健脾利湿药治疗骨质疏松症的脂代谢调控相关机制探讨

王晓仪 王海郦 刘雨彤 毛洪运 华永庆,3*

1.江苏省中药资源产业化过程协同创新中心,江苏 南京 210023 2.南京中医药大学药学院,江苏 南京 210023 3.江苏省中药药效与安全性评价重点实验室,江苏 南京 210023

骨质疏松症(osteoporosis,OP)是由骨代谢失衡诱发的一种严重威胁中老年健康的常见病和多发病,表现为骨量减少、骨微结构退化[1-2]。随着中国人口老龄化问题不断加重,预计到2050年,OP或骨密度低的患者将达到2.12亿[3]。临床OP患者在发病过程中常伴有肥胖、高脂血症、动脉粥样硬化等脂代谢异常相关疾病[4-5]。脂代谢异常相关疾病通过改变骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)分化方向、促进脂毒性物质的产生、恶化骨髓微环境来影响OP的发生。最新研究认为,减少机体脂肪含量、促进骨髓中脂质降解、抑制BMSCs成脂分化等调控脂代谢的过程可能是干预骨质疏松的重要途径[6-10]。

中医药理论与现代研究表明,脾虚湿困是脂代谢异常相关疾病的重要病机,中医临床常用健脾利湿药治疗脂代谢异常相关疾病[11-12]。对中医治疗OP的常用药物的分析发现,健脾利湿药同样是治疗OP的常用药[13-14]。这些线索提示,健脾利湿药调节骨代谢治疗OP,可能与其对脂代谢的调控存在关联,而这与OP发病机制的最新研究观点不谋而合。本文试探讨健脾利湿药物通过调控脂代谢干预骨质疏松的研究现状,为阐明健脾利湿治法治疗骨质疏松的机制厘清思路。

1 脾虚湿困中医药理论视角下的脂代谢异常与OP

1.1 OP与脂代谢异常中医药认识的内在关联

“脂代谢异常”这一概念与中医药理论中“膏脂化生异常”的描述相似[15]。《医学正传·疮疡》中提到:“津液稠黏,为痰为饮,积久渗入脉中,血为之浊。”《丹溪心法·赤白浊四十四》有言:“肥人多痰湿”,表明肥胖与痰湿密不可分。《素问·至真要大论》中指出:“诸湿肿满,皆属于脾。”将湿病归属于脾病的范畴。中医现代研究表明,脾虚湿困是肥胖、高脂血症、动脉粥样硬化等脂代谢异常相关疾病的重要病机[16-18]。脾主运化,为气血生化之源、后天之本。脾可以使精微物质和水液化气生血,布散全身,达到濡养肌肉筋骨的效果。脾虚会导致运化功能受损,水谷精微运化受阻,聚湿为痰,由痰致瘀,进而湿浊内生,诱发疾病。

OP又可称为“骨蚀”,其发病与脾虚湿困密切相关[19-20]。李东垣在《脾胃论·脾胃胜衰论》中指出:“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“骨蚀”病位在骨,脾虚是其重要病机。《医学纲目·诸萎》指出:“痿属湿热。”《医经原旨·卷六·痹》指出:“风寒湿三气杂至,合而为痹。湿气胜者为着痹也。”说明湿气是“骨痹”等痹症的重要病机。现代中医常从补肾角度对OP进行论治,但有学者认为,脾喜燥而恶湿,补肾之品性多“滋腻”,若一味地补肾而忽视了补脾,会导致脾失健运、加重病情,因而健脾利湿治法成为临床治疗骨质疏松症的常用手段[21-22]。

1.2 健脾利湿药治疗脂代谢异常及OP的临床应用分析

对历代文献进行分析发现,中医治疗肥胖的主要方法为健脾、利湿祛痰、补气,用药主要为健脾利水渗湿类和补气类,其中大部分是健脾利湿的药物[12]。对肥胖病进行研究发现,使用健脾祛湿药膳是治疗肥胖病的有效方法[23]。对非酒精性脂肪肝患者采用健脾利湿化浊法治疗后,患者肝脏功能得到修复,肝内脂肪蓄积减少[24]。

