淫羊藿提取物淫羊藿苷在細(xì)胞水平防治骨質(zhì)疏松癥的研究概況

李建國(guó) 謝興文 李鼎鵬 徐世紅 許偉 蔣國(guó)鵬

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000 2.甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050 3.甘肅省中醫(yī)藥研究院，甘肅 蘭州 730050

骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)是以單位體積骨量減少，骨小梁變薄，骨微觀結(jié)構(gòu)破壞為病理的全身代謝性骨病，具有全身骨痛及易于發(fā)生骨折等臨床特點(diǎn)[1]。骨代謝平衡與OP的發(fā)病關(guān)系密切。目前治療藥物大都以促進(jìn)骨形成及抑制骨吸收為主[2]。西藥在取得臨床效果的同時(shí)具有一定的副作用，不宜長(zhǎng)期服用。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)淫羊藿治療OP效果明顯[3]，研究發(fā)現(xiàn)其主要活性單體淫羊藿苷有較強(qiáng)的抗OP作用。本文就淫羊藿苷治療OP的細(xì)胞水平及相關(guān)信號(hào)通路研究進(jìn)展綜述如下，為今后淫羊藿苷的實(shí)驗(yàn)及臨床研究提供指導(dǎo)，進(jìn)而為中藥靶向治療OP提供借鑒。

1 淫羊藿及淫羊藿苷的提取

1.1 淫羊藿

傳統(tǒng)補(bǔ)腎中藥淫羊藿為小蘗堿科植物，又名仙靈脾、棄杖草，《神農(nóng)本草經(jīng)》云“淫羊藿主陰痿絕傷，莖中痛，利小便，益氣力，強(qiáng)志”。《本草綱目》稱“益精氣，堅(jiān)筋骨，補(bǔ)腰膝等。《中國(guó)藥典》記載，淫羊藿性辛、甘，味溫，入肝、腎二經(jīng)，有補(bǔ)腎陽(yáng)，祛風(fēng)濕，強(qiáng)筋骨的功效。臨床主要用于治療筋骨痿軟，腰背疼痛，風(fēng)濕痹痛，麻木拘攣等。中醫(yī)認(rèn)為淫羊藿的主要功效體現(xiàn)在溫補(bǔ)腎陽(yáng)、強(qiáng)健筋骨等方面。現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)淫羊藿還具有抗OP、調(diào)節(jié)雄性發(fā)育、調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、舒張血管、延緩衰老、抗腫瘤等作用[4]。同時(shí)，大量研究報(bào)道淫羊藿能夠顯著改善骨代謝進(jìn)而發(fā)揮抗OP的作用[5]。

1.2 淫羊藿苷的提取及現(xiàn)代研究

淫羊藿苷常用的提取方法有醇提法、水提法、微波法、高壓法、超聲法、減壓回流法等[6]。醇提法相比較水提法具有效率高、周期短、工藝簡(jiǎn)單、后期處理方便等優(yōu)點(diǎn)，但乙醇用量大，經(jīng)濟(jì)成本較高。王文娣等[7]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法提取淫羊藿苷，以淫羊藿苷的提取量為觀察指標(biāo)，結(jié)果得出提取淫羊藿苷的最佳工藝條件為12倍量的乙醇(50%)回流，200分/次，總共提取2次。微波法為近年來(lái)發(fā)展的提取淫羊藿苷的一種新方法，其具有得率高、操作簡(jiǎn)單、周期短、經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)點(diǎn)。梁新麗等[8]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用響應(yīng)曲面法優(yōu)化微波輔助提取淫羊藿苷，提取率達(dá)到84.53%，最佳條件為料液比為1:16，微波功率800 W，時(shí)間37 min。同時(shí)減壓回流技術(shù)也是提取淫羊藿苷的一種較為理想的方法，能夠有效地規(guī)避高溫破壞藥材的有效成分的問(wèn)題，同時(shí)能夠去除淀粉、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，獲取更為純凈的提取物。

2 淫羊藿苷促進(jìn)骨形成研究

骨的形成主要由成骨細(xì)胞的增殖、分化來(lái)促進(jìn)骨基質(zhì)的合成與礦化，成骨細(xì)胞的增殖及凋亡在OP的發(fā)病中起到了非常重要的作用。同時(shí)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)為成骨細(xì)胞的重要來(lái)源，在不同的細(xì)胞因子及轉(zhuǎn)錄因子的作用下誘導(dǎo)下，BMSCs分化為成骨細(xì)胞，促進(jìn)骨形成。

