中藥調節成骨細胞增殖、分化的研究進展

王雪妮 廖秀玲 張淼 龐宇舟

摘 要 目的：系統了解中藥對成骨細胞增殖、分化的影響。方法：以“成骨細胞”“中藥”“細胞增殖”“細胞分化”“Osteoblast” “Chinese medicine”“Proliferation”“Differentiation”等為關鍵詞，在中國知網、PubMed、萬方數據等數據庫中組合查詢2010年1月1日-2020年5月31日發表的相關文獻，對中藥促進成骨細胞增殖、分化的研究進行匯總，梳理中藥單體、提取物、方劑對成骨細胞增殖、分化的影響。結果與結論：共檢索到相關文獻75篇，其中有效文獻42篇。具有促進成骨細胞增殖與分化作用的中藥單體主要有皂苷類化合物、黃酮類化合物、香豆素類化合物以及一些多糖類、酚苷類、生物堿、萜類、木脂素等化合物，如黃芩甲苷，淡豆豉異黃酮、佛手柑內酯等;中藥提取物有飛天蜈蚣七水提物、骨碎補醇提物、菟絲子醇提物等;中藥方劑則以補腎活血方、骨康方為代表。目前，有關中藥單體和中藥提取物對成骨細胞影響的研究較多，而中藥方劑較少。雖然現有研究已經明確了中藥在促進成骨細胞增殖、分化方面的作用，然而各類中藥促進成骨細胞增殖、分化的作用機理尚未得到完全揭示，導致中醫藥的優勢和特色未能充分體現。在今后的工作中，研究者可以繼續以中藥單體、中藥提取物以及中藥方劑為立足點，在機制研究的基礎上，篩選出具有確切效果且安全的藥物，為臨床治療相關骨病提供參考。

關鍵詞 中藥;成骨細胞;細胞增殖;細胞分化

中圖分類號 R285 文獻標志碼 A 文章編號 1001-0408（2020）20-2557-04

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2020.20.22

成骨細胞的增殖與分化是骨形成的關鍵因素，也是維持骨重建動態平衡的重要細胞之一。正常的骨組織可以通過骨重建修復自身微損傷，保持結構、載荷和鈣的內穩態平衡[1]。但當骨重建的平衡遭到破壞后就會導致相關骨病的發生，如骨質疏松癥、骨關節炎、風濕性關節炎、類風濕性關節炎等骨代謝性疾病[1]。近年來，越來越多的研究表明，中藥單體、中藥提取物以及中藥方劑均具有促進成骨細胞增殖、分化的作用，這對于未來骨代謝疾病的治療具有重要的意義。為了解中藥對成骨細胞的增殖、分化的影響，筆者以“成骨細胞”“中藥”“細胞增殖”“細胞分化”“Osteoblast”“Chinese medicine”“Proliferation”“Differentiation”等為中英文關鍵詞，在中國知網、PubMed、萬方數據等數據庫中組合查詢2010年1月1日-2020年5月31日發表的相關文獻。結果，共檢索到相關文獻75篇，其中有效文獻42篇。現就中藥單體、中藥提取物以及中藥方劑對成骨細胞增殖、分化的影響進行綜述，以期為治療骨代謝疾病中藥的進一步開發及合理應用提供參考。

1 中藥化合物

近年來，隨著對成骨細胞研究的深入，越來越多的研究發現中藥中的單體活性成分，如皂苷類、黃酮類、香豆素類、多糖類、酚苷類、生物堿類、萜類、木脂素類等化合物均具有促進成骨細胞增殖與分化的作用。

