单味中药治疗骨质疏松症及骨关节炎研究进展

卢伟达，任杰，张志宏，朱玉辉，李炳奇，郭海玲

1.吉林中西医结合医院，吉林 吉林 130021；2.上海中医药大学附属曙光医院，上海 201203

骨质疏松症是一种以骨量减少，骨组织微细结构破坏导致骨骼脆性增加和骨折风险增加为特征的全身性骨骼疾病。骨关节炎是以关节软骨破坏，软骨下骨坏死和关节间隙变窄为特征的一种非特异性关节炎症。骨关节炎和骨质疏松症是影响老年人生活质量的两大主要骨与骨关节疾患。随着人口老龄化的增加，其发病率也越来越高，严重影响了老年人的生活质量［1］。近年来，很多学者在中药治疗骨关节炎与骨质疏松症的作用机理方面做了大量的实验研究，应用单味中药和单味中药提取物治疗骨关节炎及骨质疏松症成为目前研究的重要方向。因此，选取合适的单味中药及提取物治疗骨关节炎和骨质疏松症有重要的科学价值和经济价值。

1 病因病机

中医学对骨质疏松症和骨关节炎并无相关概念性的描述，但是骨质疏松症、骨关节炎的临床表现和发病机制与中医学中“骨痿”“骨痹”等描述相似。骨质疏松症是一种与多脏腑相关的疾病，主要病机为肾虚、脾虚及脾虚、肾虚的相互作用［2］，可将其归属为“骨痿”范畴。骨关节炎的病因病机为本虚标实。肝肾不足、正气亏虚是本病发生的根本原因，风寒湿邪入侵，痰浊内蕴，瘀血阻滞经络为标，其病机为“本痿标痹，痿痹并存”。

2 单味中药治疗骨质疏松症和骨关节炎

在中药治疗骨质疏松症和骨关节炎时，两者的常用中药有交集。周小莉［3］查阅了2002年至2012年在中文生物医学期刊发表的内服中药治疗骨关节炎的临床文献报道，筛选出96篇资料完整的文献，分析得出常用于治疗骨关节炎的药物有：牛膝、熟地黄、肉苁蓉、骨碎补、补骨脂、狗脊、山萸肉、鹿衔草、白术、三棱、三七、淫羊藿、杜仲、黄芪、当归、丹参等。亦有研究［4］归纳总结了从2005年1月至2009年12月有关中医药治疗骨质疏松的临床研究文献121篇，频数位于前10位的中药是淫羊藿、熟地黄、骨碎补、补骨脂、黄芪、当归、续断、杜仲、山药、鹿角等，且丹参、牛膝、三七、川芎等也活血化瘀类药物常用于骨质疏松症的治疗。由上可见，骨碎补、牛膝、当归、丹参、杜仲等常用于骨质疏松症和骨关节炎的治疗。

2.1 骨碎补骨碎补（Rhizoma Drynariae）为槲蕨科槲蕨属植物槲蕨、秦岭槲蕨及光叶槲蕨的根茎。始载于《药性论》：“主骨中毒气，风血疼痛，五劳六极，口手不收，上热下冷。”《本草拾遗》中记载骨碎补“主伤折，补骨碎”，其性苦，温，归肝经、肾经，具有补肾强骨、活血止痛的作用。

2.1.1 骨碎补与骨质疏松 柚皮苷是骨碎补的有效活性成分。Li等［5］采用三种不同剂量的柚皮苷作为治疗组，磷酸缓冲液作为对照组，对卵巢摘除诱发骨质疏松的大鼠灌胃2个月，用骨质疏松大鼠左侧胫骨的病理切片检测组间骨小梁厚度和骨小梁间隙的变化。研究表明，柚皮苷可有效增加骨髓基质细胞的增殖和成骨分化，浓度为300 mg·kg-1时对促进骨钙素的表达最显著。柚皮苷可促进骨髓基质细胞的分化与增殖，增加骨钙素的表达，能有效逆转卵巢切除大鼠的骨质疏松过程。药理实验表明［6］，骨碎补提取物柚皮苷可使人源间充质干细胞（human amniotic fluid-derived stem cells，hAFSCs）中骨形态发生蛋白、Runt相关转录因子、β-catenin、细胞周期蛋白等升高，提示柚皮苷可通过BMP、Wntβ-catenin信号传导通路促进成骨细胞的分化。Ang等［7］研究认为，柚皮苷通过抑制RANKL介导的IκB-α的降解来抑制核转录因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）的激活，并且柚皮苷可以抑制RANKL介导的细胞外调节激酶ERK磷酸化。柚皮苷通过干扰RANKL介导的NF-κB和胞外信号调节激酶ERK信号通路来抑制破骨细胞生成，抑制骨吸收。此外，还有研究表明柚皮苷属于植物雌激素［8］，通过雌激素受体信号通路发挥其促骨形成活性，并且其雌激素样作用主要是通过选择性结合雌激素β受体来实现的［9］。

