Wnt/β-catenin信號通路在補腎中藥靶向治療骨質疏松癥中應用的研究進展

陳世海 謝興文 李建國 徐世紅 蔣國鵬 李應福

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

骨質疏松癥(osteoporosis，OP)是一種常見的以骨量減少，骨微觀結構被破壞及骨的脆性增加為特征的全身代謝性骨病。文獻報道[1]全球OP患者高達10.2億人，預計2030年將達13.6億人，同時并發(fā)骨折的人數(shù)為28.9萬人，每年相關治療費用約為10億元。另據(jù)文獻報道[2-3]，40歲以上OP患者約1.4億，占總人口數(shù)的24.62%，同時指出高達87%的65歲以上老年人在跌倒時將并發(fā)骨質疏松性骨折。與正常骨折相比，骨質疏松性骨折具有難以固定、難以愈合及再次骨折的幾率大等特點。由于其發(fā)病率高，并發(fā)癥重及治療花費大等使得該病成為全球關注的公共健康問題[4]。近年來隨著現(xiàn)代醫(yī)學的進步，對骨質疏松癥發(fā)癥機制的研究亦較為深入。

目前對于OP的發(fā)病機制尚不能完全闡明，認為其發(fā)病與年齡、遺傳、環(huán)境、生活方式及用藥均有著密切的關系[5]。近年來隨著對信號分子及通路研究的深入，發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin通路能夠增加成骨細胞的增殖分化及功能活性[6-8]，進而在骨骼發(fā)育及骨組織內部穩(wěn)態(tài)的過程中發(fā)揮著重要的作用，同時在胚胎發(fā)育及促進骨折愈合方面同樣發(fā)揮著重要的作用。隨著對Wnt/β-catenin信號通路在OP發(fā)病過程中的研究，針對本通路的靶向治療研究亦大量的開展，本文將基于Wnt/β-catenin在OP中的發(fā)病機制為基礎進行綜述，探討傳統(tǒng)補腎中藥經(jīng)Wnt/β-catenin靶向治療OP的最新研究進展。

1 Wnt/β-catenin信號通路與OP的發(fā)病機制

Wnt/β-catenin信號通路為經(jīng)典的Wnt通路，β-catenin為此通路上的關鍵因子。Wnt/β-catenin信號通路能夠調節(jié)細胞的增殖、凋亡及組織的修復等，同時能夠促進骨髓間充質干細胞及成骨細胞的增殖及分化，增加其活性，有效的促進成骨。Wnt信號異常不僅能導致肺纖維化、腫瘤等疾病[9-10]，同時與OP的發(fā)病密切相關[11]。Li等[12]表明，β-catenin在促進成骨的同時還顯著的增強堿性磷酸(ALP)的活性。Runx2為成骨細胞的特異性轉錄因子，與成骨細胞的的增殖、分化及骨形成關系密切。文獻報道[13]，Runx2表達減少，通過抑制Wnt/β-catenin信號通路的活性進而阻礙成骨細胞的增殖及骨的形成，因此，Wnt/β-catenin信號通路在骨形成中發(fā)揮著重要作用，當此通路傳導紊亂時易導致骨代謝紊亂及并發(fā)OP[14]。傳統(tǒng)中藥治療OP具有獨特的優(yōu)勢及確切的臨床療效，隨著近年來對Wnt/β-catenin信號通路與OP發(fā)病機制研究的深入，在中醫(yī)理論為指導的病機基礎上，借助現(xiàn)代科技及現(xiàn)代醫(yī)學研究手段，探討中藥從多靶點角度調控Wnt/β-catenin通路來發(fā)揮治療OP的作用，進而闡明中藥治療OP的作用機理，探索特異性靶向治療OP的中藥等，將成為研究的熱點，同時將進一步探尋中藥治療OP有效作用靶點。

2 中藥及復方調控Wnt/β-catenin通路治療OP的研究

2.1 單味中藥調控Wnt/β-catenin通路治療OP的研究

近年來研究發(fā)現(xiàn)，單味中藥或其有效成分能夠通過促進成骨細胞的成骨及抑制破骨細胞的活性來有效調節(jié)骨代謝，延緩或防治OP的發(fā)生。隨著對中藥治療OP的深入研究，已有不少學者成功的探討了單味中藥通過Wnt/β-catenin信號通路來治療OP的機制機理。

