功能，其中αKlotho(KL)作为FGF23的辅助受体在钙磷代谢功能中发挥着重要作用[1]。近年来随着对αKlotho(KL)研究的深入，来源于肾脏的可溶性αKlotho(soluble αKlotho，sKL)逐渐进入研究者视野，研究报道sKL能调节骨的生长、发育和衰退等生理病理过程，表明肾脏分泌的sKL通过调控骨的代谢活动起到“肾主骨”的作用。因此，本文将从sKL的角度来探讨“肾主骨”理论的生物学内涵。

1 “肾主骨”理论的认识

1.1 中医学的认识

《黄帝内经》认为“骨”为“肾藏”所主。具体而言，《素问·上古天真论篇》曰：“女子七岁，肾气盛，齿更发长……四七，筋骨坚……七七，任脉虚……天癸竭……丈夫八岁，肾气实，发长齿更……四八，筋骨隆盛……六八……天癸竭，精少，肾脏衰”，说明“肾藏”所藏之精能主宰人体“生长壮老已”的生命进程，其中“骨”的变化最能直观反映肾精由盛转衰的演化过程。《素问·灵兰秘典论篇》曰：“肾者，作强之官，伎巧出焉”，表明“骨”的范畴还包括与肢体运动有关的骨骼、关节、韧带和筋膜等概念。此外，就肾精与骨的关系而言，一方面《素问·六节脏象论篇》云：“肾者，主蛰，封藏之本，精之处也，其华在发，其充在骨”，说明肾脏所藏先天之精和后天之精皆能充养筋骨关节；另一方面，《素问·脉要精微论篇》云：“骨者，髓之府，转摇不能，肾将惫矣”，表明骨功能的强弱也能反映肾精的盛衰。由此可知，骨的功能是由肾精主导，肾精充足则骨得以滋养而坚固强壮；而肾精亏虚不能充养于骨，则如《素问·逆调论篇》所言：“肾者水也，而生于骨，肾不生则髓不能满，故寒甚至骨也”，出现骨功能的异常，严重时甚至出现“肾痹者……尻以代踵，脊以代头”(《素问·痹论篇》)的情况。因此，《黄帝内经》强调肾精是决定骨的发育、衰退与功能强弱的重要因素，并将这种关系凝练地概括为“肾主骨”(《素问·宣明五气篇》)。

1.2 现代医学的认识

尽管解剖学概念上的肾脏和骨不完全等同于中医学理论中的“肾藏”与“骨”，但对肾脏与骨之间生理病理的观察可以发现，中医“肾主骨”理论与现代医学肾脏与骨之间有着共通之处。自上世纪60年代，学者们从生物化学与分子生物学角度发掘“肾主骨”理论的内涵。早期研究认为，骨的代谢主要受机体钙磷代谢的影响，与甲状腺激素、甲状旁腺激素、性激素和肾上腺素等内分泌激素有关，并在下丘脑-垂体-靶腺轴调控下构成相互交叉的调控网络。此外临床观察中发现，慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)随有肾功能的下降，其肾脏排泄磷酸盐负荷的能力逐渐减弱，引起高磷血症、高PTH血症和1,25(OH)2D3减少[2]，最终导致矿物质和骨代谢异常(mineral and bone disorder，MBD)，引发骨痛、关节疼痛、骨变形、骨质疏松等肾性骨营养不良(renalosteodystrophy，RO)症状，致使患者病情进展，严重影响其生存质量[3]。因此，肾功能的正常是维持骨结构与功能正常的重要环节。近期有关研究表明，FGF23/KL轴和来源于肾脏的sKL对骨的结构与功能具有重要的调节作用，从而进一步加深了对肾与骨之间联系的认识。

2 sKL与“肾主骨”理论

2.1 FGF23/KL轴与钙磷代谢

KL蛋白是一种主要表达于肾脏、甲状旁腺和脉络丛的Ⅰ型跨膜蛋白，在该基因敲除的小鼠中表现出严重的生长迟缓、寿命缩短、血管和软组织钙化、骨量减少以及各种器官萎缩等特征[4]，因此KL基因被认为是一种抑制和延缓衰老的基因。FGF23是由骨细胞和成骨细胞合成与分泌的内分泌激素，两者在维持矿物质代谢方面能起到关键作用[5]。Urakawa等[6]的研究证实，跨膜KL蛋白是FGF23与靶细胞上成纤维生长因子受体(fibroblast growth factor receptor，FGFR)1c高亲和力结合的必需辅助性受体。在肾脏中FGF23/KL轴信号的传导发挥了最重要的生理功能，包括抑制近端肾小管磷酸盐重吸收和1,25(OH)2D3的合成，并在远端肾小管增强钙和钠的重吸收。当肾功能受损体时，FGF23/KL轴受到抑制出现钙磷代谢的失调，致使骨-肾-甲状旁腺内分泌轴紊乱，发生矿物质和骨代谢异常。此外研究还发现，来源于肾脏的sKL与骨的生长、发育和衰退密切相关，并在调节骨代谢中发挥积极作用。