2.1.2 骨碎补与骨关节炎 骨碎补提取物骨碎补总黄酮有抗骨关节炎的作用［10］。骨碎补总黄酮能抑制骨关节炎模型兔的白细胞介素（interleukin-1β，IL-1β）、前列腺素E2、一氧化氮的含量，下调关节软骨诱导型一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，iNOS）的表达。金连峰［11］发现，单味中药骨碎补可降低肿瘤坏死因子-α（tumor neccosis factor-α，TNF-α）在骨关节炎关节软骨中含量，可通过抑制凋亡执行因子半胱天冬酶（Casepase-3）而起到抑制软骨细胞凋亡的作用。

骨碎补中不同有效成分在治疗骨质疏松症和骨关节炎时发挥着不同的作用，柚皮苷有促进成骨细胞合成及抑制破骨细胞生成的双重调节作用，从而缓解骨质疏松的进展；而骨碎补总黄酮可抑制骨关节炎模型的炎性介导因子，进而阻止关节软骨的破坏。

2.2 当归当归（Angelica sinensis）为伞形科当归属植物当归的根。当归药性甘、辛、苦、温，归肝、心、脾经，具有补血活血，调经止痛，润燥滑肠的功效。《本草纲目》言其治头痛、心腹诸痛，润肠胃筋骨皮肤。可以治痈疽，排脓止痛、和血补血。

2.2.1 当归与骨质疏松 Ma等［12］研究当归提取物蒿本内酯（Z-Ligustilide，LIG）对卵巢切除（ovarietomy，OVX）大鼠的抗炎活性结果显示，LIG显著抑制OVX引起的上调的NF-κB的活化并且抑制IL-1β、TNF-α、iNOS、细胞间黏附因子-1和环氧化酶-2的产生，LIG也抑制丙二醛和中性粒细胞浸润。上述结果表明，炎性成分有可能是骨质疏松症的病因，LIG在OVX骨质疏松大鼠中有显著的抗感染作用。

2.2.2 当归与骨关节炎 当归提取物当归多糖对骨关节炎关节软骨和滑膜的保护作用可能是通过促进多聚蛋白聚糖和糖基转移酶表达来实现的［13］，而不是通过抑制细胞外基质降解酶的表达来实现。当归多糖对骨关节炎关节软骨和滑膜的保护作用可能与其抑制滑膜分泌炎性介质并降低炎性介质对软骨基质的破坏，促进软骨细胞合成分泌蛋白多糖有关［14］。当归的有效成分阿魏酸可降低过氧化氢诱导软骨细胞的IL-1β、TNF-α、基质金属蛋白酶-1和基质金属蛋白酶-13的表达，从而起到对关节软骨的保护作用［15］。阿魏酸钠是当归注射液治疗骨关节炎的有效单体成分，而且其对骨关节炎的治疗作用具有剂量依赖性［16］。

当归中有效提取物对炎症因子的抑制，有效地缓解了炎性介质对软骨和骨的破坏，这可能是其在骨关节炎和骨质疏松症中发挥作用的共同机制。

2.3 牛膝牛膝（Achyranthes bidentata BL）为苋科牛膝属植物牛膝的根。始载于《神农本草经》：“主寒湿痿痹，四肢拘挛，膝痛不可屈伸，逐血气，伤热火烂，堕胎，久服轻身耐老。”此外，《滇南本草》言：“止筋骨疼，强筋舒筋，止腰膝酸麻。”牛膝性苦、酸、平，归肝、肾经，具有补肝肾、强筋骨、活血通经、引血（气）下行、利尿通淋等功效。

2.3.1 牛膝与骨质疏松 牛膝根提取物可以提高骨生物力学的质量和骨小梁结构［17］，但不会引起子宫增生，He等［18］研究表明，牛膝提取物正丁醇能显著抑制卵巢切除术后大鼠的骨密度丢失，有雌激素样作用，但是正丁醇无雌激素样的不良反应。且随着剂量的增大，其升高血清骨碱性磷酸酶和血清骨钙素水平也增大［19］。任心慈等［20］研究发现，牛膝根提取物牛膝总皂苷可促进骨形成，同时牛膝总皂苷能降低骨质疏松大鼠尿羟脯氨酸值，提示牛膝总皂苷也能抑制破骨细胞的活性，抑制骨吸收。牛膝中三萜皂苷类也可有效抑制破骨细胞形成，且其抑制作用有可逆性［21］。

