淫羊藿苷防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的研究進展

楊 悅,張麗娟,王玉超

(1. 山東中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,山東 濟南 250014;2. 山東中醫(yī)藥大學(xué),山東 濟南 250014;3. 山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院,山東 濟南 250014)

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥(PMOP)是一種全身性骨質(zhì)疾病,是由于絕經(jīng)后女性體內(nèi)的雌激素水平急劇降低,造成其骨量低下、骨微結(jié)構(gòu)破壞、骨脆性增加,從而引起骨折的一種原發(fā)性骨質(zhì)疏松。現(xiàn)如今,人口老齡化的問題在全球范圍內(nèi)日漸嚴重,受骨質(zhì)疏松影響的人數(shù)也在不斷增加。根據(jù)2018年全國骨質(zhì)疏松癥的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn),65歲及以上老年人的骨質(zhì)疏松率為32.0%。,其中老年女性患病率可高達51.6%[1]。PMOP導(dǎo)致的骨折及骨骼畸形等骨問題會導(dǎo)致患者疼痛反復(fù)發(fā)作,甚至可導(dǎo)致患者長期臥床,從而影響患者的生活質(zhì)量甚至壽命長短,同時也會增加患者及其家庭的經(jīng)濟負擔等,故PMOP已成為亟待預(yù)防及治療的重要問題?，F(xiàn)階段防治PMOP除了補充鈣劑和維生素D外,多采用雌激素替代療法(ERT),但ERT治療PMOP可增加患者血栓、子宮內(nèi)膜癌等風(fēng)險,需要定期體檢及監(jiān)測,且目前雌激素用藥劑量與不良反應(yīng)的關(guān)系尚未明確,需進一步研究[2]。因此,隨著人口老齡化問題的加劇,為了保證老年女性的高質(zhì)量且有尊嚴的生活,開發(fā)安全、有效的新型藥物迫在眉睫。中醫(yī)古籍中并無“絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松”這一病名,可根據(jù)其臨床特征將其歸屬于“骨痿”“骨枯”等范疇,“骨痿”病名最早見于《素問·痿論》:“骨枯而髓減,發(fā)為骨痿?！苯^經(jīng)后女性多腎精虧損,骨髓化源不足,可致筋骨不堅,故而發(fā)為本病,治療上以補腎為主。淫羊藿作為一種傳統(tǒng)的補腎壯陽中藥,其含有的活性成分--淫羊藿苷(Icariin,ICA)在PMOP治療中已得到廣泛認識,現(xiàn)就ICA治療PMOP的研究進展做以下綜述,為ICA應(yīng)用于臨床治療PMOP提供參考。

1 淫羊藿與淫羊藿苷

淫羊藿產(chǎn)地主要在陜西、遼寧、山西等省份,是一種傳統(tǒng)的補腎壯陽中藥,其藥用價值首載于《神農(nóng)本草經(jīng)》。淫羊藿性味為辛甘溫,歸肝腎二經(jīng),為補命門、益精氣、強筋骨之要藥。目前臨床主要在男子陽痿、早泄及不孕不育等癥進行廣泛治療和應(yīng)用[3]?，F(xiàn)代中藥藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),淫羊藿中包含的黃酮、多糖類、木脂素、生物堿等化學(xué)成分,在提高免疫力、抑制腫瘤、控制高血壓、保護心臟功能、抑制神經(jīng)衰弱等方面作用顯著[4]。ICA為8-異戊烯基黃酮苷類化合物,是從中草藥淫羊藿的莖葉中提取的有效活性物質(zhì)[5]。ICA常溫下呈現(xiàn)淡黃色針狀結(jié)晶粉末,易溶于醇類和脂類,不溶于水。分子式為C33H40O15,分子量為676.66?，F(xiàn)階段研究已發(fā)現(xiàn),ICA在神經(jīng)保護、心血管疾病、抗骨質(zhì)疏松、抗炎癥作用、改善生殖系統(tǒng)、抗氧化應(yīng)激、抗抑郁、抗腫瘤等方面均有一定成效[6]。近年來研究發(fā)現(xiàn),淫羊藿中含有的ICA、朝藿定等黃酮類活性物質(zhì)中,ICA對于抗骨質(zhì)疏松的效果更優(yōu)于其他黃酮類化合物,可廣泛應(yīng)用于PMOP的防治。

