中医药通过干预细胞焦亡治疗骨质疏松症的研究进展※

郭超,赵灿斌,李晓阳,闫小龙,孙伟康,管东辉

(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；3.江西中医药大学,江西南昌 330004)

骨质疏松症(osteoporosis,OP)是一种全身性慢性代谢性疾病,以骨量减少、骨转换加快为主要特征,表现为骨骼疼痛、易发骨折等[1-2]。本病好发人群为绝经后女性和老年男性[3]。我国处于人口老龄化高速发展期,人口老龄化是今后较长一段时期的基本国情[4]。1990—2025年我国高发慢性病的流行趋势显示,我国慢性病发病率呈快速升高趋势,其中OP 患病人数上升幅度较快,患病人数的上升会给社会带来沉重的医疗负担[5]。OP已成为我国乃至全球面临的主要公共卫生问题。中医药治疗OP 具有独特优势,特别是从肝、脾、肾论治的思路,对OP辨证治疗具有重要意义。

细胞死亡是一种维持机体正常生理功能的生理或病理现象,主要分为程序性细胞死亡和不受控制的死亡(坏死)两大类。人体的许多细胞因老化、感染、受损在特定时间内死亡,这种死亡常伴随多种疾病的发生,如自身免疫性疾病、感染、癌症及骨病等。然而,细胞的死亡并非只是细胞增殖、应激或维持稳态的生理机制,很多情况下其对诸多疾病也具有调节抑制机制。通过干预细胞死亡,保护正常细胞的生理稳态,可达到治疗疾病的目的。当前,越来越多不同形式的细胞死亡方式被发现,说明细胞可以多种途径实现死亡。了解这些细胞死亡途径对明确疾病的相关机制、新的治疗靶点及相关治疗药物的开发具有重要意义。

细胞焦亡是一种细胞程序性死亡方式,与传统的凋亡方式不同,其发生多伴随细胞炎症分子的释放[6]。中医药治疗OP具有明确优势和显著疗效,同时中医药对细胞焦亡的干预作用研究也在不断深入,OP、中医药、细胞焦亡之间的研究不断增多。基于此,本文通过对三者的相关研究进行综述,为探求中医药通过干预细胞焦亡的途径治疗OP 提供理论基础,为今后研究开辟新方向,为OP的治疗开辟新思路。

1 细胞焦亡的概述

“pyro”一词起源于古希腊语,意为火烧、跌倒,现用于形容细胞炎性程序性死亡。“细胞焦亡”一词在2001年由COOKSON B T团队首次提出后,即在细胞死亡领域获得极大关注[7]。细胞焦亡是由Gasdermin介导的程序性细胞死亡方式,是机体的天然免疫效应机制,与免疫系统、消化系统、循环系统等多种疾病具有密切关系[8]。

细胞焦亡以依赖半胱天冬酶及大量炎症因子释放为主要特征。细胞焦亡导致的是细胞的炎性死亡,这与细胞凋亡的非炎性吞噬不同。无论从形态学特征还是发生、调控机制看,细胞焦亡均与其他细胞死亡方式存在明显不同,主要表现为细胞膜出现孔隙、细胞肿胀后破裂,并释放促炎因子[如白细胞介素-1β(IL-1β)和IL-18],若炎症因子释放过量,则会破坏其对机体原有的炎性免疫调节作用,引发相关疾病的发生[9]。细胞焦亡的主要调控机制依赖炎症小体激活Caspase家族的Caspase-1、4、5、11,其中依赖Caspase-1 为经典通路,依赖Caspase-4、5、11 为非经典通路[10]。在经典通路中,炎症小体即核苷酸结合寡聚化结构域样受体3(NLRP3)为主要介导小体,并在相关信号通路的调控下释放炎症因子,导致细胞焦亡。在非典型通路中,人源的Caspase-4、5与鼠源的Caspase-11 并不依赖以NLRP3为主的炎症小体激活,而是直接与细菌(革兰氏阴性菌的脂多糖LPS)接触、激活,从而诱导细胞焦亡的发生[11]。