临床流行病学调查发现,原发性骨质疏松症(primary osteoporosis,POP)与阴虚、阳虚、气虚、气滞、湿浊和血瘀有关,病位集中在肾、肝、脾[25]。对老年骨质疏松患者进行中医证候调查,发现脾肾阳虚是主要证型[26]。对秦汉至清代治疗POP相关疾病的古方进行分析发现,利水渗湿药茯苓在各代医家治疗骨质疏松的用药中出现频次较高,位居第五[27]。对近20年POP用药规律进行探讨发现,近现代医家在治疗OP上看重温补肝肾,健脾活血[13]。其中茯苓、白术等健脾利湿类药物使用频数大于35,排名前二十,为常用药物。应用数据挖掘和网络药理学对中医药治疗OP的处方进行分析发现,以茯苓等健脾利湿药为组成的组合是治疗OP的常用中药组合[28]。

2 脂代谢参与骨质疏松形成的病理机制

2.1 BMSCs分化失衡是影响骨脂代谢的重要因素

骨髓脂肪细胞与成骨细胞均由骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)分化而来[29]。机体在健康状态下,BMSCs分化处于平衡状态;在衰老、激素水平下降等因素影响下,BMSCs向成骨细胞分化的能力降低,更倾向于向脂肪细胞分化,导致骨量减少并伴随明显的脂肪堆积。Runx 2和Osterix是调控BMSCs成骨分化的重要转录因子,PPAR-γ和C/EBP-α/β/δ则在脂肪形成的过程中起到重要的调节作用。此外,Wnt、Notch、Hedgehogs等信号通路也在调控BMSCs分化方面起着重要作用[30]。BMSCs倾向于成脂分化时会导致骨髓脂肪组织的过度累积,进一步恶化骨髓微环境,影响细胞正常的生理功能及分化走向,造成恶性循环,加重骨质疏松及脂代谢异常的症状[31-32]。

2.2 骨髓脂肪组织影响骨质疏松发生的病理机制

骨髓脂肪组织释放游离脂肪酸(free fat acids,FFAs)及分泌不同的细胞因子造成骨髓脂毒性微环境,影响细胞活性及成骨分化,这是骨质疏松形成的重要病理过程[32-35]。棕榈酸作为最常见的FFAs,已被证实能够抑制成骨细胞的增殖和功能,并抑制BMSCs成骨分化[36-37]。脂肪细胞因子是由脂肪细胞等分泌的一类小分子多肽的总称,可以直接或间接地影响机体内的骨代谢,常见的有瘦素、脂联素、抵抗素等。研究表明,瘦素能通过外周和中枢调节骨量[38]。脂联素可通过激活AMPK信号通路发挥抑制破骨细胞形成和骨吸收的作用,脂联素受体激活具有促成骨、抗成脂和抗破骨作用[39-40]。通过Meta分析对脂肪细胞因子与绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMOP)发生率的相关性进行系统评价,结果显示瘦素低含量、脂联素和抵抗素高含量的人群存在PMOP的可能性更高[41]。上述研究表明骨髓脂肪组织与骨质疏松的发病过程密切相关,从脂代谢的角度入手探讨OP的防治方案已成为当前热点问题。