2 淫羊藿苷防治PMOP實驗研究

淫羊藿苷可以誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細胞向成骨細胞分化。骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSC)是一類起源于中胚層的成體干細胞,可分化為骨骼、軟骨、脂肪、骨髓造血組織等多種間質(zhì)組織,具有多向分化潛能。PMOP常采用激素替代療法,有研究發(fā)現(xiàn),17β-雌二醇可調(diào)控多種骨代謝因子,可促進大鼠BMSCs成骨向分化[7];楊燕兵等[8]進一步研究了17β-雌二醇和ICA對于大鼠BMSCs的作用,發(fā)現(xiàn)ICA也可促進大鼠BMSCs向骨細胞方向分化,并且二者聯(lián)合用藥成協(xié)同作用。Luo等[9]研究發(fā)現(xiàn),ICA可能是通過雌激素途徑來改善和恢復(fù)卵巢切除大鼠BMSCs的成骨分化和礦化。高巳東等[10]通過設(shè)置ICA與雌激素(E2)對SD大鼠BMSCs向成骨分化及對內(nèi)環(huán)境雌激素水平影響的對照實驗發(fā)現(xiàn),ICA比E2毒性更小、反應(yīng)更快,且ICA可雙向調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境雌激素含量,提高雌激素受體(ERα)核內(nèi)表達,增加堿性磷酸酶ALP含量,維持正常雌激素水平,以規(guī)避ERT不良反應(yīng),從而治療雌激素缺乏為主的PMOP。Zhang等[11]和Li等[12]研究結(jié)果表明ICA對于BMSC的影響可能是通過ER上調(diào)Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(Runx2)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(Bmp2)和膠原蛋白1(Col1)基因的表達而發(fā)揮作用,這些作用被雌激素阻斷劑ICI 182780阻斷,提示ICA可能通過ER介導(dǎo)的途徑刺激成骨細胞(OB)分化和礦化,調(diào)控破骨細胞(OC)分化,增加OB向成熟OB分化的數(shù)量。

據(jù)報道,目前多項研究早已表明Wnt/β連環(huán)蛋白(β-catenin)信號通路可調(diào)控骨相關(guān)的信號傳遞,對骨形成和重建均有重要的作用[13]。β-catenin可以誘導(dǎo)BMSCs向OB分化,并且促進OB的分化和成熟,進而促進骨形成過程[14]。Fu等[15]研究發(fā)現(xiàn)低劑量ICA對于促進BMSC增殖更為有效,且這一過程是通過誘導(dǎo)Wnt/β-catenin信號通路進行的。Xu等[16]研究認為ICA是通過miR-23a介導(dǎo)來激活Wnt/β-catenin信號通路,促進hBMSCs成骨分化,同時抑制其成脂分化。另外李志奎等[17]、Huang等[18]和黃俊明[19]認為,BMSC需要在特定條件下才可以向骨細胞或者脂肪細胞轉(zhuǎn)化,且促進其成骨分化的因素對其成脂分化有抑制作用,反之則相反,且此過程是由Wnt/β-catenin信號途徑進行的,并且發(fā)現(xiàn)10 ng/mL較低濃度的ICA可顯著增加堿性磷酸酶ALP、Runx2和骨橋蛋白(OPN)的表達,這提示ICA能誘導(dǎo)BMSCs成骨向分化,并能抑制其成脂分化能力,而40 ng/mL較高濃度的ICA卻出現(xiàn)了恰恰相反的分化方向,但其具體機制還需進一步研究。