2.1.1 淫羊藿：《中國藥典》記載，其味辛甘，性溫，歸肝、腎經(jīng)，為補腎壯陽之要藥，《本草綱目》稱“益精氣，堅筋骨，補腰膝等。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)[15]，淫羊藿及其有效活性成分淫羊藿總黃酮或淫羊藿苷均能夠促進成骨細胞成骨成及抑制破骨細胞的活性，從而改善骨代謝，發(fā)揮防治OP的作用。同時發(fā)現(xiàn)淫羊藿類黃酮能夠通過Wnt/β-catenin通路來調節(jié)人間充質干細胞的骨形成作用[16]。Li等[17]研究表明，淫羊藿苷能夠通過Wnt/β-catenin 通路來有效的減少小鼠顱骨的骨吸收，防止骨量的減少及骨強度的下降，從而有效的改善小鼠的骨代謝，發(fā)揮治療OP的作用。涂艷等[18]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷能夠激活Wnt/-catenin信號通路、促進骨髓間充質干細胞(BMSC)的成骨分化。曾建春等[19]研究淫羊藿苷誘導MSCs成骨過程中對Wnt/β-catenin通路的影響，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷能夠通過Wnt3a /β-catenin信號通路來促進MSCs增殖及向成骨細胞分化，增加骨密度(bone mineral density, BMD)及骨質量，改善骨結構及骨代謝，從而發(fā)揮治療OP的作用。

2.1.2 杜仲：《神農本草經(jīng)》記載“主腰脊痛，補中，益精氣，堅筋骨”。現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)[20]，杜仲及其提取物能夠促進成骨細胞增殖進而發(fā)揮治療OP的作用。湯軍[21]研究發(fā)現(xiàn)，杜仲醇提取物能夠有效的促進大鼠BMSC的成骨分化，誘導48 h后，β-catenin表達水平增高18.65倍。同時研究發(fā)現(xiàn)，大鼠BMSC的成骨分化與Wnt/β-catenin信號通路關系密切。張賢等[22]研究發(fā)現(xiàn)，杜仲能夠誘導大鼠BMSC在增殖、分化及成骨分化過程中Wnt/β-catenin信號通路相關基因的表達，在誘導3 d時β-catenin的表達水平升高達2倍，由此得出，Wnt/β-catenin信號通路可能參與了杜仲促進BMSC增殖、分化及成骨過程，進而表明，杜仲及其提取物能夠通過調控Wnt/β-catenin信號通路來有效的促進骨形成，同時能夠顯著的增加BMD及改善骨代謝，發(fā)揮防治OP的作用。

2.1.3 蛇床子：性溫，味苦，有溫腎壯陽、祛風燥濕之功，《神農本草經(jīng)》曰“除痹氣，利關節(jié)”，《本草綱目》云“治腰痠疼，四肢頑痹”?，F(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，蛇床子素能夠顯著增加大鼠的BMD，有效改善骨組織的結構及增加骨質量，進而發(fā)揮治療OP的作用。相關研究表明[23]，蛇床子素能夠增加BMP-2 的表達，激活Wnt/β-catenin信號通路，從而促進成骨細胞的增殖、分化及增強其活性，促進成骨，增加骨密度及骨含量，有效的發(fā)揮抗OP的作用。鄭蘇陽[24]研究發(fā)現(xiàn)，中、高濃度的蛇床子素能夠促進Wnt1蛋白水平的表達，高濃度的蛇床子素能夠促進β-catenin的表達，由此表明，蛇床子素能夠通過激活Wnt/β-catenin信號通路及增加Runx2表達水平來促進成骨。李玲慧等[25]對體外培養(yǎng)大鼠成骨細胞的研究發(fā)現(xiàn)，蛇床子素促進成骨的機制可能是通過抑制破骨細胞的活性或者調控Wnt/β-catenin通路來促進骨的形成。

2.1.4 骨碎補：性溫，味苦，歸肝、腎經(jīng)，有補腎強骨之功，為常用補腎中藥?！侗静輳男隆酚小隘煿丘簟钡挠涊d，現(xiàn)代研究亦發(fā)現(xiàn)，骨碎補及其活性成分能夠有效的防治OP。郭英等[26]研究骨碎補總黃酮對BMSC增殖分化及成骨過程中對Wnt/β-catenin通路的影響，發(fā)現(xiàn)骨碎補總黃酮能夠通過增加BMP-2 表達水平進而激活Wnt/β-catenin信號通路來促進早期BMSC的增殖、分化、成熟及增強其功能活性，促骨的形成，有效的發(fā)揮抗骨質疏松的作用。同時有研究報道[27-28]，骨碎補有效活性成分柚皮苷能夠有效的治療廢用性OP，其機制可能為柚皮苷可通過活化Wnt/β-catenin通路，抑制殼硬蛋白及增加骨膜蛋白的表達水平，同時促進成骨細胞的分化及抑制破骨細胞的的分化，有效的促進骨形成、調整骨代謝，進而延緩或阻礙廢用性OP的發(fā)生。Wang等[29]研究發(fā)現(xiàn)柚皮苷能夠有效的防治去卵巢性骨質疏松，其機制可能與增加TCF、LEF轉錄因子及β-catenin的表達水平有關。陳云剛等[30]研究骨碎補含藥血清通過wnt/β-catenin信號通路對BMSCs成骨的影響及其作用機制，結果發(fā)現(xiàn)，骨碎補含藥血清能夠上調β-catenin、Runx2及Osteriex mRNA表達等上調ALP的表達水平，促進骨的性成，有效的發(fā)揮防治OP的作用。

