淫羊藿苷在激素性股骨頭壞死中的應用

胡元一 ，張啟棟 ，王衛國 ?

（1.北京中醫藥大學，北京 100029；2.中日友好醫院 骨科，北京 100029）

股骨頭壞死 （osteonecrosis of femoral head，ONFH）是骨科常見病和難治性疾病，又稱股骨頭缺血性壞死，是指股骨頭血供中斷或受損，引起骨髓成分改變、骨細胞死亡及隨后的修復，繼而導致股骨頭結構改變，股骨頭塌陷，關節功能障礙的疾病。本病多見于35歲～55歲青壯年，是中青年致殘的主要原因之一，給患者家庭及社會帶來嚴重負擔。據流行病學報告估計，我國非創傷性ONFH患者有800多萬，大劑量糖皮質激素的應用是非創傷性ONFH的主要原因。盡管現在對激素性股骨頭壞死（steroid-induced avascular necrosis of femoral head，SANFH）發病機制尚不能完全闡明，但普遍認為是由于長期或大量不規范的使用激素，引起脂質代謝紊亂及激素性骨質疏松，繼而引起了血液循環障礙，造成骨細胞、骨髓造血細胞的死亡，最終造成SANFH。

淫羊藿是目前最常用的治療ONFH的中藥，其藥性辛、甘、溫，歸腎、肝經。李時珍在《本草綱目》中描述其具有“堅筋骨，補腰膝，堅氣力”的功效，治療“一切冷風勞氣，筋骨攣急，四肢不仁”。淫羊藿苷（Icariin，ICA）為植物淫羊藿的提取物，分子式為C33H40O15，分子量為 676.66，結構上屬于8-異戊烯基黃酮醇苷類化合物[1]。近年來淫羊藿苷治療SANFH是最新研究熱點，為此本文對其最新研究進展予以綜述。

1 基礎研究

1.1 淫羊藿苷對間充質干細胞的影響

在人體骨骼分化及生長發育過程中，骨髓間充質干細胞（bone marrow mysenchymal stem cells，BMSCs）在人類胚胎及新生兒期極為豐富，且主要分化為成骨細胞，但隨著年齡的增長，BMSCs逐漸分化成脂肪細胞，對于成骨細胞的分化隨之下降，此時使得骨質疏松癥的發病率大大增加，導致最終造成ONFH。鮑遠等[2]用淫羊藿苷作用于BMSCs，通過逆轉錄聚合酶鏈式反應檢測runx2、ocn和osx基因的表達情況，以及通過茜素紅染色檢測成骨細胞分泌的鈣結節數量，實驗發現淫羊藿苷均能促進成骨分化相關基因的表達并且能明顯增加鈣結節沉積及顯著促進骨小梁的生成。楊志烈等[3]通過MTT法檢測結合堿性磷酸酶染色，確定淫羊藿苷對環磷酰胺導致的BMSCs成骨分化障礙的最佳保護劑量，實驗結果表明環磷酰胺能導致小鼠BMSCs分化障礙，在100μmol/L濃度的淫羊藿苷對其保護作用最佳，而這種保護作用可能與淫羊藿苷激活Wnt/β-連環蛋白信號通路有關。Fu等[4，5]通過不同濃度的淫羊藿苷對分離的大鼠BMSCs培養，結果表明低劑量的淫羊藿苷能通過上調Runx2的信使核糖核酸 （messenger ribonucleic acid，mRNA）的表達水平來促進BMSCs成骨細胞的分化，從而促進新生成的成骨細胞的成熟。謝小偉等[6]發現淫羊藿苷及鍶鹽可以在一定程度上減少超生理劑量糖皮質激素對Wnt信號通路的抑制作用，進而促進BMSCs成骨分化、抑制其成脂分化。