2.3 脂质分解代谢为细胞成骨分化提供能量

随着成骨细胞分化成熟,脂肪酸氧化急剧增加,成骨分化末期的分解代谢水平比增殖期高3倍[42]。在成骨分化过程中,基质产生和矿化需要消耗大量能量,脂质分解代谢是机体调动储存能量应对能量不足的重要途径,提供的能量成为影响成骨分化过程的关键环节[43-44]。血清中脂质缺乏会显著抑制BMSCs的成骨分化,且这种抑制可通过剂量依赖性地补充脂肪酸来改善[45]。对Wnt-Lrp5信号通路进行研究发现,抑制脂肪酸β-氧化会抑制成骨细胞分化[46]。体内实验进一步证实,成骨细胞缺乏脂肪酸分解代谢专有酶肉碱脂酰转移酶2基因的小鼠,骨形成受抑制[47]。近年研究发现,成骨细胞与软骨细胞相比有较高的脂肪酸氧化率,脂肪酸的利用影响骨骼干细胞向成骨细胞的分化[48]。上述研究表明,细胞成骨分化过程离不开脂肪分解代谢提供的能量,促进成骨分化过程能量的利用可能有助于骨质疏松症状的改善。

3 健脾利湿药物治疗OP的研究进展

从中医角度来看,脾虚湿困是脂代谢异常和OP相关疾病的重要病机。健脾利湿药能够促进脾脏运化、升清降浊,既具有调节脂代谢的作用,同时也具有治疗OP的作用,被广泛用于脂代谢相关疾病和OP的治疗。四君子汤、参苓白术散、六味地黄丸等对骨质疏松具有改善作用的中药复方,均包含健脾利湿药[49]。白术、茯苓、泽泻、苍术、薏苡仁等常见的健脾利湿药及其单体成分在治疗脂代谢异常和OP方面的疗效及机制也被逐渐证实。因此,健脾利湿药防治OP的作用及该过程与脂代谢的关联性值得深入探讨,与当前骨脂代谢最为前沿问题高度契合,可能为发现OP治疗药物提供新的视角。

3.1 单味药及单体

3.1.1茯苓:味甘、淡,性平。归心、肺、脾、肾经。具有利水渗湿,健脾,宁心之效[50]。作为临床常用的健脾利湿药,其化学成分主要有多糖类、三萜类、甾醇类等,具有促进水液代谢、调节脾胃功能、镇静等药理作用[51]。研究发现,茯苓醇提物能够抑制C3H10T1/2成脂分化,促进其成骨分化[52]。此外,还能够显著抑制破骨细胞生成,改善去卵巢小鼠的骨丢失症状并减少脂质在骨髓中的积累[53]。

3.1.2白术:味苦、性甘,温。归脾、胃经。具有健脾益气,燥湿利水,止汗,安胎之效[50]。白术根茎水提物通过减少磷酸化Akt而抑制脂肪形成,减少高脂饮食诱导的肥胖动物体重增加[54]。白术醇提物抑制破骨细胞分化并减弱 RANKL 诱导的小鼠骨质流失,其中白术内酯I和白术内酯Ⅱ是其中的重要有效成分[55]。白术多糖能够改善尾吊大鼠的免疫功能,预防大鼠的失重性骨丢失[56]。进一步研究表明,白术多糖中的AMP1-1可以通过促进原代成骨细胞骨形成并抑制RAW264.7细胞系的骨吸收来改善大鼠失重性骨丢失[57]。此外,还有研究发现白术中的重要有效成分白术内酯Ⅲ能够抑制过氧化氢诱导的BMSCs成脂分化[58]。

3.1.3泽泻:味甘、淡,性寒。归肾、膀胱经。有利水渗湿,泄热,化浊降脂的功效[50]。作为化浊祛湿要药,泽泻中的多种成分已被证明可以改善骨丢失症状。研究表明,泽泻中的23-乙酰泽泻醇C通过抑制RANK配体诱导的TRAP、c-FOS、MMP9、NFATc1和CTK,发挥抑制大鼠共培养系统中破骨细胞形成的作用[59]。泽泻醇 A 24-醋酸酯改善血清雌二醇、骨碱性磷酸酶水平,显著改善去卵巢小鼠的骨流失症状[60]。泽泻醇B也能够抑制RANKL诱导的破骨细胞形成,进一步防止小鼠骨质流失[61]。

