王想福,陈伟国,叶丙霖,杨博文
(1.甘肃省中医院,甘肃兰州 730050;
2.甘肃省中医药研究院,甘肃兰州 730050)
绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMOP)为临床常见病,常并发疏松性病理性骨折,严重影响患者的生活质量。中医药在治疗PMOP时疗效显著,可明显改善患者的临床症状,提高生活质量,并且其副作用较少。中医在治疗PMOP时主要责之于“虚”,从“虚”论治PMOP行之有效,但由于缺乏有效的分子学机制,尚未达到标准化的防治水平。本文基于Wnt/β-catenin信号通路,从“虚”探讨和论治PMOP。
PMOP归属于中医“骨痹”、“骨极”、“骨痿”、“骨枯”等范畴,目前最多归于“骨痿”的范畴[1]。《素问·痿论》“肾气热,则腰脊不举,骨枯而髓减,发为骨痿”,《景岳全书·痿论》“肾者,水脏也,今水不胜火,则骨枯而髓虚,故足不任身,发为骨痿”,提示PMOP的病因主要责之于“虚”。
肾虚为PMOP的最主要因素,《内经》指出“肾实则骨有生气”及“肾主骨生髓”。说明肾精充足则骨髓生化有源,骨骼得以充养,骨健而筋强;
反之,骨为肾之余,肾精亏虚则骨髓生化乏源,骨骼失其充养,致使骨枯髓减,萎弱不用,骨质疏松。正如《灵枢》指出:“足少阴气绝则骨枯,骨不濡则肉不能著也,骨肉不相亲则肉软却,发无泽者骨先死。”有学者研究表明,肾精的充足与否与骨矿物的含量有直接关系[2]。梁文娜等[3]研究证实,肾虚与绝经后女性骨密度之间存在密切关系。
脾虚亦是PMOP发病的重要因素,脾为气血生化之源而主肌肉,若脾气充足,气血生化有源, 外输筋骨肌肉, 濡养肢体肌肤, 则肌肤饱满, 骨骼强健,肌肉有力。《素问》曰:“谨和五味,骨正筋柔,……如是,则骨气以精,谨道如法,长百天命。”反之,若脾胃虚弱则气血生化乏源,骨骼肌肉得不到充养,骨髓空虚,四肢不用。妇女绝经后,生理机能紊乱,身体机能下降,脾胃亏虚,水谷运化失常,天癸亏虚,无以充养骨骼肌肉及冲、任二脉,易导致 PMOP。赵巍等[4]对805篇文献研究发现,脾可直接或间接影响机体对钙、磷等微量元素及其营养物质的吸收与利用,骨骼中微量元素不足及营养物质的缺乏,导致骨量减少、骨质疏松。
肝血虚也可导致PMOP的发生,肝藏血而主司运动。《素问·五脏生成论》指出:“肝受血而能视, 足受血而能步。”说明肝血营养四肢百骸,肝血充足,则筋骨强健,肝血亏虚,则可导致骨枯髓减,骨质疏松。叶天士指出,女子以肝为先天,说明肝在女性的生理病理中起着尤为重要的作用,绝经后女子天癸已竭,生理机能减退,肝血常不足,导致筋骨无以濡养,加速PMOP的出现。另一方面,传统医学认为“肝肾同源”,肝血与肾精同源而互化,肝血充足则肾精饱满,肝血不足则肾精亏虚,女子绝经后肝血常不足,导致肾不藏精,共同导致PMOP的出现。现代医学研究认为,肝可通过影响钙磷代谢、维生素D的吸收与利用、雌激素等多种途径作用于骨的形成与吸收[5]。
另外,气血亏虚也是PMOP发生的重要因素,气血为人体生理机能的主要物质基础,气血充足,则生理正常运行;
气血不足,则人体缺乏维持生理机能的主要物质基础,正如《素问》指出:“气血正平,长有天命”,“血气不和,百病乃变化而生”。筋骨的正常运行亦离不开气血的濡养,女子绝经后常伴随生理机能的减退,气血的亏虚,长此以往,可导致骨量减少、骨质疏松。同时,气血亏虚可导致肾、脾、肝的亏虚,加快PMOP的出现[6]。
Wnt蛋白为一种分泌型糖蛋白,参与细胞的生长、发育及凋亡的全过程[7]。Wnt/β-catenin信号通路为一种经典的Wnt信号通路,Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)为该信号通路上的关键细胞因子。此通路可调控细胞的生长、增殖及凋亡等 ,并且可加快成骨细胞的增殖,增加成骨细胞活性,促进成骨分化,其在骨形成时具有关键性的调节作用。肖延华等[8]发现,在肾虚型骨质疏松小鼠肾脏中,β-catenin的生物活性显著降低。