2.2 sKL与“肾”的关系

研究显示，循环中的sKL主要来源于跨膜KL(membrane αKlotho，mKL)蛋白，在特定酶的作用下mKL蛋白的胞外域经酶解脱落后成为血清中的sKL[7]。就血清sKL生成的来源而言，Lindberg等[8]发现在肾脏特异性αKL基因敲除的小鼠中，血清sKL的水平显著降低，另外在小鼠双侧肾脏摘除后血清sKL的含量也快速下降[9]，说明肾脏是循环中sKL的主要来源器官。临床报道也证实了这一发现。Khodeir等[10]通过比较健康受试者与CKD患者血清中sKL的水平，结果显示CKD患者血清sKL水平显着下降。Liu等[11]研究发现，血清低sKL水平是CKD进展的独立危险因素，并与肾脏疾病的不良结局相关。由此可知，血清中sKL水平是反映肾损伤的标志物，这也说明只有当肾功能正常时才能维持充足的血清sKL水平。血清sKL的这一特性与中医学“肾藏精”的概念相契合，据此可以推测，血清sKL可以作为肾精充足与否的标志之一。

2.3 sKL与“骨”的关系

血清中sKL含量的高低不仅是“肾精”充足与否的标志，其还与骨的生长、发育和疾病等生理病理过程相关。Siahanidou等[12]通过检测新生儿出生后第14天和第28天血浆sKL水平，发现足月儿的血浆sKL水平显著高于早产儿，且第28天血浆sKL水平与第14天水平相比显著升高，结果显示sKL水平随着孕龄和出生后年龄的增加而升高，提示sKL可能在调节婴儿生长方面发挥作用。此外，对于特发性生长激素缺乏(growth hormone deficiency，GHD)的儿童(表现为生长迟缓和身材矮小)，Wolf等[13]发现与生长激素水平正常的儿童相比，GHD儿童血清sKL水平显著降低，表明充足的sKL水平是维持儿童骨骼正常生长发育的重要因素。

血清sKL水平的变化也会对骨的结构与功能产生影响。Hum等[14]通过向αKL基因缺陷小鼠体内注射sKL的腺相关病毒，发现其能下调肾小管中钠磷协同转运蛋白(sodium-dependent phosphate transporter，Npt)2a的表达，促进尿磷排泄和降低小鼠的高磷血症，发挥调节钙磷代谢的作用。Zheng等[15]发现，在维持性血液透析(maintenance hemodialysis，MHD)患者中，骨质疏松症亚组患者血清sKL水平显著低于正常骨量组和骨质减少组，表明血清sKL的水平是影响MHD患者骨密度的主要因素之一。Han等[16]报道在中国北方地区的女性人群中，随年龄的增长其血清sKL水平出现下降且伴有腰椎骨密度降低，结果显示该人群血清sKL水平与年龄呈负相关，而与腰椎骨密度呈线性正相关，说明血清sKL水平的下降是引发衰老相关骨密度降低的重要因素。国外学者Shardell和Semba等[17-18]还发现，血清低sKL水平与老年人膝关节强度和下肢物理性能的下降相关。综上，血清sKL不仅参与新生儿和儿童的生长发育过程，其水平的高低还与衰老所致的骨骼及肢体关节功能退化相关。因此，充足的血清sKL水平能起到维持骨正常生理结构和延缓其功能衰退的作用。

3 结语

现代医学研究揭示了肾脏与骨之间紧密的联系，生理上肾与骨在人体胚胎发育过程中同起源于中胚层[19]，而在疾病情况下CKD尿毒症期常出现骨痛、骨变形、骨质疏松和骨折等并发症，表明肾功能的异常可导致骨结构和功能的异常。本课题组前期研究探讨了KL基因的生物学效应，发现其与中医学“肾藏精”理论有众多相似之处，并认为KL基因是肾精的重要成分[20]。本文通过探讨sKL对骨的生长发育的影响，以及其在维持骨的正常结构功能所起的作用，证实sKL是沟通肾与骨功能的核心环节。鉴于血清sKL来源于肾脏，又与骨的结构和功能密切相关，这种“来源于肾，作用于骨”的生物学特性契合中医“肾主骨”理论内涵，因此可以认为sKL是“肾主骨”的物质基础之一。因此，针对sKL的研究不仅加深了对“肾主骨”理论的认识，而且也为靶向sKL的中医药治疗提供了理论依据。