基于“血瘀”理论探讨中药通过Wnt/β-catenin信号通路治疗绝经后骨质疏松症研究进展*

屈佳乐,李刚,刘江

1.山东中医药大学,山东 济南 250355; 2.山东中医药大学附属医院,山东 济南 250014

绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMOP)是因为女性绝经期雌激素水平“断崖式”下降而导致骨量减少、骨小梁结构变化、骨骼脆弱和容易骨折为特征的全身骨代谢疾病[1],主要临床表现为全身疼痛,伸展受限,甚至出现脊柱变形、身高缩短及骨折等。全球老年女性骨质疏松症的总患病率为35.3%,而全球老年男性患病率为12.5%[2]。在我国,40岁及以上人群骨质疏松症患病率男性为5.0%,女性为20.6%,50岁及以上男性骨质疏松患病率为6.9%,绝经后女性患病率为32.1%[3]。绝经后女性肾精亏虚,瘀阻骨络,骨质疏松发病率较高。有学者发现,Wnt/β-catenin信号通路既能促进成骨细胞分化,又能调控破骨细胞的表达[4]。故本文从中医“血瘀”角度分析单味中药提取物及中药复方通过Wnt/β-catenin信号通路治疗PMOP的作用机制,现综述如下。

1 中医“血瘀”理论与PMOP的关系

PMOP属中医学“骨痿”“骨痹”等范畴,就松而言是“痿”,以痛而言属“痹”[5]。肾精亏虚是PMOP发病的根本原因,血瘀则是发病的重要环节,肾虚与血瘀二者共同作用加速了PMOP的发生发展[6]。《医林改错》中记载:“元气既虚,必不能达于血管,血管无气,必停留而瘀。”肾为先天之本,为气之根,气血运行不畅,瘀滞即生[7]。《素问·上古天真论》曰:“七七,任脉虚,太冲脉衰少,天癸竭,地道不通,故形坏而无子也。”绝经后女性,由于肾精气亏虚、化源不足,血液运行受阻,影响气血津液的生成和运行,日久则致“瘀”。“血瘀”致病,气不行血不畅,机体得不到濡养,故而形成骨痹[8]。所以,治疗PMOP不仅要注意肾虚,还应留意血瘀这一环节。

2 Wnt/β-catenin信号通路调控机制与PMOP

Wnt基因最初来源于小鼠原癌病毒 (Int-1) 基因和果蝇 (wingless)无翅基因[9]。Wnt蛋白是细胞外富含半胱氨酸的糖蛋白大家族[10]。目前,已经发现19种蛋白,可与卷曲蛋白 (Frizzled) 家族的受体、脂蛋白受体相关的蛋白5/6(LRP5/6)相互作用,从而导致细胞内信号传导的级联激活,调节多种多样的生物过程[11]。经典Wnt通路又称Wnt/β-catenin信号通路,涉及β-catenin的核转位和通过T细胞因子/淋巴增强子结合因子(Tcell factor/lymphoid enhancing factor,TCF/LEF)转录因子激活靶基因,而非经典Wnt通路不依赖于β-catenin-TCF/LEF[12],Wnt信号通路是骨生成与骨吸收的重要调节剂。Wnt/β-catenin信号通路能够促进成骨细胞的增殖及分化,同时可以负向调控破骨细胞的表达,加强骨吸收,维持骨稳态[13]。因此,Wnt/β-catenin途径的突变与PMOP的发病密切相关。

3 单味中药提取物调控Wnt/β-catenin通路防治PMOP

临床中大多PMOP患者存在慢性骨痛,依据“不通则痛”“不荣则痛”理论,认为气血瘀阻经络是PMOP的主要病机[14],补肾益气、强筋壮骨、活血止痛为主要治疗原则。研究发现,单味中药及其提取物能够通过Wnt/β-catenin信号通路来调节骨代谢,已达到防治PMOP的目的。

3.1 骨碎补骨碎补为水龙骨科植物槲蕨Drynariafortunei(Kunze)J.Sm.的干燥根茎[15]。关于骨碎补的记载最早见于唐代《药性论》,味苦、性温,归肝经、肾经,具有补肾强骨、活血止痛的功效。《本草害利》中记载:“主骨碎折伤,祛瘀生新。”骨碎补中黄酮类化合物含量最丰富。其中,骨碎补总黄酮是骨碎补中黄酮类化合物的主要有效成分,广泛应用于治疗骨折、骨缺损、骨质疏松等骨科疾病[16]。Li等[17]发现,骨碎补总黄酮能够部分通过激活Wnt/β-catenin信号通路,促进成骨细胞的分化及成骨相关蛋白的表达。陈云刚等[18]认为,骨碎补含药血清能够激活Wnt/β-catenin信号通路,促进成骨的分化以及BMSCs的增殖。Wang等[19]研究发现,柚皮苷是治疗骨质疏松症的有效成分,其作用机制是通过激活LEF、TCF转录因子,调节β-catenin的表达水平。

