蛇床子提取物蛇床子素防治原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥的研究概況

張建平 謝興文 李建國* 王興盛,4 武將 景少博 楊勇 王博 高學(xué)斌

1.甘肅省中醫(yī)院急救中心，甘肅 蘭州 730050 2.西北民族大學(xué)附屬醫(yī)院，甘肅 蘭州 730030 3.甘肅省第二人民醫(yī)院，甘肅 蘭州 730030 4.甘肅省中醫(yī)院研究院骨傷病研究所，甘肅 蘭州 730050

骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)是以骨小梁減少、骨微觀結(jié)構(gòu)破壞及脆性增加為特征的代謝性骨病。我國60歲以上男性患病率為23 %，女性為49 %[1]，文獻(xiàn)報(bào)道至2050年我國治療OP性骨折費(fèi)用將高達(dá)245.3億美元[2]。臨床將其成為“沉默的殺手”，其引起的髖部骨折稱為“人生最后一次骨折”，其高發(fā)病率、嚴(yán)重并發(fā)癥及昂貴的醫(yī)療費(fèi)用使之成為我國亟待解決的公共健康問題。隨著近年來中醫(yī)藥防治OP研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)蛇床子素(osthole, OST)防治OP效果確切，能夠有效地改善骨代謝水平，增加骨密度[3]及調(diào)整骨密度代謝指標(biāo)[4]，臨床亦表明含蛇床子復(fù)方能夠有效緩解OP患者臨床癥狀，提高患者生活質(zhì)量。本文就OST在細(xì)胞及動物實(shí)驗(yàn)中對骨代謝的影響、作用通路及含蛇床子復(fù)方對OP治療作用進(jìn)行綜述，旨在為本藥深入研究及開發(fā)靶向藥物提供參考。

1 蛇床子及蛇床子素

蛇床子，別名野胡蘿卜子，傘形科植物蛇床的干燥成熟果實(shí)，性溫、味辛、苦，歸腎經(jīng)，有殺蟲止癢、燥濕祛風(fēng)、溫腎壯陽之功效。《本草綱目》記載“蛇床乃右腎命門、少陽，三焦氣分之藥”。《藥性論》記載：“濕痹，毒風(fēng)，頑痛，去男子腰疼”。現(xiàn)代藥理研究表明，其有抗心律失常、抗OP、抗血栓及類激素樣等多方面作用[5-6]，OST為蛇床子香豆素類化合物，是蛇床子的主要藥理活性物質(zhì)[7]，具有促進(jìn)骨形成、抑制骨吸收作用[8]。研究[9]表明，OST能夠顯著的促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone mesenchymal stem cells, BMSCs)及成骨細(xì)胞增殖、分化，促進(jìn)骨形成，同時顯著增加骨鈣素(osteocalcin, OCN)及堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)等表達(dá)水平，其機(jī)制可能通過上調(diào)BMP-2mRNA表達(dá)來誘導(dǎo)其成骨分化[10]。文獻(xiàn)[11-12]指出，口服OST能夠增加大鼠峰值骨量，進(jìn)而有效的發(fā)揮防治OP及OP性骨折的作用。大量文獻(xiàn)報(bào)道OST不僅能夠通過促進(jìn)BMSCs及成骨細(xì)胞的增殖、分化來促進(jìn)骨形成，同時能夠抑制破骨細(xì)胞骨吸收來調(diào)節(jié)骨代謝，進(jìn)而促進(jìn)骨形成，抑制骨吸收，增加骨礦含量及骨強(qiáng)度。

