基于Notch 信号通路探讨中医药治疗骨关节炎的研究进展

宁子锋 潘汉升 赵彦宇 孙 瑞 潘成镇 张鸿升

1.广西中医药大学研究生院，广西南宁 530000；2.广西中医药大学附属瑞康医院脊柱外科，广西南宁 530000

骨关节炎（osteoarthritis，OA）是以关节疼痛为临床特征的退行性疾病，其中以膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）最为多见[1]。近年来，在人口老龄化加剧的背景下，OA 的发病率不断呈攀升趋势。据调查，2020 年以来，OA 在世界范围内将位居致残疾病的第4 位，对于家庭和社会来说，是一个极大的经济负担[2]。而在我国40 岁以上人群OA 的患病率已高达43.6%，是导致中老年人生活质量下降及致残发生的主要因素[3]。现阶段西医治疗OA 主要从药物和手术这两种治疗方式入手，然而这两种治疗方式各自有一些不足之处，药物治疗虽能有效改善OA 症状，但同时也会对患者产生一些不良反应，如长时间服用非类固醇类消炎药可能会诱发中风及上消化道溃疡出血和软骨细胞破坏等，而手术治疗可能存在包括医疗费用过高、围手术期出现并发症和术后易感染及再次手术治疗等问题[4-5]。现有研究显示，中医药在缓解OA 疼痛等方面具有显著效果，可以有效弥补西医治疗的不足[6]。近年来，随着对OA 发病机制的深入研究，有多条信号通路与OA 发生和发展密切相关，其中Notch信号通路是其中的研究热点之一[7]。

1 Notch 信号通路

Notch 信号通路包括4 个部分，分别是Notch 受体、Notch 配体、转录因子和下游靶基因[8]。Notch 受体可划分为4 种（Notch1、Notch2、Notch3 和Notch4），Notch配体主要划分为5 种（Dll1、Dll3、Dll4、Jagged1 及Jagged2）。该信号通路及其受配体近乎在所有器官系统中都有表达，并通过调节细胞增殖及分化和凋亡在决定细胞命运中发挥不可或缺的作用[9-10]。该通路的激活与OA、骨质疏松、骨肉瘤等骨科疾病相关[11-13]。有研究报道，OA 病情越重，Notch 受体蛋白表达越高[14]。因此，OA 的形成和进展与Notch 信号通路在调控细胞增殖和分化及凋亡等生命活动中的作用息息相关。

2 中医药调控Notch 信号通路防治OA

中医药以整体观念和辨证论治的方法为基础，来调节人体和预防疾病，特别是在缓解OA 引起疼痛等方面，它展现出了多个角度、多种层次及较少副作用等明显特点。因此，基于Notch 信号通路探讨中医药防治OA 可以从中药活性成分、中药复方及针灸疗法3 个方面展开阐述。

2.1 中药活性成分

中药活性成分是从单味中药中提取的有效成分，常用来研究单味中药对疾病靶点的作用机制。因此，许多学者将运用中药活性成分治疗OA 作为主要研究方向，现代药理学证实多种单味中药及中药活性成分对Notch 信号通路起到调控作用[15-17]。目前临床研究较多的单味中药及有效成分可分为活血行气药（川芎、红花、姜黄）、补虚药（人参、黄芪、冬虫夏草）等。其治疗OA 的机制可归纳如下。

2.1.1 调控血管生成 川芎是伞形科川芎属的一种植物，其干燥根茎具有药用价值，味属辛，性属温，作用于肝、胆、心包经，发挥活血、行气、祛风、止痛的功用。据现代药理研究表明，川芎嗪作为从川芎中提取的主要有效成分，它不但具有去除氧自由基、钙拮抗及扩张血管等功效，还具备调节免疫功能、抑制细胞肥大和凋亡等作用[15-16]。谢平金等[17]通过动物实验证实了川芎嗪能降低KOA 大鼠的血管内皮生长因子、Notch1 蛋白阳性表达，进而抑制血管内皮生长因子/Notch1 信号通路介导的血管新生，抑制早期KOA 的进展。