综上所述,骨碎补的有效成分能够激活Wnt信号通路,促进成骨细胞分化,延缓PMOP的发展,在治疗骨病方面发挥着重要作用。

3.2 丹参丹参别名“赤参”“山参”,为唇形科植物丹参SalviamiltiorrhizaBge.的干燥根和根茎[20]。最早见于《神农本草经》,味苦,性微寒,归心经、肝经,具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神的作用。《药性论》记载:“能治脚弱,疼痹。”[21]丹参主要成分包含丹参酮、木犀草素、丹酚酸等,用于治疗各类骨质疏松症[22]。闫小飞等[23]发现,丹参素通过激活Wnt/β-catenin通路以促进成骨细胞的分化。Liu等[24]探讨丹参在临床中抗骨质疏松的作用机制,对去卵巢大鼠给予丹参水提物,连续给药14周。实验发现,丹参水提物可改善骨微结构和骨强度,其作用机制可能在于丹参通过增加P-LRP6和IGF-1的表达,降低DKK1的表达,并调节P-GSK3β与GSK3β的比例和β-catenin的积累,从而激活Wnt/β-catenin信号转导。

由上可知,丹参提取物能够提高骨密度,改善骨强度,在骨质疏松症的治疗中具备药物研发的潜质。

3.3 西红花西红花又名“藏红花”“番红花”,为鸢尾科植物番红花CrocussativusL.的干燥柱头[25]。最早记载于《埃伯斯纸草书》中,味甘、性微寒,归心经、肝经,具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神的功效。现代药理学研究发现,藏红花主要成分有藏红花酸、藏红花素、藏红花酸二甲酯、藏红花苦素、藏红花醛[26]。藏红花素具有抗肿瘤、抗动脉粥样硬化和抗脂质过氧化等作用[27]。其中,藏红花素的抗细胞凋亡及破骨细胞抑制作用均表明,它是治疗骨质疏松症和骨和软骨退行性疾病的天然物质[28]。Cao等[29]发现,藏红花素可防止雌激素缺乏引起的骨质流失,抑制小梁微结构的恶化,维持骨骼的生物力学能力,降低骨转换率。王一凤等[30]采用三种不同剂量的西红花苷作为治疗组,氯化钠溶液作为对照组,对卵巢切除诱发骨质疏松的大鼠腹腔注射12周,结果发现西红花苷能够增加大鼠的骨强度与骨矿盐,其作用机制与激活Wnt/β-Catenin信号通路有关。

综上所述,西红花有效成分既能促进成骨分化又能抑制破骨细胞,降低骨转换率,从而缓解骨质疏松症的症状。

3.4 牛膝牛膝分为川牛膝及怀牛膝,为苋科植物牛膝AchyranthesbidentataBl.的干燥根[31]。最早记载于《神农本草经》,味苦、甘、酸、性平,归肝经、肾经,具有逐瘀通经、补肝肾、强筋骨、利尿通淋、引血下行的作用。《医学衷参西录》记载:“牛膝为补益之品而善引气血下注,故善治肾虚腰痛,或腿痿不能任地。”[32]牛膝主要成分有甾酮类、多糖类、皂苷类等,具有镇痛、抗炎等作用[33]。牛膝多糖是从牛膝中提取的多糖类化合物,具有抗肿瘤、抗衰老、抗凝血及免疫调节等多种药理作用。郎小琴等[34]发现,牛膝多糖能够提高老年骨质疏松大鼠骨密度,改善骨代谢,升高骨形成指标。杨豪等[35]研究发现,牛膝多糖通过激活Wnt/β-catenin信号通路来改善大鼠骨代谢水平,提高大鼠骨密度。

综上,牛膝提取物可提高Wnt信号通路改善骨代谢水平,对骨质疏松症的治疗具有积极作用。

3.5 红景天红景天为景天科植物大花红景天Rhodiolacrenulata(Hook.f.etThoms.)H.Ohba的干燥根和根茎[36],性平,味甘、苦,归肺经、心经,具有益气活血、通脉平喘的作用。红景天具有抗疲劳、抗缺氧等作用,主要成分为红景天苷[37-38]。红景天苷具有保护心脑血管、调节免疫、抗肿瘤等药理作用,同时能够抑制破骨细胞的分化、极化和骨吸收[39-40]。王泽凤等[41]研究发现,红景天苷可激活Fox O1/β-catenin通路实现对DOP大鼠氧化应激的改善。Li等[42]发现,红景天苷通过经典的 Wnt/β-catenin 信号通路促进脂肪源性基质细胞的成骨分化。