2.3.2 牛膝与骨关节炎 蜕皮甾酮（ecdysterone，ECR）是牛膝的主要成分，已用于骨关节炎的预防和治疗。ECR是一种雌激素类似物，具有保护软骨的作用。Zhang等［22］研究发现，ECR通过抑制Bax和p53磷酸化的表达，并促进了Bcl-xL表达来保护IL-1β诱导的软骨细胞。同时，ECR也可通过下调基质金属蛋白酶MMP3，MMP9和环氧合酶-2的表达来阻止IL-1β诱导的炎症和基质降解。此外，ECR抑制NF-κB p65的磷酸化，IκBα降解和磷酸化。以上结果表明，在白细胞介素-1β诱导的大鼠软骨细胞中ECR发挥抗凋亡和抗发炎的作用，这可能与NF-κB信号通路有关。牛膝多糖（achyranthes bidentata polysaccharides，ABPS）是牛膝的主要生物活性成分，ABPS能够增强软骨细胞的增殖，并且通过促进G1期向S期的转换来促进软骨细胞的细胞周期增殖［23］。另外，利用RT-PCR和Western印迹分析，牛膝多糖可显著上调细胞周期蛋白D1和细胞周期蛋白依赖性激酶CDK4和CDK6的表达。研究结果表明，牛膝多糖能够通过促进G1/S期的细胞周期过渡，以促进软骨细胞的增殖。牛膝多糖能改善全血黏滞度［24］，以促进改善血液循环及膝骨关节炎的修复。还有研究表明［25］，牛膝含药血清能阻断骨关节炎软骨细胞P38丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路，进而保护软骨细胞，其效果与SB203580（一种p38 MAPK抑制剂）相当。

牛膝提取物中雌激素类似物对骨与软骨均有保护作用，牛膝总皂苷对破骨细胞的抑制发挥了其在抗骨质疏松治疗中的作用；牛膝多糖对软骨细胞的保护作用为其在骨关节炎中的应用奠定了基础。

2.4 丹参丹参（Salvia miltiorrhuza）为唇形科鼠尾草属植物丹参的根。《药性论》云：“能治脚弱，疼痹。”《日华子》言：“治冷热劳，骨节疼痛，四肢不遂；排脓止痛，生肌破宿血，补新生血。”丹参主要成分为丹参酮、丹酚酸，性苦，微寒，归心经、心包经、肝经，具有活血祛瘀、调经止痛、除烦安神、凉血消痈的功效。主治月经不调、经闭痛经、癥瘕积聚、胸腹刺痛、热痹疼痛、疮疡肿痛、心烦不眠、肝脾肿大、心绞痛等病症。

2.4.1 丹参与骨质疏松 丹酚酸B对hMSCs无明显的毒性作用［26］，而丹酚酸B可增加hMSCs碱性磷酸酶活性、骨桥蛋白、Runx2的和及Osterix的表达。在成骨诱导条件下，丹酚酸B（5μM）显著促进矿化，而当细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）信号通路被阻断，丹酚酸B的合成代谢作用均减弱，表明丹酚酸B通过激活ERK信号通路促进hMSCs成骨。还有研究证明，丹酚酸B通过刺激成骨，骨髓血管生成和抑制脂肪形成来防止糖皮质激素处理的大鼠骨质流失［27］。Nicolin等［28］研究显示，丹参酮VI通过抑制RANKL和NF-κB的表达来抑制破骨细胞分化。

2.4.2 丹参与骨关节炎 Yan-Xiong［29］研究探讨丹酚酸B对IL-1β诱导的兔软骨细胞的软骨保护性能。研究发现，丹酚酸B在mRNA和蛋白水平抑制MMPs的活性，丹酚酸B也增加的IL-1β抑制的mRNA和蛋白TIMP-1和II型胶原的水平。此外，丹酚酸B可通过抑制IL-1β诱导的NF-κB活性和其抑制蛋白的降解，起到保护软骨可作用。有实验研究表明［30］，丹参可诱导成纤维样滑膜细胞在mRNA水平的表达增加，这可能与丹参抗炎和（或）诱导FLSs凋亡有关。在骨关节炎早期，预防性关节腔注射丹参和玻璃酸钠，能明显延缓关节软骨的蜕变，为早期防治骨关节炎提供实验基础［31］。宋奕等［32］研究表明，丹参酮ⅡA可明显抑制软骨细胞的增殖，且抑制程度与丹参酮ⅡA浓度呈正相关，丹参酮ⅡA可诱导软骨细胞发生G0/G1期阻滞，抑制软骨细胞增殖。