2.1.2 抑制炎症反应 红花是菊科红花属的一种植物，以其干燥的花朵作为药材，味属辛，性属温，作用心、肝经，具有活血、通经散瘀、止痛的作用。根据现代药理研究表明，羟基红花黄色素A 作为一种从红花中提取的活性物质，其被《中华人民共和国药典》收录成为评价红花质量的一个标准，其具有促进血管生长、扩张血管、抗氧化损伤、抑制自噬、降血糖、抗肿瘤等作用[18-19]。李燕霞等[20]研究表明，羟基红花黄色素A 能够降低OA 大鼠血清中炎症因子水平，减缓滑膜组织的损伤，其作用机制与抑制Notch1 和基质金属蛋白酶3 的表达、提高转化生长因子-β1水平密不可分。相同地，姚弘毅等[21]研究显示，羟基红花黄色素A 可能是通过抑制Notch 信号通路进一步降低大鼠膝关节的炎症因子含量，缓解关节炎症损伤，减轻软骨细胞及滑膜细胞的水肿。

2.1.3 调控Notch 信号通路蛋白（Notch1、Jagged1及Hes1）黄芪是豆科蒙古黄芪或膜荚黄芪属的一种植物，以其干燥根入药，味属甘，性属微温，作用于脾、肺经，它具有多种功效，不仅包括益气固表、生津养血、利水消肿及补气升阳的作用，而且具有行滞通痹和拔毒排脓及敛疮生肌的重要功效。根据现代药理研究表明，黄芪多糖被视为从中药黄芪提取的重要活性成分之一，具有抗炎、降血糖、抗衰老、抗肿瘤及调节免疫等药理作用[22-23]。史桂荣等[24]研究证实，黄芪多糖对细胞增殖、蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的表达有明显的增强作用，同时还对细胞凋亡、基质金属蛋白酶3 及基质金属蛋白酶13 水平、Notch 受体1、Notch 配体1及Notch 胞内域1 蛋白的表达进行了抑制，可见黄芪多糖通过抑制Notch 信号通路蛋白的表达从而治疗小鼠的OA。人参是五加科人参属的一种植物，以其干燥根和根茎作为药用部位，味属甘、微苦，性属微温，作用于脾、肺、心肾经，具有大补元气、生津养血、复脉固脱、补脾益肺等重要功效。现代药理研究表明，人参皂苷作为人参的有效成分，具有抗炎、抗氧化和神经保护活性等作用[25-26]。王维[27]通过动物实验发现，人参皂苷对基质金属蛋白酶13、Notch1 及Jagged1 表达的升高有明显抑制作用，证实人参皂苷对OA 的保护作用可能与通过调控Notch 信号通路抑制Notch1 和Jagged1 的表达相关。

2.1.4 抑制软骨细胞肥大 姜黄是姜科姜黄属的一种植物，其干燥的根茎具有药用价值，味属辛、苦，性属温，作用于肝、脾经，具有活血、止痛、行气、通经的功效。据现代药理学研究，姜黄素作为我国传统药用植物姜黄提取出来的一种有效活性成分，具有抗炎、抗氧化、抗糖尿病及抗肿瘤等药理作用[28-29]。Cao 等[30]通过动物实验证实姜黄素是调节软骨稳态和维持软骨细胞表型的潜在药物，其可通过Notch 信号抑制软骨细胞肥大。冬虫夏草是一种由麦角菌科真菌冬虫夏草菌子座和幼虫死后所形成的干燥复合物，具有补肾、益肺、止血、化痰的功用。据现代药理研究表明，虫草素作为一种从冬虫夏草中提取的有效成分，具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、免疫调节和抗氧化等作用[31-32]。Cao 等[33]通过研究虫草素对间充质干细胞介导软骨生成和软骨细胞肥大的作用机制，发现虫草素可以通过Notch 信号传导抑制软骨细胞肥大。

2.2 中药复方或相关制剂

中药复方或相关制剂与西药单一成分比较，在中药成分多样性和药物机制多元性等方面具有显著的优越性。目前中药复方或相关制剂治疗OA 相关的方药以活血化瘀类为主，包括骨痹散、独活寄生汤、苗药五藤膏、藤黄健骨胶囊等。其作用机制可归纳如下。①抑制炎症反应：李东东等[34]在使用骨痹散干预KOA软骨组织的实验中，发现骨痹散能升高Notch3、Hes1、Bcl-2 蛋白表达，降低血清中炎症因子水平，改善软骨组织病变，其作用机制可能与调控Notch3/Hes1 信号通路有关。②调控Notch 信号通路相关蛋白，延缓关节软骨退变：邓俊[35]通过动物实验证明，独活寄生汤加减能抑制Notch3 及Jagged1 蛋白的表达，从而达到治疗KOA 的目的。蔡成成等[36]研究证实，藤黄健骨胶囊可能通过调控Notch/Jagged1 信号通路抑制Notch1、Jagged1、基质金属蛋白酶关键蛋白的表达，促进Ⅱ型胶原蛋白的表达，从而延缓关节软骨退变，进一步改善KOA 的临床症状。韩珊等[37]以KOA 兔为实验对象，观察苗药五藤膏对Notch 信号通路下游靶基因（Notch1）表达的影响，发现苗药五藤膏可改善KOA兔膝关节软骨及软骨下病变，延缓病程进展，其机制可能与调控Notch 信号通路下游靶基因有关。周静等[38]研究发现，在五藤膏的干预下，KOA 模型兔软骨Notch4受体表达降低，其中高剂量五藤膏降低效果更明显。可见苗药五藤膏能抑制Notch 信号通路下游靶基因（Notch1、Notch4）的表达，从而影响KOA 的病程进展。