1.1 皂苷類化合物

相關研究顯示，許多中藥中的皂苷類活性成分對成骨細胞的增殖、分化具有促進作用，并且這種作用是通過激活某種通路來實現的。有研究表明，黃芪甲苷（10、20、40、60 μg/mL）可以通過激活轉化生長因子β1（TGF-β1）/Smad2/3信號通路來促進小鼠胚胎成骨細胞前體細胞MC3T3-E1的增殖和分化，從而促進骨形成、抑制骨吸收[2]。還有研究表明，重樓皂苷Ⅰ（1、3、10、30 μmol/L）對成骨細胞具有促增殖作用，其作用機制可能是通過調控細胞外因子/β-聯蛋白/骨形態發生蛋白2（Wnt/β-catenin/BMP-2）信號通路來實現的[3]。林天驥等[4]的研究表明，50 mg/L的三七皂苷能顯著促進MC3T3-E1細胞的增殖，并能顯著提高堿性磷酸酶（ALP）的活性，對Runt相關轉錄因子2（RUNX2）和骨鈣素（OCN）編碼基因的表達也具有較為明顯的上調作用，而RUNX2和OCN基因表達的上調可能與激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路有關。安慶等[5]的研究則表明，淫羊藿苷可以通過激活BMP-2/Smads信號通路，啟動下游成骨相關基因的表達，從而促進MC3T3-E1細胞的增殖、分化;宋歐荻等[6]的研究發現，麥角甾苷（25、50、100 μmol/L）可以通過激活BMP-2/Smads/RUNX2/成骨相關轉錄因子Osterix信號通路來促進大鼠骨髓間充質干細胞（BMSCs）的分化。此外，還有研究表明，人參皂苷[7]、異槲皮苷[8]以及羅漢果苷Ⅴ[9]等均具有明顯的促進成骨細胞增殖和分化作用。另有研究發現，仙茅苷除了具有抗炎抗氧化作用外，其還可通過誘導大鼠顱骨原代成骨細胞的增殖和分化，從而發揮骨保護作用[10-11]?？梢姡兴幓钚猿煞种械脑碥疹惢衔锬軌虼龠M成骨細胞增殖并提高成骨細胞中ALP的活性，其作用機制可能與激活TGF-β1/Smad2/3、Wnt/β-catenin/BMP-2、MAPK、BMP-2/Smads以及BMP2/Smads/RUNX2/Osterix信號通路有關。

1.2 黃酮類化合物

黃酮類化合物廣泛分布在多種中藥中，研究表明該類化合物具有抗炎、抗病毒、利膽、強心、抗氧化、抗衰老、調節免疫、抗腫瘤、鎮靜和鎮痛等多種藥理作用[12]。近年來，黃酮類化合物也被證實具有促進成骨細胞增殖、分化及礦化的作用，但其作用機制尚不明確。李琛等[13]的研究表明，淡豆豉異黃酮在1～1 000 μg/L范圍內可以促進大鼠成骨細胞增殖，同時也能上調雌激素受體β（ERβ）的信使核糖核酸（mRNA）及蛋白表達水平。牟麗秋等[14]的研究表明，1×10-6、1×10-5、1×10-3 mmol/L的槲皮素能夠促進小鼠MC3T3-E1細胞的增殖與分化。另外，有研究發現，木犀草素（2.00、4.00、8.00 μmol/L）[15]和芹菜素（10～100 μmol/L）[16]均可以促進MC3T3-E1細胞的增殖、分化與礦化。也有其他學者研究發現，葛根素[17]和芫花素[18]也可促進成骨細胞增殖，并且還可以通過上調靶向RUNX2微小核糖核酸（miRNA）的表達來提高RUNX2的表達水平。

1.3 香豆素類化合物

香豆素是一類重要的雜環類化合物，具有抗癌、抗菌、抗炎、抗氧化、抗病毒、抗人類免疫缺陷病毒（HIV）以及抑制酪氨酸激酶等多種生物活性[19]，其中佛手柑內酯、異補骨脂素、西瑞香素等都可以不同程度地促進成骨細胞的增殖與分化。有研究發現，0.3×10-8、1.0×10-9、0.3×10-9 mol/L的佛手柑內酯可以誘導成骨細胞增殖，同時還可促進ALP、OCN、Ⅰ型膠原（CollagenⅠ）mRNA的表達[20-21]。此外，柴麗娟等[22]的體外試驗研究表明，0.1 μmol/L的異補骨脂素對成骨細胞和破骨細胞的增殖和分化均有顯著的促進作用。目前，香豆素類化合物誘導成骨細胞增殖和分化的具體分子機制尚不明確，但與調節ALP、OCN、CollagenⅠ的表達有關。綜上所述，香豆素類化合物具有促進成骨細胞增殖與分化的作用，有一定的潛在開發價值。