1.2 淫羊藿苷對成骨細胞的影響

成骨細胞通過分化為骨細胞促進骨生長，具有骨基質合成、分泌和礦化的作用。糖皮質激素對成骨細胞的影響體現在其抑制成骨細胞向骨細胞的分化，以及降低骨細胞的合成代謝而引起細胞凋亡，進而減少新骨的形成，使糖皮質激素誘導的成骨細胞凋亡成為導致SANFH的原因之一，因此促進成骨細胞的活化，提高成骨細胞的活性成為治療SANFH的途徑之一。李新建等[7]通過對造模的家兔進行骨密度測量及股骨頭切片染色，發現淫羊藿苷能夠降低ONFH家兔血液中的膽固醇及甘油三酯含量，同時可參與骨代謝，促進體內成骨細胞增殖及分化成熟、抑制破骨細胞活性。Zhang等[8]調查了成骨細胞在淫羊藿苷的存在下的基因表達譜，以及淫羊藿苷對成骨細胞分化的影響，通過細胞化學分析，實時定量聚合酶鏈式反應和免疫印跡分析評估在成骨細胞分化期間表達的細胞和分子標志物，結果表明淫羊藿苷可能通過雌激素受體起作用，可刺激成骨細胞的分化和礦化調節破骨細胞的分化，并抑制成骨細胞的成脂分化，通過雌激素受體介導的途徑增加已分化成熟的成骨細胞數量，從而達到治療骨質疏松的作用，最終可以延緩或治療ONFH。馬小妮等[9]對原代培養的大鼠顱骨成骨細胞加入淫羊藿苷不同時間后，檢測其基因表達及細胞內的鈣離子濃度，發現淫羊藿苷可能是通過誘導OSX、Runx-2、ALP和CollagenⅠ基因表達，提高CollagenⅠ蛋白表達量及細胞內鈣離子濃度來促進成骨細胞骨形成。Zhang等[10]通過構建小鼠成骨細胞MC3T3-E1培養系統，研究淫羊藿苷對成骨細胞系統中的活性的影響，結果發現淫羊藿苷可以提高MC3T3細胞RAW264.7細胞的成骨活性，同時可抑制成骨細胞培養中BMSCs的成脂分化，促進成骨分化，進而起到防治SANFH的作用。Lin等[11]也通過建立小鼠成骨細胞MC3T3-E1培養系統，檢測出淫羊藿苷通過抑制堿性磷酸酶表達和提高骨鈣素表達提高成骨細胞增殖能力，同時通過抑制亮氨酸拉鏈蛋白的mRNA表達，抑制破骨細胞的成熟激活。

1.3 淫羊藿苷對破骨細胞的影響

破骨細胞是骨細胞的一種，具有骨吸收的功能，與成骨細胞在功能上相對應，并且共同存在以維持骨代謝的穩態。糖皮質激素可通過促進破骨細胞介導的骨吸收增強使破骨細胞的活性增加，其數量也相對增加，對失去保護的骨小梁吸收加快，導致骨小梁因吸收過度變的細小稀疏，發展成骨質疏松癥，最終導致股骨頭的壞死塌陷，因此抑制破骨細胞的分化形成及其骨吸收作用對SANFH具有良好的治療作用。呂明波等[12]通過觀察淫羊藿苷對體外培養小鼠破骨細胞基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）、組織蛋白酶K（CK）mRNA 表達，經與空白對照組比較，發現 10～5mol／L的淫羊藿苷可明顯下調MMP-9mRNA的表達（P＜0.05），但對CK mRNA的表達無明顯影響（P＞0.05），認為淫羊藿可以通過下調MMP-9基因表達，從而抑制破骨細胞的分化形成及骨吸收。邵洪國等[13]通過研究淫羊藿苷對鈦顆粒誘導炎癥性骨溶解的治療作用，發現淫羊藿苷能夠降低磨損顆粒引起的炎癥反應，抑制破骨細胞活化，減輕骨溶解。

1.4 淫羊藿苷對血管內皮細胞的保護性研究

研究表明，血管內皮損傷引起的骨內微循環障礙是造成骨壞死的重要原因，因此對于保護血管內皮細胞的研究將成為臨床防治SANFH重要方向[14]。王佰亮等[15]通過在體外建立糖皮質激素誘導骨微血管內皮細胞 （human bone microvascular endothelial cell，HBMEC）損害的模型，探討淫羊藿苷對糖皮質繼續所致HBMEC損害的保護作用，研究發現淫羊藿苷能保護激素誘導的HBMEC損害，使細胞生存率明顯提高，從而抑制了HBMEC死亡，對防治ONFH起到關鍵作用。趙丁巖等[16，17]先后探討了淫羊藿苷對激素誘導HBMEC蛋白質及微小RNA表達的影響，研究發現淫羊藿苷可提高促血管生成因子的表達，抑制炎性因子IL-4表達，同時可有效預防激素誘導HBMEC引起的miR-23b表達失衡，從而具有防治SANFH的作用。