Mac Donald等[9]发现,骨形成及骨分化过程与Wnt/β-catenin信号通路及其下游因子密切相关。Wnt/β-catenin信号通路的细胞外蛋白包括Wnt1、Wnt3a、Wnt8 及 Wnt10b等,均可通过与细胞膜受体相结合而激活此信号通路。研究发现,Wnt/β-catenin信号通路激活后,通过细胞内成对、跨膜受体及细胞外拮抗剂调控骨形成过程[10],包括骨髓间充质干细胞的成骨分化、成骨细胞前体的扩增等。Sangani等[11]研究表明,Wnt/β-catenin信号通路为促使骨髓间充质干细胞成骨分化的重要环节。林甲换等[12]采用高强度间歇运动激活Wnt/β-catenin信号通路,发现通过高强度间歇运动可通过激活此通路及其下游ALP、Runx2成骨基因延缓绝经后小鼠骨量丢失,进而调控间充质干细胞向成骨细胞分化。Liu等[13]观察间充质干细胞成骨分化的敏感性,将其放在Wnt蛋白培养基中,发现其可加快干细胞成骨分化。研究发现,Wnt通路可在促进骨形成的同时,进一步增强碱性磷酸酶的活性,影响骨质结构[14-15]。另一方面,Wnt/β-catenin信号通路可介导破骨细胞的增殖与分化,其减少骨吸收的机能与对破骨细胞的作用直接相关。Iyer等[16]发现,此信号的减少可导致骨骼形成的减少,导致PMOP的发生。例如在糖皮质激素作用于机体时,可通过抑制β-catenin下调骨钙素的表达,使骨量减少,长此以往则导致骨质疏松的出现。研究发现,采用糖皮质激素干预骨质疏松大鼠骨髓间充质干细胞,发现其可影响干细胞分化,使成骨细胞活性降低[17]。在一项动物实验中发现,激活β-catenin可使破骨细胞减低,骨量增高,而在敲除β-catenin时破骨细胞数量增加,实验动物骨量减低[18-19]。
中医药在治疗PMOP具有显著的临床疗效及独特优势,随着现代医学对中医药理论的深入研究,越来越多的学者从分子学理论探讨中药对PMOP的临床疗效及其分子机制,其中Wnt/β-catenin信号通路为目前研究的热点。PMOP在病证上常表现为精气血的不足,所以传统医学在治疗PMOP时,依据辨证论证的思想从“虚”治疗。
补肾活血法为临床上治疗PMOP的常用方法,王庆谚等[20]采用补肾益气活血方干预PMOP大鼠,发现其可上调骨组织及肾组织Wnt7b等相关蛋白表达及β-catenin蛋白表达,提示补肾益气活血方可通过Wnt7b/β-catenin信号通路来治疗PMOP。王大伟等[21]从传统医学“肾主骨”理论出发,运用补肾益气活血中药复方对PMOP大鼠进行体内干预,发现大鼠骨与肾组织的Wnt3am RNA及其蛋白表达量显著下降,而补肾益气活血方能够使其表达量显著升高,从而治疗PMOP;
并进一步通过体外实验研究表明,补肾活血类中药可通过Wnt/β-catenin信号通路促进骨髓间充质干细胞定向分化为成骨细胞,对PMOP发挥治疗作用。有研究观察六味地黄丸对PMOP模型大鼠骨质疏松的影响,发现其可通过上调Runx2、Lrp-5、mRNA等影响Wnt/β-catenin信号通路,从而改善PMOP大鼠骨密度,治疗骨质疏松[22]。黄俊明[23]通过对淫羊藿苷的体内外实验研究表明,其可通过Wnt/β-catenin信号通路促使骨髓间充质干细胞分化为成骨细胞,并可抑制其向成骨成脂分化。曾建春等[24]也证实,淫羊藿苷可作用于Wnt3a /β-catenin信号通路,促进骨髓间充质干细胞定向分化,而发挥对PMOP的治疗作用。杨军等[25]认为,壮骨止痛方可通过影响PMOP大鼠Wnt/β-catenin的水平以防治PMOP。马陈[26]观察青娥丸对PMOP的治疗作用及其对Wnt/β-catenin信号通路的影响,发现其可通过对Wnt/β-catenin信号通路的作用而提高PMOP患者的骨密度,改善骨质结构,使患者骨小梁数量明显增加,从而发挥对PMOP的防治作用。
温补类中药亦为目前治疗PMOP的临床常用药,具有提高骨密度、影响骨代谢、发挥抗骨质疏松的作用。汤军[27]将杜仲醇作用于大鼠骨髓间充质干细胞,发现在诱导2 d后,β-catenin表达水平明显增高,说明杜仲可通过Wnt/β-catenin信号通路促进成骨分化,发挥抗骨质疏松的作用。同时,张贤等[28]运用杜仲诱导干细胞的表达,在其诱导3 d后发现,β-catenin分子量增高显著。郑苏阳[29]观察发现,高浓度的蛇床子素可促进β-catenin分子的表达,并且中、高浓度的蛇床子素均可促进Wnt1蛋白量的表达,从而促进成骨,防治骨质疏松。郭英等[30]研究发现,骨碎补总黄酮可通过促进Wnt/β-catenin信号通路来加快骨髓间充质干细胞的增殖及其分化,从而发挥抗骨质疏松的作用。
综上所述,补“虚”疗法可通过作用于Wnt/β-catenin信号通路,促进骨质生成,抑制破骨吸收,维持骨代谢的平衡,使骨密度增高,骨小梁重塑,达到防治PMOP 的目的。此外,Wnt/β-catenin信号通路不仅阐释了 PMOP 的发病机制,而且为其防治开辟了广阔的应用前景,为中医药的临床用药提供了分子生物学基础。若可以将Wnt/β-catenin信号通路作为传统中医药防治的中心环节,借助现代研究手段,加强对中医药治作用的分子学机理研究,进而阐明其作用机理,靶向用药,将为中医药防治PMOP开辟新的捷径。
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