2 中医药与骨质疏松症

中医学的起源与人类文明相伴,是历经千年大浪淘沙后的经验医学。长期经验的总结使中医学在治疗OP方面形成了简、便、验、廉的独特优势。中医学中并无“骨质疏松症”病名,该病当属“骨痿”“骨枯”“骨蚀”等范畴。中医认为,OP 的发生与肝、肾、脾三脏关系尤为密切,其中以肾为根本。《素问·痿论》言:“肾气热,则腰脊不举,骨枯而髓减,发为骨痿。”肾为先天之本,主骨而生髓,若肾精亏虚,骨髓无以化生,则会导致OP的发生,故中医认为肾为本病发病之根本。《诸病源候论》载:“肝主筋而藏血,肾主骨而生髓。虚劳损血耗髓,故伤筋骨也。”可见,肝亦与OP的发病关系密切。此外,“肝体阴而用阳”,肝藏血以养筋目,筋骨相连,若肝不藏血,则筋失濡养,亦可累及骨。“肝肾同源”,肝藏血、肾藏精,肾精亦赖于肝血滋养。除肝、肾外,脾与OP的发生亦相关,脾为后天之本,主运化,脾健则运化有力,使骨得以滋养,若“脾病则下流乘肾,土克水,则骨乏无力,是为骨痿”。可见,先后天相互滋生,对骨骼的强健具有重要意义。综上,肺、脾、肾三脏在OP的发生、发展及预后中发挥重要作用。

3 骨质疏松症与细胞焦亡

目前,OP与细胞焦亡的研究仍不够深入,细胞焦亡介导OP的作用机制仍不明确,但诸多研究均证实,OP与细胞焦亡关系密切。研究表明,多种炎症小体介导的细胞焦亡在OP 的发病中发挥重要作用,其中NLRP3是细胞焦亡的主要介导小体,可通过介导相关细菌,在某些炎症过程中参与骨丢失,诱导细胞焦亡[12-13]。NLRP3的突变与生长发育、骨量减少及骨骼疾病的发生具有广泛联系[14]。NLRP3缺乏会导致骨丢失加快,并可通过多种信号通路影响OP 的发生[15-16]。另有研究表明,炎症因子水平升高是导致绝经后OP发病的重要原因,当抑制NLRP3或使其失活时,可改善绝经后OP 患者的临床症状[17]。此外,细胞焦亡过程中,炎症因子IL-1β、IL-18 对骨代谢有显著影响,在炎症引发的OP中发挥重要作用[18-19]。

OP与骨稳态密切相关,骨稳态的构建依赖于体内破骨细胞与成骨细胞的协调代谢,诸多研究证实,细胞焦亡对骨稳态具有重要影响[20]。核因子-κB(NF-κB)通路被认为是促使破骨细胞活化的经典通路之一,激活后可上调NLRP3水平,从而参与破骨细胞的激活,引起骨吸收。细胞焦亡与糖尿病的发生密切相关,糖尿病患者常因胰岛素缺乏和高血糖导致骨细胞障碍,引发OP。YANG F等[21]研究表明,高糖可诱导成骨细胞焦亡,并抑制其分化、增殖。此外,LIU S S等[22]则从氧化应激角度证实抑制成骨细胞的焦亡,可恢复成骨细胞功能活性。

目前对于细胞焦亡与OP的研究多停留在炎症小体和OP的关系上,细胞焦亡与OP 之间的联系并未完全解释,但诸多研究证据表明,细胞焦亡参与OP的发生发展过程。中医药对OP 的论治具有多方法、低不良反应及高效的优势。中医药对OP 的论治以肾、肺、脾为主,现有研究证实,中医药可通过多种方法干预细胞焦亡,达到调节肾、肺、脾的目的,从而为OP的防治提供新的研究方向。

肾为“作强之官”,与人的生长发育、生殖密切相关。诸多研究表明,中医药通过调节肾功能以治疗相关肾病的途径,与干预细胞焦亡有关。郭晓媛[23]研究发现,滋肾丸可以有效降低糖尿病肾病小鼠血糖,减少蛋白尿,改善肾小管早期损伤指标及肾功能,并认为滋肾丸减轻肾损伤的机制是抑制NLRP3活化,从而抑制肾小管上皮细胞的焦亡。李海波等[24]研究认为,电针可减轻大鼠内毒素性急性肾损伤的机制可能与抑制肾小管上皮细胞焦亡有关。丁宝珠[25]证实,肾消解毒通络方可通过NLRP3-C-GSDMD 信号通路调控糖尿病肾病金黄地鼠的肾脏焦亡,从而改善肾功能。王美子等[26]研究发现,葛根芩连汤能多靶点改善糖尿病肾病模型鼠一般状况、部分肾功能指标及肾小球硬化,同时改善足细胞焦亡标志分子的表达特征和表达水平。张雅歌[27]研究证实,中药通络地龟汤可以通过诱导自噬,调控肾小管上皮细胞焦亡,改善糖尿病肾脏疾病。此外,青蒿素的衍生物青蒿琥酯[28]、大蒜提取物大蒜素[29]、黄芪提取物黄芪甲苷[30],中药复方益肾康[31]、益气养阴活血方[32]、加味升降散[33]及中成药温阳振衰颗粒[34]等均可通过多靶点、多通路抑制细胞焦亡,改善肾功能,治疗相关肾病。