2 蛇床子素在細(xì)胞水平對骨代謝作用及相關(guān)通路研究

骨吸收大于骨形成時骨量流失加快，易于發(fā)生OP。研究表明OST在體內(nèi)外均能夠增強(qiáng)ALP活性及礦化，促進(jìn)成骨細(xì)胞成骨[13]。鄭蘇陽等[14]體外研究發(fā)現(xiàn)，OST能夠提高CHOP、PDI蛋白及降低GRP78蛋白水平表達(dá)，增加成骨細(xì)胞礦化能力，同時發(fā)現(xiàn)OST/殼聚糖衍生物膠囊能夠有效增加成骨細(xì)胞ALP活性，促進(jìn)BMP2、Ⅰ型膠原蛋白表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)成骨細(xì)胞成骨[15]。王禮寧等[16-17]研究OST抑制破骨細(xì)胞分化發(fā)現(xiàn)，其能夠通過抑制NFATc1、Integrin-BETA3、c-Src等破骨相關(guān)因子及NFAT、NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子來調(diào)節(jié)NF-κB信號通路，抑制破骨細(xì)胞對骨的溶解及吸收。綜上所述，OST促進(jìn)成骨細(xì)胞成骨的同時抑制破骨細(xì)胞骨吸收來調(diào)節(jié)動態(tài)骨代謝平衡。

文獻(xiàn)報(bào)道OST防治OP與骨保護(hù)素/受體激活劑核因子κB配體 (OPG/RANKL)、Wnt/β-連環(huán)蛋白、骨形態(tài)發(fā)生蛋白 (BMP)及Notch信號通路相關(guān)[18]。OST能夠上調(diào)BMSCs鈣(Ca)含量、ALP活性及BMP-2、Runx2等表達(dá)量[19]。BMP-2抑制劑Noggin能夠顯著的抑制Smad1/5/8表達(dá)量及磷酸化Smad1/5/8的分泌[20]，由此證實(shí)OST可能通過BMP-Smads信號通路發(fā)揮促BMSCs成骨分化作用。亦有研究表明，其能夠通過激活Wnt/β-catenin通路來調(diào)節(jié)BMP-2的表達(dá)，協(xié)同發(fā)揮作用[21]。同時OST能夠抑制抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase, TRACP)活性，減少骨吸收面積及數(shù)量，上調(diào)成骨細(xì)胞中骨保護(hù)素(OPG)基因及B受體激活因子配體(RANKL) 的表達(dá)，抑制骨吸收作用與激活OPG/RANKL/RANK相關(guān)信號通路[22-23]。最新文獻(xiàn)[24]表明，OST能夠增加Beclin1和LC3蛋白及mRNA表達(dá)水平，提高自噬活性來促進(jìn)雌激素缺乏引起的OP模型中BMSCs成骨。以上文獻(xiàn)指出，OST能夠通過多條通路及激活自噬系統(tǒng)來調(diào)節(jié)骨代謝平衡，發(fā)揮抗OP的作用。

3 蛇床子素在動物水平對骨代謝作用及相關(guān)通路研究

研究[25]表明OST能夠顯著增加OP模型大鼠骨密度、骨量及抑制骨吸收來改善骨組織微觀結(jié)構(gòu)。趙永見等[26]應(yīng)用雙能X線法證實(shí)OST能夠增加OPG基因敲除小鼠及去卵巢OP大鼠骨小梁數(shù)量、厚度及體積分?jǐn)?shù)，降低骨小梁分離度。王青等[27]對磷酸三鈣(tricalcium phosphate, TCP)顆粒誘導(dǎo)小鼠顱骨溶解模型應(yīng)用顱頂局部注射OST發(fā)現(xiàn)，模型小鼠骨組織及血清中OCN及ALP水平增加，TRACP活性降低，能有效抑制骨溶解。鮑君杰等[28]運(yùn)用OST對去卵巢OP大鼠連續(xù)灌胃12周后發(fā)現(xiàn)，模型大鼠股骨干骺端骨密度及血清Ca2+水平提高，效果與尼爾雌醇相似，并由此推斷OST可能為雌激素受體調(diào)節(jié)劑[29]。總之，OST能夠增加OP模型大鼠骨密度、骨小梁數(shù)目、體積及厚度等骨微觀結(jié)構(gòu)來防治OP。