2.2 中藥復方調控wnt/β-catenin信號通路治療OP的研究

近年研究發(fā)現(xiàn)大量的中藥復方能夠有效的治療OP，其具有多層面、多靶點及安全性良好等獨特優(yōu)勢，同時體現(xiàn)了中醫(yī)整體觀念與辨證施治的傳統(tǒng)中醫(yī)理論，受到眾多醫(yī)家及患者的青睞。隨著應用現(xiàn)代方法對中藥復方研究的成熟，進一步深入的探究了Wnt通路與復方治療作用的機理。洪郭駒等[31]探討復方貞術調脂膠囊治療OP的作用，研究發(fā)現(xiàn)大鼠骨小梁數(shù)目及形態(tài)均得到顯著的改善，同時β-catenin表達水平顯著的增加。沈霖等[32]對臨床絕經(jīng)后骨質疏松(PMOP)患者應用青娥丸連續(xù)治療6月后觀察患者血清dickkopf-1(DDK-1)及β-鏈蛋白(β-catenin)表達，結果發(fā)現(xiàn)治療2月后患者BMD顯著增加，其部分機制通過增加β-catenin的表達水平，降低DDK-1的表達來調控wnt/β-catenin通路來實現(xiàn)。楊軍等[33]研究發(fā)現(xiàn)，壯骨止痛方能夠通過顯著的提升骨質疏松雌鼠Wnt/β-catenin的表達及降低Sclerostin的水平，從而有效的發(fā)揮治療OP的作用。馬茍平[34]探究六味地黃丸對去勢大鼠Wnt/β-catenin通路的影響，結果發(fā)現(xiàn)六味地黃丸能夠通過上調Lrp-5、Runx2、mRNA等表達水平來激活Wnt/β-catenin通路，進而有效的改善去勢大鼠的BMD及腰椎生物力，從而達到防治OP的作用。

3 討論

OP是一種以骨量減少，骨的微觀結構被破壞及骨的脆性增加為特征的全身代謝性骨病，以易于發(fā)生病理性骨折為特點，特別是髖部骨折，增加了患者死亡的風險[35]。臨床中將其稱為“沉默的殺手”，同時將其引發(fā)的病理性骨折稱之為“人生最后一次骨折”，嚴重影響著患者的生活質量及水平。目前的治療方式，主要以雌激素及雙膦酸鹽類等為主，在取得一定療效的同時也顯現(xiàn)出嚴重的并發(fā)癥，長期的用藥易發(fā)生肝、腎及消化道反應，且治療費用昂貴[36-37]。近年來，隨著對中醫(yī)藥防治OP研究的不斷深入，以整體觀念為指導，辨證施治，個體化治療，同時中藥在多層面、多角度、多靶點的治療中取得了可觀的臨床療效，明顯增加患者BMD的同時有效的改善了骨代謝，在OP的治療上顯示出了巨大的開發(fā)潛能及臨床優(yōu)勢。Wnt經(jīng)典信號通路在骨形成及骨重建中發(fā)揮著重要的作用，目前主要以蛋白、基因研究為主[38]。隨著對經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路與OP發(fā)病機理研究的不斷成熟，中藥調控Wnt/β-catenin通路防治OP的研究已日漸成為重點。研究表明中藥及中藥復方能夠通過調節(jié)此通路來有效的防治OP，并有獨特的優(yōu)勢及臨床應用前景。隨著對Wnt/β-catenin信號通路認識的不斷深入及中藥現(xiàn)代化研究水平的提升，將不斷發(fā)現(xiàn)作用于Wnt/β-catenin通路的靶向中藥，更加精準、有效、安全的發(fā)揮中藥治療OP的作用。

綜上所述，中醫(yī)藥通過調節(jié)Wnt/β-catenin信號通路來防治OP的研究取得了明顯的進步，部分通過調節(jié)其通路上作用靶點的中藥復方已應用于臨床，并取得了滿意的療效。然而還存在一定的不足，如Wnt/β-catenin信號通路靶向治療藥物的安全性及有效性尚不能完全保證，中藥調控Wnt/β-catenin信號通路的同時與其他信號同路之間的關系有待于進一步研究，同時信號通路的調節(jié)是否安全無副作用亦亟待解決。相信隨著醫(yī)學科技的進步，對Wnt/β-catenin信號通路的研究將不斷深入，其對骨代謝的作用機理將進一步闡明。Wnt/β-catenin信號通路將成為重要的治療OP通路及相關通路作用靶點，推動中醫(yī)藥治療骨質疏松靶點藥物的研發(fā)，進而發(fā)揮中醫(yī)藥治療OP的獨特優(yōu)勢。