1.4 其他化合物

除上述化合物之外，一些多糖類、酚苷類、生物堿、萜類、木脂素類等化合物也有促進成骨細胞增殖與分化的作用。例如，柴藝匯等[23]研究發現，多糖類化合物黃芪多糖（0.1、1、10 mg/L）可以顯著促進MC3T3-E1細胞的增殖。異香豆素糖苷化合物在3～300 μmol/L濃度范圍可增強MC3T3-E1細胞的增殖和分化能力，且具有濃度依賴性;另外，異香豆素糖苷化合物可顯著上調MC3T3-E1細胞中骨保護素（OPG）mRNA的表達，顯著提高OPG/核因子κB受體活化因子配體（RANKL）比值，表明異香豆素糖苷化合物可通過上調OPG、提高OPG/RANKL比值，發揮促進MC3T3-E1細胞增殖與分化的作用[24]。也有學者發現，酚苷類化合物仙茅酚苷（1×10-10 mol/L）以及生物堿類化合物小檗堿（1×10-5 mol/L）、青藤堿（0.25、0.5 mmol/L）均具有一定的促進成骨細胞增殖、分化和礦化的作用，同時青藤堿還可以通過激活OPG/核因子κB受體活化因子（RANK）/RANKL信號通路來發揮促進成骨細胞分化成熟的作用[25-27]。除此之外，黃佳純等[28]發現，山茱萸新苷Ⅰ（0.063、0.125、0.25、0.5、1.0 mmol/mL）對大鼠原代成骨細胞具有促進增殖與分化作用，并且這種作用可能是通過激活Wnt2信號通路來發揮的。另有學者發現，五味子乙素在體外能明顯促進成骨細胞的增殖與分化，其中0.75×10-6 mol/L的五味子乙素可促進大鼠成骨細胞的分化，0.75×10-4、0.75×10-5 mol/L的五味子乙素則能促進成骨細胞的增殖[29]。

2 中藥提取物

近年來，國內眾多學者在中藥提取物促進成骨細胞增殖、分化方面進行了深入的研究，發現某些中藥提取物能夠有效促進成骨細胞的增殖、分化，并且不同中藥提取物的上述促進作用強度不同。

楊森等[30]的研究發現，飛天蜈蚣七水提取物（質量濃度為100、200 mg/L，以提取物質量計）可增強大鼠原代成骨細胞的增殖、分化和礦化能力，其可能是通過調控Wnt/β-catenin信號通路發揮作用的。骨碎補具有壯骨、益骨、補腎的功效，孟春力[31]的研究發現，骨碎補乙醇提取物（0.02 g/mL，以生藥量計）能夠促進大鼠原代成骨細胞的增殖，增強成骨細胞的成骨活性，其作用機制可能與調節磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/細胞外調節蛋白激酶1/2（ERK1/2）信號通路有關。除此之外，多味中藥提取成分也具有促進成骨細胞的增殖、分化和礦化的作用，如刺老苞根皮乙醇提取物[32]（1、10、100 μg/mL，以提取物質量計）、珠子參水提取物[33]（300、400、500 μg/mL，以提取物質量計）以及菟絲子甲醇提取物（5、10、20 μg/mL，以提取物質量計）[34]在不同質量濃度下均能夠提高MC3T3-E1細胞的活力以及增殖、分化和礦化能力，其中菟絲子甲醇提取物的作用機制可能與調節BMP-2/Smad4信號通路有關[34]。除此之外，有學者還發現，桑白皮乙醇提取物、山竹殼乙醇提取物以及大血藤乙醇提取物和水煎物等對不同來源成骨細胞的增殖和分化均有一定的促進作用[35-37]。從上述結果來看，上述中藥提取物對成骨細胞的增殖、分化以及礦化能力都具有較明顯的增強作用，但現有研究大多局限于細胞水平，故仍需要進一步補充動物實驗以及相關的臨床研究，以推動此類提取物的進一步研發。