肝为“将军之官”,与肾同源。肝肾与OP 关系密切。随着中医药研究的不断深入,发现多种治疗肝病的单味中药、复方方剂或中成药对细胞焦亡具有调控作用。谢泽宇等[35]研究表明,中药药对合欢皮-白蒺藜的含药血清可抑制细胞焦亡的经典通路,改善肝功能,抗肝纤维化。唐颖慧等[36]证实,中成药化脂复肝颗粒含药血清可能通过抑制多种信号通路,改善Kupffer细胞(KCs)活力,有效减轻KCs炎性反应,减少KCs细胞焦亡的发生,改善非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)。孟宪萌等[37]研究证实,大柴胡汤可抑制细胞焦亡,治疗梗阻性胆汁淤积性肝损伤。另有研究证实,降脂理肝汤可抑制非经典细胞焦亡,对高脂饮食诱导的NAFLD 有干预作用[38]；健脾理气方与去脂软肝方可通过降低NLRP3的表达治疗相关肝病[39-40]；四逆散可通过调控细胞焦亡相关通路NLRP3/IL-1β,显著改善NAFLD[41]。

脾为“谏议之官”,主运化,为后天之本,是气机升降枢纽,通过运化水谷精微,濡养四肢百骸、五脏六腑。诸多健脾中药或方剂均被证实对细胞焦亡具有调控作用。姚露[42]的实验证实,玉屏风散可通过抑制NLRP3、IL-33的表达干预细胞焦亡。李富凤[43]发现,补中益气汤在肠胃炎症急性期可降低NLRP3的表达,在缓解期有降低Caspase-1 表达的趋势,进而调控细胞焦亡。隋欣昕[44]研究证实,香砂六君子汤可通过调控脾虚高脂血症大鼠肝脏中细胞焦亡相关基因及蛋白的变化,改善肝脏脂质沉积。翦慧颖等[45]研究表明,固脾消积饮通过多靶点、多通路调控Caspase-1,以诱导肝癌Hep G2.2.15细胞发生焦亡。

综上可知,OP与细胞焦亡关系密切,中医药可通过多种方式干预细胞焦亡以调节肾、肝、脾功能。虽然目前对细胞焦亡与OP 的直接研究较少,但根据现有证据仍可表明,通过应用多种中医药方法,以调节细胞焦亡为导向,改善肾、肝、脾功能,仍可为OP的防治及科研提供新的方向。

4 总结与展望

OP是全人类面临的公共安全问题,其并发症骨质疏松骨折具有较高的致死率。中医药对OP的探索几千年来从未停止,且逐渐显示出“大有可为”的一面。中医学论治OP,大都从肝、脾、肾入手,且治法多种多样,包含单味中药、复合方剂、针灸等。中医学中的肝、脾、肾与现代医学的肝脏、肾脏、脾脏并不完全相同,中医理论中三脏的范畴更大、功能更广,囊括现代医学中三脏的大部分功能。从临床疗效及相关研究上看,中医药对肺、脾、肾相关功能的调节已基本涵盖了中西医不同理论下三脏的功能。

细胞焦亡为新兴的研究热点,但通过干预细胞焦亡治疗OP的研究较少,现有研究多为对炎症引发OP的干预治疗,诸多调控机制尚不明确,但细胞焦亡具有受多靶点调控的特点,而中医药对疾病的治疗具有多靶点、多通路的优势。中医药可通过干预细胞焦亡,抑制其多种途径的相关靶点。现有研究表明,中医药可以通过干预细胞焦亡,调节肝、脾、肾功能,故推论中医药可通过多种方式干预细胞焦亡,实现对OP的防治。

中医药对慢性病的治疗优势是历代医家长期经验积累总结的结果。利用中医药的独特优势,结合新的研究热点,将守正与创新结合起来,可为攻克OP等慢性病提供新的科研思路与治疗方法。目前,在中医药干预细胞焦亡,创新疾病治疗方式方面具有巨大潜力,值得继续深入探索。