除此之外,Zhang等[20]認為,ICA可提高大鼠BMSCs活性,從而提高ALP活性和BMP-2/Smad5/Runx2通路蛋白的表達。吳曦等[21]亦研究認為,ICA可有效促進hBMSCs定向分化為OB,是一種很好的骨誘導(dǎo)活性因子。另外也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),ICA可通過增加自噬活性來增強BMSCs的成骨分化及礦化,從而可阻止去勢小鼠引起的骨丟失[20-23]。而Huang等[24]研究發(fā)現(xiàn),生物鐘基因BMAL1是成骨分化過程中基質(zhì)礦化的重要中介,且認為BMAL1 - BMP2信號通路在成骨分化過程中起到了重要作用。孫海濤[25]從絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者體內(nèi)取出BMSCs,并通過動物和細胞模型驗證lncRNATIM3/miR-214-5p/samd4軸在PMOP的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用,而ICA可以通過此軸促進成骨分化,改善PMOP患者骨微結(jié)構(gòu)。Wu等[26]通過構(gòu)建淫羊藿苷負載的磷酸鈣骨水泥(CPC)支架,將其植入大鼠體內(nèi),發(fā)現(xiàn)ICA可上調(diào)BMSC成骨和血管生成基因的表達,同時抑制OC的形成,并且認為CPC可作為ICA傳遞系統(tǒng)全身給藥來抗骨質(zhì)疏松,從而促進骨生成和血管生成,進而促進骨缺損的修復(fù)。ICA可以促進OB增殖。OB能合成分泌骨基質(zhì),產(chǎn)生Ⅰ型膠原,并吸收、轉(zhuǎn)移鈣離子,其增殖和分化是骨形成、再建的關(guān)鍵,OB異常凋亡可導(dǎo)致成骨與破骨過程失衡,無法維持正常骨量[27]。楊冰璇等[28]研究發(fā)現(xiàn),ICA通過增強自噬促進小鼠前成骨細胞MC3T3-E1細胞成骨分化,濃度為10 μmol/L時效果最明顯,并且認為這一過程可能是通過抑制NF-κB信號通路而完成的。姜濤等[29]研究表明ICA能促進OB增殖及分化,同時抑制OB的凋亡,且通過提高自噬,ICA可以明顯改善去勢大鼠骨顯微結(jié)構(gòu),以10-5mmol/L效應(yīng)最佳。Huang等[30]研究結(jié)果表明ICA對MC3T3-E1細胞增殖、礦物質(zhì)含量和ALP活性均有促進作用,且治療后使miR-153和Runx2表達水平升高,所以認為ICA對MC3T3-E1細胞的成骨分化作用是通過miR-153/Runx2通路來實現(xiàn)的。Liu等[31]和謝利娜等[32]則認為ICA可激活Runx2啟動子,通過Wnt/β-catenin通路來影響OB的增殖分化和礦化。辛紅美等[33]進一步研究發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi)高濃度ICA可以顯著促進MC3T3-E1細胞的成骨分化和礦化,且認為ICA可調(diào)節(jié)Hedgehog信號通路部分靶基因的轉(zhuǎn)錄,來促進OB分化。付俊等[34]通過ICA和OPN干預(yù)OB的對照實驗發(fā)現(xiàn),中藥聯(lián)合OPN可以抑制雙調(diào)蛋白(AREG)的表達,促進細胞外信號調(diào)節(jié)激酶2(ERK2)蛋白以及整合素αvβ3的表達,從而說明淫羊藿苷聯(lián)合OPN可提高OB活性,促進OB增殖。吳峻[27]通過去勢方法構(gòu)建大鼠骨質(zhì)疏松模型,觀察ICA對大鼠骨細胞凋亡和骨保護素(OPG)、核因子κB受體激活因子配體(RANKL) mRNA表達的影響,發(fā)現(xiàn)ICA能提高血清谷鈣素(BGP)、ALP、Ca水平,從而保護骨細胞和OB;且ICA實驗組的大鼠骨密度(BMD)和骨礦含量(BMC)水平較模型組高,這說明ICA可有效減輕骨質(zhì)疏松,對PMOP起到治療作用;同時ICA組大鼠OPG mRNA表達水平較高,而RANKL mRNA和RANK mRNA表達水平較低,這說明ICA通過OPG/RANKL/RANK通路來發(fā)揮成骨作用。Xu等[35]研究發(fā)現(xiàn),ICA可以提高成骨標志物基因表達和ALP活性,抑制去卵巢小鼠升高的Notch信號通路mRNA基因的表達,這表明,ICA通過抑制Notch信號通路而促進成骨分化,進而減輕骨質(zhì)疏松。姜濤[36]認為,在OB中存在一條ERα/AMPK/Sirt1信號通路,該通路參與大鼠PMOP發(fā)病,且ICA正是通過該通路促進OB的增殖及分化。另外Zhou等[37]認為,ICA通過促進OB中IGF-1信號的快速誘導(dǎo)激活ERα和Akt,并且認為這是選擇性植物雌激素治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的一種新的途徑。