综上，中药复方在治疗OA 方面显示出显著效果，其关键机制主要包括抑制炎症反应、调控Notch 信号通路相关蛋白及影响Notch 信号通路下游靶基因的表达。特别是，诸如骨痹散、独活寄生汤和苗药五藤膏等中药复方均被发现能对Notch 信号通路及其关联的基因如Notch1、Jagged1 进行干预。这为中药复方提供了治疗OA 的新视角和科学基础，但深入解析其作用机制及进一步的临床验证仍为今后的研究重点。

2.3 针灸疗法

针刺是指在中医理论的指导下把毫针等针具按照一定的角度刺入患者体内，通过使用捻转、提插等针刺手法，对身体某些特殊部位进行刺激，以达到治病的目的。据归纳，针灸治疗OA 的机制主要以调控Notch 信号通路相关蛋白，延缓关节软骨退变为主。王树东等[39]通过动物实验发现，针刺能减缓家兔KOA的发展，其作用机制可能是降低受体Notch1、Notch2及配体Jagged1、Jagged2 蛋白的表达从而对Notch 信号通路产生抑制作用。郭海清[40]研究证实，针刺经筋病灶点结合关节松动术可以抑制KOA 兔模型的Notch 信号通路，其作用机制是降低软骨中的Notch2和Jagged1 的表达含量，避免Ⅱ型胶原的过度破坏，进而保护关节软骨达到治疗KOA 的作用。黄医明等[41]以KOA 家兔为实验对象，发现电针联合关节松动术通过抑制软骨细胞凋亡以减轻家兔KOA 的发展，其机制可能是降低Dll1、Notch3 蛋白的表达从而对Notch 信号通路产生抑制作用。张胜楠[42]研究证实，经筋辨证针刺结合关节松动术可以显著降低KOA 模型中Notch1 的表达水平，从而抑制Notch 信号通路的过度激活并减轻膝关节的炎症反应和软骨凋亡，进而缓解KOA 症状。

综上，针灸能够降低Notch1、Notch2、Jagged1、Jagged2 等关键蛋白的表达，有效抑制Notch 信号通路的过度激活。这种抑制作用有望减少OA 中的炎症反应、软骨细胞的凋亡，并缓解其症状。虽然目前的研究已经揭示了针灸对Notch 信号通路的调控作用，但具体的生物学机制、最佳的针刺部位及操作技巧等仍需进一步明确。

3 小结与展望

OA 属中医“痹症”“骨痹”等范畴，多由气血痹阻不通所致。中医药对OA 表现出卓越的疗效，众多研究都是基于中医药出色的治疗效果，旨在从微观及分子水平深入探讨其作用机制。本文总结了众多中药活性成分、中药复方及针灸疗法对Notch 信号通路的靶向干预，归纳发现Notch 信号通路与OA 之间的联系相对明确，并且中医药在临床治疗中不仅取得了良好的疗效，还对Notch 信号通路发挥了关键的调节作用。但现阶段对OA 的具体分子机制尚未完全阐明，基于Notch 受体及配体表达程度的研究仍占大多数，对于其他因子的表达机制尚未清楚。此外，研究方法的单一性也是一个明显的问题，大部分研究都集中在动物实验或体外细胞实验上，而对于体内临床试验的研究相对过少。在未来，学者们应当努力将临床试验与基础研究紧密融合，借助基因组学、生物信息学等前沿科学技术对中医药调控Notch 信号通路防治OA作用机制进行更加系统性研究，为中医药防治OA 提供理论依据。

利益冲突声明：本文所有作者均声明不存在利益冲突。