丹酚酸B是丹参的有效成分，其对成骨细胞有促进作用，同时对关节软骨也有一定的保护作用；丹参酮可抑制破骨细胞分化，也可延缓关节软骨退变。

2.5 杜仲杜仲（Eucommia ulmoides）为杜仲科植物杜仲的树皮，是中国名贵滋补药材。《神农本草经》言其：“主腰脊痛，补中，益精气，坚筋骨，强志，除阴下痒湿，小便余沥，久服轻身耐老。”《药性论》云：“治肾冷塈腰痛也，腰病人虚而身强直，风也。腰不利加而用之。”《日华子》云：“治肾劳，腰脊挛。”杜仲性甘、微辛、温，归肝经、肾经具有补肝肾、强筋骨、安胎的功效，可用于治疗肾虚腰痛、小便不利、足膝痿弱、小便余沥、阴下湿痒、胎漏欲堕、胎动不安等病症。

2.5.1 杜仲与骨质疏松 杜仲具有良好的抗骨质疏松作用，5-羟甲基糖醛是杜仲皮质中分离的活性化合物，Tan等［33］研究表明，5-羟甲基糖醛是脂肪形成的抑制剂和成骨细胞形成的促进剂。杜仲提取物（total lignans，TL）通过增加骨桥蛋白和减少NF-κB配体的表达来促进初级成骨细胞的增殖和分化，抑制破骨细胞的形成［34］。TL通过在成骨细胞和破骨细胞共同作用，有效地抑制OVX引起的骨量丢失。另有学者［35］研究杜仲皮质提取物对废用性骨质疏松的作用，结果表明，杜仲提取物通过调节骨代谢，提高骨的生物力学强度，防止了骨小梁微结构的恶化，进而预防废用性骨质疏松的进展。此外，杜仲叶及种子的提取物同样有潜力用于骨质疏松症的治疗。实验发现，5%的杜仲叶提取物能明显降低去势大鼠的体质量、体质量指数及脂肪含量，同时可以提高大鼠的骨密度［36］。Li等［37］研究证实杜仲籽提取物可提高SD大鼠的股骨密度，增加股骨的生物力学质量，从而预防骨质疏松的发生。

2.5.2 杜仲与骨关节炎 杜仲在骨关节炎的治疗中也发挥积极的作用。周程艳等［38］通过实验研究发现，杜仲水提物有显著的镇痛和抗炎作用，高剂量组的作用与阿司匹林相当［38］。Lu等［39］在细胞分子水平研究杜仲水提物对骨关节炎模型大鼠关节软骨的影响，与对照组大鼠比较，杜仲治疗组的基质金属蛋白酶-1，基质金属蛋白酶-3和基质金属蛋白酶-13的水平明显下降，差异具有统计学意义（P＜0.05）。病理组织学检查结果显示，杜仲组的Mankin等级较对照组低。因此推论，杜仲对骨关节炎模型鼠具有保护软骨，可改善软骨代谢，调节关节软骨的细胞外基质的降解，并抑制软骨细胞凋亡的作用。

3 结语

中药治疗骨质疏松症的作用机理是通过全身性、多环节、多通路的调节来实现的。中药治疗骨质疏松症的机制主要涉及以下几方面：类性激素样作用、对骨细胞的作用（促进成骨分化，抑制破骨细胞形成）及调控信号转导通路（NF-κB信号通路，ERK信号通路）等。

在骨关节炎的治疗中，中药有效成分有多环节、多途径、多靶点的作用特点。单味中药治疗骨关节炎的机制主要表现为：改善关节微循环、抑制滑膜炎症、调节异常的细胞因子水平（白细胞介素、肿瘤坏死因子、胰岛素样生长因子）、抑制基质降解酶，调控信号转导通路等。

NF-κB信号通路调节障碍可能是骨质疏松症和骨关节炎共有的发病基础。中药可通过调节NF-κB信号通路来起到对骨质疏松症和骨关节炎的良好治疗效果。国外学者也指出，骨质疏松和骨关节炎可能有相同的病因［40-41］，可以同时接受治疗。

由单味中药有效成分提取的单体生产的成药，其有效成分相对明确，容易被准确量化和实验室检测，在国外有较高的认同度并容易接受，可有效地提高中医药国际市场的竞争力，是中医药有效走向国际化的发展方向之一。今后，应在中医理论的指导下，运用现代药理学，在细胞分子基因水平上对中药治疗骨质疏松症及骨关节炎的作用机理进行多方位、多靶点、多环节的研究。