明磊國等[30]應(yīng)用OST對大鼠成骨細(xì)胞培養(yǎng)的作用，發(fā)現(xiàn)其能夠顯著促進(jìn)Osterix、bFGF、Runx-2及IGF-Ⅰ基因的表達(dá)，增加ALP含量，促進(jìn)OCN分泌及鈣鹽沉積，表明其通過促進(jìn)成骨細(xì)胞成熟及礦化來促進(jìn)骨形成。同時其能夠誘導(dǎo)p38及ERK1/2活化，激活β連環(huán)蛋白BMP-2通路來促進(jìn)成骨[31-32]。鄭蘇陽[33]研究發(fā)現(xiàn)OST能夠促進(jìn)大鼠成骨細(xì)胞的增殖、分化及成熟，其機(jī)制通過增加Wnt1蛋白表達(dá)及激活Wnt/β-catenin信號通路來發(fā)揮作用，Tang等[32]亦證實(shí)，OST能夠通過上調(diào)β-Catenin/BMP通路來促進(jìn)成骨細(xì)胞的成骨，有效地抑制因雌激素缺乏所致的骨量丟失，改善模型大鼠骨結(jié)構(gòu)。由此進(jìn)一步證實(shí)，OST能夠通過調(diào)節(jié)骨代謝水平的同時改善模型動物的骨微觀結(jié)構(gòu)來改善OP狀態(tài)。

4 含蛇床子復(fù)方防治OP的研究概況

覃瑤等[34]應(yīng)用蛇床子、淫羊藿及川續(xù)斷提取物以不同比例組方能夠顯著地升高大鼠血清ALP及TRACP，骨組織切片示骨小梁增粗、排列整齊、骨質(zhì)顯著改善來發(fā)揮顯著的抗OP作用。廖進(jìn)民等[35]應(yīng)用含蛇床子的仙珍骨寶膠囊對去卵巢模型大鼠連續(xù)灌胃6次/周，90 d處死后行骨組織形態(tài)劑量測量，模型大鼠骨小梁面積及厚度顯著增加，破骨細(xì)胞數(shù)量顯著降低，能夠有效地防止模型大鼠股骨頸骨密度丟失。楊軍[36]從蛋白組學(xué)角度研究含蛇床子復(fù)方壯骨止痛方對OP模型大鼠防治機(jī)制可能通過調(diào)節(jié)血清轉(zhuǎn)鐵蛋白、肌酸激酶A蛋白、果糖二磷酸醛縮酶A分泌顆粒素Ⅱ等蛋白水平來發(fā)揮其治療作用。張日松等[37]臨床運(yùn)用補(bǔ)腎壯骨湯對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者連續(xù)用藥180 d后患者雌激素及骨密度水平顯著增加，效果優(yōu)于密蓋息。馬勇等[38]臨床應(yīng)用自擬溫腎通絡(luò)止痛方治療OP總有效率高達(dá)94.1 %，同時臨床采用多中心、隨機(jī)、對照研究表明其能夠有效的改善患者的臨床癥狀，同時患者能夠增加血清降鈣素水平，降低甲狀旁腺素水平[39]。綜上文獻(xiàn)顯示，含蛇床子復(fù)方具有良好的抗OP作用，為蛇床子及蛇床子素的深入研究提供基礎(chǔ)，但其作用機(jī)制研究較少。為進(jìn)一步明確蛇床子及蛇床子素在復(fù)方中的作用，簡化復(fù)方結(jié)構(gòu)、提高復(fù)方療效打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，OST在細(xì)胞及動物實(shí)驗(yàn)中均有抗OP作用，其能通過多種通路來改善骨代謝，發(fā)揮OP防治作用。歸納OST主要作用為：①促進(jìn)BMSCs的成骨分化；②上調(diào)相關(guān)成骨因子及增加成骨細(xì)胞活性，促進(jìn)成骨；③抑制破骨細(xì)胞的分化及成熟來降低骨質(zhì)破壞；④抑制骨組織吸收，延緩骨量流失。但目前對其作用機(jī)制尚不能完全闡明，作用通路及相關(guān)作用靶點(diǎn)較多，今后研究當(dāng)重視對其機(jī)制研究，借助現(xiàn)代藥理學(xué)理論、生物學(xué)技術(shù)及通量篩選技術(shù)，以代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)及基因組學(xué)技術(shù)為平臺，深入挖掘其作用機(jī)制、明確作用靶點(diǎn)，今后在OST對骨質(zhì)疏松癥患者骨微觀結(jié)構(gòu)重塑及骨微觀血管方面的作用效果，為其治療提供充實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時爭取國家各項(xiàng)基金支持及加強(qiáng)藥企合作，重視成果轉(zhuǎn)化，加速中藥靶向治療OP新藥研發(fā)。