3.6 银杏叶银杏叶被称为“活化石”,为银杏科植物银杏GinkgobilobaL.的干燥叶[43],性平,味甘、苦、涩,归心经、肺经,具有活血化瘀、通络止痛、清肺平喘、化浊降脂的功效。银杏叶广泛用于治疗脑血管功能不全、衰老相关的认知障碍以及阿尔茨海默病等多种疾病[44]。银杏叶提取物的成分包括植物雌激素、萜类化合物和银杏酸,具有抗炎和抗氧化的特性,近年来已成为治疗骨科疾病的新选择[45]。Gu等[46]研究发现,银杏叶提取物在调节BMP和Wnt/α-catenin信号通路的同时,也促进了成骨细胞的增殖以及新骨形成。张晓晓等[47]认为,银杏叶提取物可通过激活经典Wnt信号通路,促进MG63细胞成骨分化。

综上所述,银杏叶不仅对心脑血管、神经系统等疾病有较好的治疗效果,而且其提取物通过Wnt信号通路可促进成骨细胞分化,为中药治疗骨质疏松症提供很好的思路。

3.7 姜黄姜黄被称为“印度藏红花”,为姜科植物姜黄CurcumaLongaL.的干燥根茎[43],性温、味辛、苦,归脾经、肝经,具有破血行气、通经止痛的作用。姜黄中主要化学成分是类姜黄素,包括姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素[48]。姜黄素因具有抗感染、抗增殖、促进细胞凋亡、抗氧化等特点,被用于治疗心血管疾病、神经性疼痛等多种疾病[49]。赵容山等[50]发现,姜黄素通过调节Wnt/β-catenin信号通路,保护成骨细胞在氧化应激状态下增殖与分化。杨青坡等[51]发现,姜黄素通过调节FoxO3a/Wnt通路,抑制缓解氧化应激反应,以达到抗骨质疏松的目的。

综上所述,姜黄提取物基于Wnt/β-catenin信号通路对成骨细胞的分化有积极意义,具有广阔的新药开发潜力。

3.8 鸡血藤鸡血藤为豆科植物密花豆SpatholobussuberectusDunn的干燥藤茎[43],性温,味苦、甘,归肝、肾经,具有活血补血、调经止痛、舒筋活络的作用。《饮片新参》曰:“祛瘀血,生新血,流利经脉。治暑痧,风血痹症。”[52]鸡血藤含有萜类化合物、黄烷类化合物、鸡血藤醇、异黄酮类、黄酮类化合物等甾体类化合物,临床上常将其应用于抗血小板聚集、抗炎镇痛、抗肿瘤、抗病毒等方面的治疗[53]。冯淑华等[54]研究发现,鸡血藤可促进MC3TW-E1细胞内外碱性磷酸酶活性,同时,也可增加MC3TW-E1细胞生成作用。丁徐等[55]研究发现,鸡血藤通过激活Wnt/β-catenin信号通路,可提高骨质疏松性骨折大鼠术后骨折组织中LRP5、β-catenin、Runx2水平,促进骨折大鼠骨组织修复。

综上所述,鸡血藤激活Wnt/β-catenin信号通路,促进碱性磷酸酶活性,提高骨质量,对PMOP的治疗具有积极作用。

3.9 牡丹皮牡丹皮为毛茛科植物牡丹PaeoniasuffruticosaAndr.的干燥根皮[43],性微寒,味苦、辛,归心经、肝经、肾经,具有清热凉血、活血化瘀的功效。牡丹皮中主要化合物有丹皮酚、丹皮苷、丹皮内酯、芍药苷和牡丹皮苷,对炎症、神经系统疾病、癌症和心血管疾病等具有治疗作用[56]。丹皮酚是从P.suffruticosa中分离出来的主要化合物,具有抗炎和抗氧化活性的作用[57]。张富财等[58]发现,丹皮酚能够抑制Fox O3a、促进Wnt2/β-catenin通路激活,提高OVX-OP大鼠椎骨骨密度,缓解骨质疏松。戴冰等[59]研究发现,六味地黄汤中山茱萸、牡丹皮能够降低PMOP大鼠血清碱性磷酸酶、抗酒石酸酸性磷酸酶水平,改善骨吸收与骨形成平衡,提高骨密度。从血瘀理论角度,牡丹皮归肝经、肾经,其活血化瘀的功效对骨质疏松症性疼痛有缓解作用。

