探讨补肾活血中药对骨质疏松与椎间盘退变的影响

马南廷，姚啸生,(★通信作者)，王禹，王琦

（1.辽宁中医药大学，辽宁 沈阳 110032；2.辽宁省中医院，辽宁 沈阳 110032）

0 引言

2020 年，中国即将全面脱贫，随着人们生活质量的不断提高，中国人的平均寿命也逐渐提高，美国华盛顿大学的测量结果显示，2013 年中国男性人口的出生期望寿命已达到73.5 岁，而女性则为80.0岁[1]。随之而来的社会问题就是老年退行性疾病发病率的不断提高。与运动系统有关的退行性疾病中，骨质疏松症（osteoporosis，OP）和椎间盘退变（intervertebral disc degeneration，IDD）较为常见。这两种疾病会导致疼痛及活动障碍等症状，严重影响了老年人的生活质量。一些学者对大量的实验研究进行评价后，发现骨质疏松症与椎间盘退行性疾病之间存在着密切的联系，但是相关机制及影响目前在国际上仍存在争议[2]。在大鼠的增龄过程中，张银刚等发现骨质疏松相关指标与椎间盘退变相关指标之间存在着联系，其中椎体骨密度与软骨终板的X 型胶原表达相关性最强[3]。尽管我们仍不明确骨质疏松是加速椎间盘退变的病理进展，还是延缓该进展，但有研究发现在使用奈立膦酸钠干预去卵巢大鼠的实验研究中，奈立膦酸钠组与对照组相比，不仅改善了大鼠椎体的骨质疏松，也延缓了椎间盘退变[4]。中医辨证中，骨质疏松症及椎间盘退变相关疾病根据不同证候特点通常辨为“骨萎”及“骨痹”，二者病因皆为老年人肾精不足，血瘀不行[5-6]，临床上通常使用补肾活血的复方或者中药提取物对两病进行治疗。中医中药在防治老年退行性疾病上具有独特的优势，如果总结出补肾活血中药的作用机制，运用“异病同治”的原则同时治疗两病，将会减轻患者的痛苦，给医疗机构节约大量的费用。因此本文就补肾活血中药治疗合并骨质疏松的椎间盘退变疾病的作用机制及疗效从以下几个点进行探讨。

1 对椎间盘微循环的影响

椎间盘的解剖结构中，软骨终板和纤维环外周为纤维环内及髓核输送营养，其中软骨终板途径起主要的作用。来自椎体骨髓腔血窦的毛细血管穿入软骨下终板的通道中止于骨软骨结合部的毛细血管袢，再通过软骨终板内许多细小、致密的通道进入纤维坏，为椎间盘内部代谢废物并输送营养物质。如果此通道受损或者堵塞，必将会使髓核细胞基质合成减少、水分不足从而导致髓核皱缩引起椎间盘退变。陈琼等通过对多篇骨与血管关系的研究进行分析发现成骨细胞、破骨细胞对周围血管的生成及骨与血管的耦合起着重要作用[7]。与此同时骨质疏松的出现也会打破成骨细胞与破骨细胞的平衡从而导致血管生成障碍，而其产生的显微骨折将会损伤周围的毛细血管，进而减少了营养的输送。LiuYF 等在骨质疏松小鼠模型上的实验结果证明了这一点-与对照组比较，手术组的小鼠椎体中血管数量减少[8]。这说明存在着骨质疏松，椎间盘微循环受损，椎间盘营养缺乏加速老化这样的病理进程。而补肾活血的中药基于“肾主骨生髓化血”理论，通过补肾生髓，改善骨质疏松，活血祛瘀止痛，改善骨小梁微血管变化，从而延缓椎间盘退变[9]。李玲慧等对补肾活血方干预兔穿刺椎间盘退变模型的实验进行观察发现，该方能调节模型兔椎间盘组织内血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达水平[10]，而VEGF 的表达水平与周围组织的血管生长存在密切的联系。姚艺豪等对50 例老年腰椎间盘突出症伴腰椎骨质疏松患者使用加味身痛逐瘀汤进行临床疗效观察发现，对照组治疗前后无统计学意义，而治疗组具有统计学意义，且治疗组治愈率较高[11]。这些研究都能阐述补肾活血中药经由改善椎间盘微循环从而治疗两病的作用机制。