ICA可以抑制OC分化。OC是骨吸收的主要功能細胞,OC分化增加將增強骨吸收、減少骨量,可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)生[38]。ICA除了可以刺激OB生成和增殖,還可以抑制OC分化。楊楠[39]研究發(fā)現(xiàn),ICA可能通過調(diào)控自噬可促進OC衰老,達到最終的破骨抑制效應(yīng)。李偉娟等[40]設(shè)置在體外利用RANKL誘導(dǎo)分化OC實驗,發(fā)現(xiàn)ICA可升高ERα表達的同時,顯著抑制OC的形成數(shù)和骨吸收陷窩數(shù),從而降低破骨細胞RANK表達,降低骨吸收活性。陳喆[41]研究發(fā)現(xiàn),ICA對于單核細胞破骨分化的MAPK信號通路中的關(guān)鍵蛋白表達并無影響,但卻抑制了其磷酸化水平,該實驗結(jié)果表明ICA對單核細胞的破骨分化有一定的抑制作用,并隨其濃度的增加而增強。實驗結(jié)果表明,ICA對OC體外抑制的最佳濃度為10-5mol/L。沈燚等[42]研究發(fā)現(xiàn),ICA可以通過調(diào)節(jié)OB的核苷酸代謝、增加CArG結(jié)合因子A的表達等9個蛋白的表達來降低OB脂皮質(zhì)素的表達,從而調(diào)節(jié)OB的增殖和分化,且ICA也可通過增加破骨細胞α-甲胎蛋白的表達、下調(diào)熱休克蛋白5的表達等9個蛋白的表達來通過抗氧化作用降低OC的骨吸收活性。Xu等[43]研究發(fā)現(xiàn),ICA可以抑制RANKL誘導(dǎo)的OC轉(zhuǎn)錄因子活化T-細胞核因子1(NFATc1)和原癌基因(c-Fos)的表達,同時ICA可抑制RANKL誘導(dǎo)的OC的絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化,這表明ICA是通過抑制NF-κB通路和MAPK的激活,從而降低成熟OC的骨吸收能力。也有學(xué)者通過實驗發(fā)現(xiàn),ICA對 RANKL誘導(dǎo)的破骨細胞TRAF-6的表達有明顯的抑制作用,并能通過抑制蛋白激酶(ERK)的磷酸化來促進破骨前體細胞向 OC的分化,從而抑制骨吸收[44]。

3 小結(jié)與展望

綜上所示,ICA存在巨大的價值和潛力,其治療PMOP值得深入研究。多數(shù)研究者普遍認為ICA可作為一種植物雌激素可廣泛應(yīng)用于PMOP的治療,但葸慧榮等[45]研究認為,ICA在分子結(jié)構(gòu)、與雌激素受體親和力等方面并不匹配其作為植物雌激素的證據(jù),這一點尚存在爭議,ICA影響EKα的表達機制仍需進一步研究。目前關(guān)于ICA的研究主要以基礎(chǔ)實驗為主,都可證實ICA能促進BMSC成骨向分化,抑制其成脂分化,且能促進OB增殖分化,抑制OC細胞分化,提高骨密度,促進骨形成,但臨床研究過少,缺乏大樣本多中心的臨床對照實驗。這提示我們在今后的研究中仍需開展隨機對照雙盲實驗,來探索ICA參與骨代謝過程中的環(huán)節(jié)與作用,為開發(fā)ICA成為治療PMOP的新型藥物提供實驗基礎(chǔ)。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。