综上,丹皮酚能激活Wnt信号通路,提高骨密度,延缓PMOP发展。

3.10 虎杖虎杖为蓼科植物虎杖PolygonumcuspidatumSieb.etZucc.的干燥根茎和根[60],性微寒,味微苦,归肝经、胆经、肺经,具有利湿退黄、清热解毒、散瘀止痛、止咳化痰的作用。虎杖的有效成分中白藜芦醇和虎杖苷具有抗骨质疏松的作用[61]。Wang等[62]研究发现,白藜芦醇能够使某种雌激素受体激活,在增加成骨细胞的同时减弱破骨细胞的分化。喻琴云等[63]发现,白藜芦醇可上调Wnt/β-catenin信号通路,提高骨密度,调控成骨。徐敏敏等[64]研究发现,虎杖苷能够激活Wnt/β-catenin信号通路,减少GSK-3b表达,增加β-Catenin表达,从而达到调控成骨的效果。

综上所述,虎杖中的虎杖苷与白藜芦醇能够调控Wnt/β-catenin信号通路,以达到骨平衡的状态,但虎杖对PMOP的治疗效果还需进一步挖掘。

4 中药复方调控Wnt/β-catenin信号通路防治PMOP

近年来大量研究发现,中药复方能有效防治PMOP,既体现了“整体观念”和“辨证论治”的中医理论,又具有多靶点、多途径、多层面、安全性良好等优势,深受众多医家及患者的喜爱。

研究发现[65],加味身痛逐瘀汤能明显改善去卵巢骨质疏松症大鼠骨微结构,通过正向调控Wnt/β-catenin 信号通路提高股骨组织中Wnt、Wnt1、β-catenin和cyclin D1蛋白的表达量,增加PMOP大鼠的骨密度以及改善骨组织形态,发挥抗骨质疏松症的作用。刘金豹等[66]以“肾主骨生髓”“血行则瘀自去”为组方原则,发现补肾活血胶囊含药血清能够促进成骨分化以及骨髓间充质干细胞的增殖,其作用机制可能与调节Wnt/β-Catenin信号通路有关,从分子水平为中医药防治PMOP奠定理论基础。王大伟等[67]发现,补肾益气活血方能够降低抗酒石酸酸性磷酸酶和提高碱性磷酸酶含量,主要机制是上调Wnt3a蛋白的表达,从而启动Wnt/β-catenin经典细胞信号通路,激活下游靶基因,防治PMOP的发生和发展。王庆谚等[68]用补肾益气活血方灌胃去势大鼠骨质疏松模型12周后发现,Wnt7b、Axin2及Runx2 mRNA及蛋白表达明显上调,结果表明补肾益气活血方通过上调Wnt7b/β-catenin信号通路相关因子促进成骨份化来缓解骨质疏松。柴爽等[69]发现,补肾健脾活血方可提高PMOP大鼠的腰椎骨密度以及生物力学性能,其作用机制可能与调控Wnt/β-catenin信号通路和骨桥蛋白的表达有关。

5 小结与展望

中药治疗PMOP具有多途径、多环节、多靶点、多通路等特点,活血化瘀类中药通过Wnt/β-catenin信号通路能够有效调控紊乱的骨代谢,从而达到治疗PMOP的目的[70-71]。从肾虚血瘀治疗PMOP的作用机制研究虽然取得一些进展,但仍存在以下问题:(1)PMOP血瘀理论学说虽然在中医界被广泛认可,但仍受肾主骨理论的影响,很多医家只重视肾虚而忽略血瘀,故只重用补肾药而忽视活血化瘀药,在一定程度上影响药物治疗PMOP的效果。(2)对于活血化瘀类中药及复方中有效成分筛选研究仍有不足;(3)国内对于活血化瘀药物骨组织及其哈佛氏系统的作用影响鲜有报道;(4)活血中药复方具有多靶点、多通路等特点,除了Wnt/β-catenin信号通路外,可能还有其他信号通路参与骨代谢过程。因此,应不断地挖掘寻找更多通路或靶点,为临床研究应用或实验研究提供更可靠、更多的证据;(5)缺少大样本、标准化的临床研究,应进一步深化活血化瘀类中药对PMOP的基础和临床研究。今后,应进一步深化活血化瘀类中药对PMOP的基础和临床研究,提高临床疗效,改善患者生活质量,还要不断挖掘寻找更多通路或靶点,为临床应用或实验研究提供更可靠、更多的证据。