2 对雌激素变化致骨质疏松症和椎间盘退变的影响

雌激素缺乏已是原发性骨质疏松国际公认的主要病因之一，但是其对椎间盘退变的影响仍具有争议。成骨细胞能表达核因子κB 受体活化因子配 体(receptor activator of nuclear factorκbligand，RANKL)，其与表达于破骨细胞前体细胞表面的RANK 结合，促进产生破骨细胞，从而导致骨吸收。破骨细胞的大量生成是椎间盘退变的重要因素之一[12]，而雌激素通过成骨细胞、破骨细胞等的受体介导免疫应答因子的产生，抑制RANKL与破骨细胞前体细胞结合及巨噬细胞集落刺激因子(macrophage -colony stimulating factor，MCSF)所诱导的破骨细胞产生的过程。Xiao ZF 等发现去卵巢导致雌激素缺乏诱导的椎体骨质疏松和软骨终板的骨软骨重塑对椎间盘产生不利影响[13]。在临床研究上，也有研究发现绝经后妇女腰椎骨密度降低与腰椎间盘退变呈正相关[14]。因此，促进雌激素分泌或者减少其分解是治疗两病的重要途径之一。从中医辨证角度来说，绝经的生理机制是先天肾气亏虚，天癸枯竭，气血瘀滞，骨失所养。因而通过补肾活血中药治疗这类骨质疏松症合并椎间盘退变疾病应具有较好的疗效。在去卵巢大鼠体内，XU JH 等发现淫羊藿能增加其血液中雌二醇的含量，维持骨密度，进而延缓骨质疏松的发展及其所致的椎间盘老化，具有和雌激素类似的作用[15]。而一项对仙灵骨葆胶囊的研究表明，该药能明显提高去卵巢大鼠腰椎的骨密度，改善微观结构，并对维持大鼠腰椎间盘的生物力学结构和细胞代谢具有良好的促进作用[16]。孙凯等基于网络药理学对“淫羊藿-白芍”药对进行分析，发现其通过多途径、多靶点作用，治疗腰椎间盘退变，其中就包括了RANKL/RANK 信号通路[17]，验证了补肾活血中药对雌激素缺乏所致这类疾病的作用机制推导的合理性。

3 对骨质疏松和椎间盘退变过程中炎症因子的影响

炎症因子包括白细胞介素（interleukin,IL)、肿瘤坏死因子(tumornecrosis factor,TNF)、-氧化氮（NO）、活性氧簇（ROS）等，是人体退行性疾病产生的重要病因之一，在骨质疏松症和椎间盘退变疾病中也不例外。PHILLIPSKL 等人发现，在退变椎间盘组织中，IL-1 对比正常椎间盘明显升高，并且炎症因子的含量与椎间盘退变程度呈正相关[18]。Yang S 等人认为,抑制T 细胞分泌IL-1β和TNF-α 等可以有效的延缓椎间盘老化[19]。而在骨质疏松的病程进展中，炎症因子如辅助性T 细胞1(helper T cell 1，Th1）分泌的IL-2，TNF-α 和TNF-β 及辅助性T 细胞2(helper T cell 2，Th2）分泌的IL-4，Il-5,IL-6，IL-10 和IL-13 等在骨质疏松症中的作用已被公认。对近年来新发现的IL-33、IL-34 轴研究表明，IL-33 诱导Th2 细胞分泌IL-31，抑制RANKL 依赖的破骨细胞形成，从而抑制骨丢失。IL-31 影响Th1/Th17 的破骨细胞生成炎症，限制Th2 的骨保护过程，从而促进骨质疏松[20]。而一项研究苯海拉明治疗骨质疏松症的实验显示，当IL-1β 水平下降时，骨密度得到明显的升高[21]。因此许多研究者对补肾活血类中药的抗炎活性进行了研究，Sun D 等运用LC-MS/MS 分析评价关于补肾活血汤各成分的抗炎活性的多项研究，发现该复方中有五种化合物可以抑制TNF-α、IL-6 的表达[22]，从而减少骨量丢失及对椎间盘的刺激，证明了补肾活血中药在调控炎症因子以治疗二病机制上的作用。冯帅华等通过对双侧卵巢切除术骨质疏松模型雌性SD 大鼠的研究发现，补肾活血汤可显著降低其腰椎间盘组织中TNF-α 的表达，并增加脊索细胞计数，延缓了椎间盘退变[23]。在直立诱导椎间盘退变大鼠模型上，Liang QQ 等研究者发现给予其川芎嗪可抑制其椎间盘中IL-1β 炎症因子基因及其表达，减少炎症对椎间盘的刺激。并且川芎嗪作为一种钙离子拮抗剂，可以阻止软骨终板的软骨内成骨和基质钙化，防止细胞内钙离子流失，从而预防骨质疏松[24]。进一步说明活血补肾类中药可以通过调控炎症因子及相关信号通路来延缓骨质疏松症及椎间盘退变的进展。