2 應用研究

目前髓芯減壓術在治療早期未塌陷SANFH應用最為廣泛，應用髓芯減壓術可清除壞死骨、降低骨內壓、促進股骨頭血液循環。李磊[18]對兔ONFH模型分為空白對照組、模型組、髓芯減壓治療組、髓芯減壓聯合BMSCs移植治療組、髓芯減壓聯合淫羊藿苷誘導形成BMSCs治療組，隨后于術后2周、4周、8周隨機取3只實驗兔在麻醉下行X線、螺旋CT檢查，并解剖取材行Micro-CT檢查，Micro-CT三維重建及骨微觀結構參數計算、病理組織學HE染色、免疫熒光等技術檢測ONFH區的修復情況，研究初步證實了注入淫羊藿苷誘導的BMSCs配合髓芯減壓術明顯促進了ONFH的修復。除了髓芯減壓術外，多孔磷酸三鈣（TCP）支架同樣廣泛用于骨損傷修復和ONFH。多孔TCP支架具有良好的生物相容性、力學相容性及藥物緩釋載體作用，它能為誘導生長出新的骨小梁，并能促進新骨形成，從而達到了治療SANFH的目的。Xie等[19]將淫羊藿苷裝載到多孔TCP支架中，用得到的多孔ICA/TCP復合材料進行了治療兔ONFH的研究，用多孔ICA/TCP支架（組A），多孔TCP支架（組B）和自體松質骨移植物（C組）處理兔子。12周后發現A組新生骨量明顯高于B組，A組修復缺損的平均組織學和放射學評分顯著高于B組，但低于C組，結果證實淫羊藿苷可以聯合多孔TCP支架技術用于修復骨損傷，治療ONFH。另外Zhang等[20]通過對大鼠的實驗證實了ICA/β-TCP支架具有用于骨缺損修復的潛力，Qin等[21]通過研究表明，生物活性復合多孔聚乳酸-羥基乙酸共聚物/磷酸三鈣支架結合淫羊藿苷顯示出了增強手術后中心減壓骨缺損的修復并且防止雙足類固醇相關性骨壞死鴯鹋模型中股骨頭塌陷的潛力。

3 臨床應用

淫羊藿苷不僅可以促進骨形成，而且可以抑制骨吸收，從而以雙重活性發揮治療SANFH作用。在中醫學中，SANFH 當屬“骨痹”、“骨痿”、“歷節”等范疇，有著悠久的歷史，治療上當以滋補肝腎，活血通絡，強筋健骨為主，尤其對于早期的防治顯示出一定的優勢。我國中藥資源豐富，其中不乏強筋健骨類的中藥，其中含有大量促進骨形成及抑制骨吸收的有效成分淫羊藿苷，應用現代科技將其分離提純制備的中成藥是治療SANFH的重要途徑之一。目前市面上主要應用淫羊藿苷的中成藥物有仙靈骨葆膠囊、骨康口服液、補腎壯骨顆粒、骨疏靈膠囊、復方淫羊藿顆粒等，其中應用最多的是仙靈骨葆膠囊。邢磊等[22]通過干預去卵巢大鼠骨質疏松動物模型，證實了仙靈骨葆膠囊可抑制骨吸收，促進骨形成，降低去卵巢大鼠骨轉換水平，繼而阻止其骨量丟失。蓋自寬等[23]和蔣國民[24]均觀察分析了仙靈骨葆膠囊在股骨頸骨折后再發ONFH中的應用，通過治療組及對照組的不同表現，發現應用仙靈骨葆膠囊操作簡單，創傷小，能有效降低再發ONFH的幾率，并取得明顯療效。高利峰等[25]也證實了仙靈骨葆膠囊可改善血液高凝狀態，對早期SANFH起到一定的干預作用。中日友好醫院骨壞死與關節保留重建中心聯合10家大型醫院參與，貴州同濟堂仙靈骨葆膠囊干預治療糖皮質SANFH療效的前瞻性研究項目支持，結果顯示，仙靈骨葆治療的患者血漿纖維蛋白原明顯降低（P＜0.01），凝血酶原時間、活化部分凝血活酶時間明顯延長（P＜0.05），仙靈骨葆膠囊可改善血液高凝狀態，對早期SANFH起到一定的干預作用。

4 小結

目前ONFH的治療并無統一標準，因此其重點主要在早期診斷及早期治療，爭取在股骨頭塌陷前調解脂質代謝、促進骨細胞修復、防止骨質疏松，以達到防止或延緩塌陷的目的。經研究，淫羊藿苷具有誘導BMSCs成骨分化，抑制成脂分化，促進成骨細胞增殖及分化成熟，抑制破骨細胞成熟激活，防止HBMEC損害，同時還可以搭配現代復合材料及制備為中成藥進行SANFH的治療。隨著科學技術的不斷發展，以及分子生物學及生物基因工程技術的不斷成熟，臨床應用淫羊藿苷將更加安全、實用、經濟，在SANFH的臨床治療中發揮更大的作用。

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