2.1 淫羊藿苷對(duì)BMSCs成骨分化及相關(guān)信號(hào)通路研究

BMSCs在人體發(fā)育過(guò)程中大多分化為成骨細(xì)胞。研究顯示[9]，OP的發(fā)病與BMSCs的分化水平關(guān)系密切，改善BMSCs的分化水平及方向，能夠有效防治OP的發(fā)病。劉天麟等[10]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠促進(jìn)BMSCs的增殖與分化，增加鈣鹽沉積，降低脂質(zhì)形，進(jìn)而有效防治OP的發(fā)生。張黎聲等[11]報(bào)道，淫羊藿苷能夠顯著地促進(jìn)骨的形成，增加骨小梁的密度及骨小梁的厚度。鮑遠(yuǎn)等[12]研究表明，淫羊藿苷在體內(nèi)或體外均能夠誘導(dǎo)BMSCs向成骨細(xì)胞的分化及促進(jìn)骨形成，誘導(dǎo)過(guò)程中BMSCs能夠顯著增加鈣結(jié)節(jié)的沉積及骨小梁的形成。總之，淫羊藿苷能夠有效地促進(jìn)骨形成，改善異常的骨代謝，防治或延緩OP發(fā)病。

訾慧等[13]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷促進(jìn)BMSCs的增殖、分化，同時(shí)增加骨組織中骨鈣素及提高堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)蛋白的含量，由此表明淫羊藿苷通過(guò)提高骨組織中蛋白水平來(lái)發(fā)揮抗OP的作用。鄧宇等[14]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠通過(guò)提高Notch1受體、Jagged1配體等蛋白表達(dá)來(lái)激活Notch信號(hào)通路，促進(jìn)BMSCs向成骨細(xì)胞增殖分化，促進(jìn)骨形成，延緩OP的發(fā)生。研究表明[15]，強(qiáng)化Wnt信號(hào)通路和Wnt3a信號(hào)通路等均能夠促進(jìn)BMSCs向成骨細(xì)胞的分化，在骨形成過(guò)程中具有重要的作用。

2.2 淫羊藿苷對(duì)成骨細(xì)胞成骨的影響及相關(guān)信號(hào)通路研究

淫羊藿苷能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖及礦化，提高ALP的含量，促進(jìn)成骨，增加其成骨的活性。張順聰?shù)萚16]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠促進(jìn)COL1A1的表達(dá)，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖與分化來(lái)促進(jìn)骨的形成，進(jìn)而有效地發(fā)揮抗OP的作用。林綿輝等[17]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠有效地逆轉(zhuǎn)體外鈦粒對(duì)成骨細(xì)胞的抑制作用，顯著增加其增殖與分化，表明淫羊藿苷能夠有效地促進(jìn)骨的形成。劉迎節(jié)等[18]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠顯著抑制成骨細(xì)胞過(guò)載損傷后的凋亡，有效改善損傷后成骨細(xì)胞骨架疏松、骨架破碎及輪廓模糊等現(xiàn)象，有效地維持了成骨細(xì)胞的穩(wěn)定性，有利于維持成骨細(xì)胞的成骨功能，促進(jìn)骨的重建。

Wnt信號(hào)通路與成骨細(xì)胞的增殖、分化密切相關(guān)，β-catenin為此通路的關(guān)鍵因子，Runx2為成骨細(xì)胞分化的特異性轉(zhuǎn)錄因子。周先進(jìn)等[19]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠上調(diào)β-catenin及Runx2等成骨基因的表達(dá)，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖與分化，進(jìn)而促進(jìn)骨的形成。涂艷等[20]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠明顯增加ALP的活性，顯著增加礦化結(jié)節(jié)的形成。此外，還能夠提高β-catenin、Runx2、Wnt10b、GSK-3等表達(dá)水平，進(jìn)而激活Wnt/-catenin信號(hào)通路，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、分化，有效地發(fā)揮抗OP的作用。Hsieh等[21]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、分化及礦化結(jié)節(jié)的形成與成熟，與NO和BMP信號(hào)途徑關(guān)系密切。

3 淫羊藿苷對(duì)破骨細(xì)胞的抑制作用及相關(guān)信號(hào)通路的研究

OP的發(fā)病過(guò)程主要為骨形成與骨吸收骨代謝失衡，OP的發(fā)生破骨細(xì)胞發(fā)揮著重要的作用，抗酒石酸酸性堿性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase，TRACP)為破骨細(xì)胞的標(biāo)志性酶。研究表明[22]，淫羊藿苷能夠降低TRACP的活性，抑制破骨細(xì)胞的分化及降低破骨細(xì)胞的數(shù)量，減少骨吸收陷窩的數(shù)量及面積，有效逆轉(zhuǎn)OP的骨代謝狀態(tài)，發(fā)揮抗OP作用。賀龍剛等[23]研究報(bào)道，淫羊藿苷水解產(chǎn)物在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中均能夠抑制破骨細(xì)胞的生成。呂明波等[24]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠明顯地抑制體外小鼠的破骨細(xì)胞的增殖及分化，其作用機(jī)制為顯著降低破骨細(xì)胞中MMP9mRNA的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而有效地發(fā)揮抗OP的作用。