4 对骨重建和髓核细胞再生的影响

在延缓退行性疾病发展的同时，许多科学家也对是否能通过中药的作用促进骨重建和椎间盘内细胞再生进行了研究。在骨重建方面，体内骨量的获得与丢失主要依赖于成骨细胞和破骨细胞的协同作用，维持骨吸收与骨形成的动态平衡。破骨细胞一方面表达抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase，TRAP) 和组织蛋白酶K(cathepsin K，CTSK)以参与骨吸收，另一方面同时释放大量小分子和钙离子，以激活骨髓间充质干细胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）分化为成骨细胞成骨。而在髓核细胞再生方面，目前为止的研究发现椎间盘内纤维环和髓核细胞均不具有自我再生的功能，而近些年来发现可以将BMSCs 移入椎间盘可能使其分化为髓核细胞从而使髓核细胞再生，但是由于衰老的髓核细胞内环境不利于BMSCs 生长分化，所以这项技术在临床上开展存在一定困难[25-26]。中医辨证中补肾活血类中药具有祛瘀化浊，补骨生髓的作用，近年来，多项实验也证明其在骨重建方面基于骨免疫学的作用机制。沈燚等在体外实验中发现淫羊藿苷显著增加UM R-106 成骨细胞的骨形成，抑RAW264.7 细胞诱导的破骨细胞的骨吸收，上调或下调成骨和破骨细胞各9 个蛋白的表达，证明淫羊藿苷具有明显的促进骨重建的作用[27]。肖志锋等给予去势小鼠阿仑膦酸钠（alendronate，ALN）和肾骨安（熟附子、淫羊霍、仙茅、巴戟天、丹参等）联合用药，发现ALN 和肾骨安联合用药组能抑制小鼠软骨终板的钙化重塑进程，与模型组相比恢复其Ⅱ型胶原的表达并减少周围骨质骨赘形成。且联合用药组效果优于ALN 组[28]。Zhu LG 等对老年沙鼠用补肾活血汤灌胃后发现，与模型组相比，高中低剂量组其腰椎间盘软骨终板的血管芽均有不同程度的增加，钙化程度明显降低。软骨终板及腰椎椎体中骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein，BMPs)表达增加，改善了老年性骨质疏松和椎间盘退变[29]。陈江等用益气化瘀补肾方联合转化生长因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)培养BMSCs，至第14 天时,用药组蛋白多糖、Ⅱ型胶原及其mRNA 水平明显高于其它实验组(P＜0.05），证明TGF-β1 联合中药益气化瘀补肾方含药血清能提高BMSCs 向类髓核细胞诱导分化的效率[30],揭示了补肾活血中药能够用于促进椎间盘再生的治疗。

5 小结

根据上述分析，以及我们对补肾活血药物的前期研究[31]，我们得出这一结论：骨质疏松症与椎间盘退变可同时存在，而补肾活血中药可通过改善骨质与椎间盘营养供应，改善雌激素缺乏从而保护骨质和椎间盘，减少骨质和椎间盘中的的炎性因子，促进BMSCs 分化、成熟以再生骨质及髓核细胞等作用机制改善骨质疏松及椎间盘退变。因此我们认为骨质疏松和椎间盘退变可能具有相同的病理机制，明确补肾活血中药在骨免疫学和分子生物学角度通过何种机制治疗两种疾病。但是由于中药成分的复杂性使得中药复方的作用机制较难分析，存在多个信号通路或者靶点同时作用的情况，哪几味中药进行配伍或者哪种中药单体治疗效果较优还有待于探索。未来尚需较高层次的研究，将该类中药配伍进行排列组合的分组，各组之间均进行疗效对比，选择出疗效较优的药物，从而对这类疾病的治疗起到更多帮助。