3.1.4苍术:味辛、苦,性温。归脾、胃、肝经。具有燥湿健脾,祛风散寒,明目之效[50]。苍术水煎液及苍术醇提物促进MG-63细胞、成骨细胞的增殖及碱性磷酸酶的活性[62]。苍术油也具有骨保护作用,其促进成骨样细胞UMR-106 的增殖、促进MG-63细胞、成骨细胞的增殖及碱性磷酸酶的活性,显著改善不同原因导致的大鼠骨丢失症状,增加去卵巢大鼠的骨钙含量,改善骨质疏松症状[62-64]。

3.1.5其他:薏苡仁是常用的具有健脾利湿功效的药食两用药物,其所含的薏苡仁油能通过抑制破骨细胞活性发挥骨保护作用,其水提物能够改变TRAP和ALP活性,改善去卵巢大鼠的骨质疏松症状[65-66]。桃叶珊瑚苷作为健脾利湿药车前草中的有效成分,已被证明能够升高去卵巢大鼠骨密度值,减缓骨丢失,并且能够改善氧化应激条件对MG-63细胞的损伤,促进骨组织和血清中与成骨细胞分化相关的细胞因子的表达[67-68]。荷叶有清暑化湿之效,其中的荷叶多糖具有下调c-Fos/NFATc1,抑制破骨细胞分化的作用,在化浊除湿的同时显著改善去卵巢小鼠的骨丢失症状[50,69]。

3.2 中药复方

六味地黄丸为治疗PMOP经典方,疗效确切,方中包含“三补”药物熟地、山茱萸、山药,以及“三泻”药丹皮、茯苓、泽泻[70]。研究表明,六味地黄丸可显著增加去卵巢大鼠骨密度、改善骨形态、减缓骨质疏松症状[71]。拆方研究发现,六味地黄丸(汤)对皮质酮所致的下丘脑-垂体-卵巢轴功能紊乱具有改善作用,而单独使用三补药物或三泻药物存在产生不良反应的可能性,并且其补、泻组分通过不同途径提高机体抗衰老能力[72]。金匮肾气丸为治疗骨质疏松常用药,方中茯苓、泽泻发挥利水渗湿之效。研究表明,金匮肾气丸可增加去卵巢小鼠成骨细胞数、改善其骨微结构,减少脂肪细胞数目和面积、抑制成脂基因表达[73]。强骨健脾汤由经验方“骨松方”与补脾益气经典方参苓白术散为基础进行配伍组成,具有健脾补肾之效,研究表明其能增加老年性骨质疏松症大鼠骨密度,改善骨微结构[74]。上述中药复方中均使用了健脾利湿药物组合,提示利水渗湿药可能在临床中药复方治疗骨质疏松中发挥重要作用,其配伍机制仍有待进一步研究。

4 讨论与展望

目前临床治疗OP的药物多着重于抑制破骨、促进成骨或钙吸收方面,从脂代谢角度寻找治疗方法有待进一步探索。研究表明,通过调控脂肪因子、调节胆固醇水平、下调肥胖相关蛋白等环节干预脂代谢可以显著改善骨质疏松的症状[75-77]。实验证实,临床常用的调血脂药他汀类药物可抑制低氧诱导的成骨细胞线粒体功能失调、自噬和凋亡并诱导BMSCs成骨分化,在治疗骨质疏松症方面有巨大潜力[78-79]。在调控脂代谢方面具有突出作用的健脾利湿药,其骨保护作用也越来越受到关注。健脾利湿药治疗骨质疏松的作用可能与其影响不同的脂代谢环节、改善骨髓脂肪组织对骨组织的诸多不利影响、抑制成脂分化、促进成骨分化有关,其详细机制仍有待探索。

本文从传统认识和现代研究的角度深入探讨了健脾利湿药调节脂代谢,进而改善骨质疏松的途径,为OP的防治研究提供了新思路。健脾利湿药物通过调控脂代谢干预OP方面有巨大研究价值和潜力,可能成为中药防治OP领域新的研究热点。