李偉娟等[25]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠抑制破骨細(xì)胞的分化，減少破骨細(xì)胞的數(shù)量，同時(shí)減少骨吸收的陷窩數(shù)，有效抑制其對(duì)骨吸收的活性。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)其機(jī)制可能通過(guò)上調(diào)ERαmRNA表達(dá)，下調(diào)RANK mRNA 的表達(dá)水平來(lái)實(shí)現(xiàn)。何丹丹等[26]研究表明，淫羊藿苷脫糖物淫羊藿素通過(guò)與RANKL靶點(diǎn)結(jié)合，能夠顯著抑制破骨細(xì)胞的增殖、分化，抑制骨吸收。同時(shí)發(fā)現(xiàn)骨小梁的密度、厚度及骨密度均顯著增加，降低血清ALP、TRACP-5b水平，發(fā)揮抗OP的作用。馬小妮等[27]研究表明，淫羊藿苷可以顯著抑制RANKL與RANK的結(jié)合來(lái)降低破骨細(xì)胞的形成，其通過(guò)上調(diào)OPG/RANKL比值，進(jìn)而OPG競(jìng)爭(zhēng)性地與RANKL結(jié)合，減少RANKL與RANK的交合來(lái)發(fā)揮作用。由此可見(jiàn)，淫羊藿苷能夠顯著降低破骨細(xì)胞的形成，降低骨吸收活性，進(jìn)而延緩骨破壞，有效防治OP。

4 小結(jié)及展望

OP在臨床被稱為“沉默的殺手”，OP導(dǎo)致骨折特別是髖部骨折在臨床上被稱為“人生最后一次骨折”[28]。目前對(duì)于其治療主要有雌激素、雙膦酸鹽、雷洛昔芬等藥物，但尚存在不良反應(yīng)及安全性問(wèn)題[29]。大量研究表明[30-31]淫羊藿能夠顯著改善骨代謝，有效防治OP。研究發(fā)現(xiàn)[32]淫羊藿苷的主要成分黃酮類化合物能夠促進(jìn)骨的形成，抑制骨的吸收，有效防治OP。中醫(yī)認(rèn)為OP發(fā)病的主要病機(jī)為腎虛，現(xiàn)代研究證實(shí)腎虛患者多有丘腦-垂體-性腺軸系統(tǒng)功能下降[33]。現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷除了抗OP的作用外，還具有促進(jìn)造血、改善心腦血流、增加記憶、調(diào)節(jié)免疫及抗腫瘤等作用[34]。同時(shí)，研究表明淫羊藿苷結(jié)構(gòu)與雌激素相似，是發(fā)揮補(bǔ)腎作用的關(guān)鍵[35]。

淫羊藿苷能夠多方面調(diào)節(jié)骨代謝，維持正常的骨代謝水平[36]，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①促進(jìn)BMSCs向成骨細(xì)胞的分化，同時(shí)極大地提高骨組織ALP的活性及合成，進(jìn)而加速鈣等無(wú)機(jī)鹽在骨骼中的沉積，防治OP；②刺激成骨細(xì)胞的增殖分化，加快骨質(zhì)鈣化速率，有效提高抗OP的活性；③抑制破骨細(xì)胞的增殖及分化，顯著降低破骨細(xì)胞數(shù)量，有效地改善骨代謝。

綜上所述，淫羊藿苷能夠改善患者的骨代謝，增加骨密度及骨的強(qiáng)度，降低骨折率，能夠有效地延緩OP及OP性骨折的發(fā)生。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究證實(shí)，淫羊藿苷在治療OP方面表現(xiàn)了巨大的臨床前景，但是目前對(duì)于淫羊藿苷的有效活性成分及作用機(jī)理尚不明確，缺乏大樣本數(shù)據(jù)等影響淫羊藿苷研發(fā)的進(jìn)展。提示在今后對(duì)淫羊藿苷的研究上應(yīng)重視大樣本研究，同時(shí)加強(qiáng)各地區(qū)的合作，形成大規(guī)模多中心的隨機(jī)對(duì)照研究，明確其調(diào)節(jié)骨代謝的機(jī)制及作用靶點(diǎn)，為今后淫羊藿苷的研發(fā)提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)為開(kāi)發(fā)治療OP新靶點(diǎn)藥物提供基礎(chǔ)，發(fā)揮中醫(yī)藥防治OP的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為其治療提供新思路。