3 中藥方劑

目前，許多國內研究學者發現一些中藥方劑也具有相對明顯的促進成骨細胞增殖、分化的作用，且效果較好、副作用較少。例如，有研究表明，補腎活血方含藥血清和骨康方含藥血清均能有效促進不同來源成骨細胞的增殖和分化，其中補腎活血方含藥血清能夠通過激活PI3K/Akt信號通路來調控SV40轉染人成骨細胞HFOB1.19的增殖，且同時能夠通過激活p38 MAPK和PI3K/Akt兩條信號通路來介導HFOB1.19細胞的分化;而骨康方的作用機制尚不明確。上述兩個方劑中均含有黃芪、當歸、熟地、白芍、補骨脂、制淫羊藿、肉蓯蓉、菟絲子、丹參、大棗等藥材，均具有良好的補腎活血、壯骨益骨以及補氣補血的功效[38-39]。此外，續骨補腎方（三七、紅花、當歸、血竭、續斷、骨碎補、龍骨、狗脊、淫羊藿、鱉甲、鹿角膠）和新傷斷續湯（骨碎補、續斷、地鱉蟲）也能促進大鼠原代成骨細胞的增殖并上調BMP-2的表達[40-41]。陳娟等[42]還發現，續苓健骨湯含藥血清也能促進MC3T3-E1細胞的增殖，且12.7 g/（kg·d）、25.4 g/（kg·d）生藥劑量組能明顯增強該細胞的ALP活性和鈣化能力，同時能上調RUNX2、BMP-2編碼基因和CollagenⅠmRNA的表達。

4 結語

中藥單體、中藥提取物以及中藥方劑在促進成骨細胞增殖和分化方面具有廣闊的發展前景，但研究大多處于初期階段，還需要進行更深入、更全面的研究。目前，有關中藥單體和中藥提取物對成骨細胞影響的研究較多，而中藥方劑較少。雖然現有研究已經明確了中藥在促進成骨細胞增殖、分化方面的作用，然而各類中藥促進成骨細胞增殖、分化的作用機制尚未得到完全揭示，使得中醫藥的優勢和特色未能充分展現。在今后的工作中，研究者可以繼續以中藥單體、中藥提取物以及中藥方劑為立足點，在機制研究的基礎上，篩選出具有確切效果且安全的藥物，為臨床治療相關骨病提供參考。

參考文獻

[ 1 ]廖乃順，陳文列，黃云梅，等.成骨細胞與破骨細胞共培養及其應用研究進展[J].中國骨傷，2013，26（4）：349- 353.

[ 2 ] 曹玉凈，呂秋霞.黃芪甲苷對MC3T3-E1細胞活性的影響及其機制探討[J].中華中醫藥學刊，2017，35（5）：1299- 1302.

[ 3 ] 龐敏，吳志，陳森，等.重樓皂苷Ⅰ對成骨細胞MC3T3-E1增殖及分化的實驗研究[J].陜西醫學雜志，2019，48（9）：1111-1114.

[ 4 ] 林天驥，邵莉，柳毅，等.三七皂苷單體對成骨細胞增殖和礦化功能的影響[J].口腔醫學，2018，38（2）：127-131.

[ 5 ] 安慶，劉國雄，BIKASH KUMAR SAH，等.淫羊藿苷對MC3T3-E1細胞增殖分化的影響及機制研究[J].安徽醫科大學學報，2019，54（6）：893-898.

[ 6 ] 宋歐荻，秦書儉，於紹龍，等.麥角甾苷對大鼠骨髓基質細胞增殖和成骨分化的影響研究[J].中國臨床藥理學雜志，2018，34（10）：1206-1209.

[ 7 ] 姚曼，梁淑芳，程彬彬，等.人參皂苷促進小鼠成骨細胞增殖的作用及機制[J].湖南中醫藥大學學報，2015，35（9）：16-19.

[ 8 ] 胡少男，鄭琢，蕭偉，等.異槲皮苷對MC3T3-E1成骨細胞增殖與分化的影響作用[J].海峽藥學，2015，27（2）：223-225.

[ 9 ] 姚順晗，韋華成，覃家港，等.羅漢果苷Ⅴ促進LncRNA TUG1表達刺激成骨細胞的增殖與分化[J].中國組織工程研究，2020，24（26）：4129-4134.

[10] ZHAO L，LIU S，WANG Y，et al. Effects of curculigoside on memoryimpairment and bone loss via anti-oxidative character in APP/PS1 mutated transgenic mice[J]. PLoS One，2015. DOI：10.1371/journal.pone.0133289.

[11] 朱芳兵，章英良，侯橋，等.仙茅苷對成骨細胞增殖分化和炎癥因子表達的影響及機制分析[J].中國骨質疏松雜志，2019，25（5）：642-648.

[12] 易文實.黃酮類化合物的生物活性研究進展[J].廣州化工，2012，40（2）：47-50.

[13] 李琛，師哲，馮薇，等.淡豆豉異黃酮對大鼠成骨細胞增殖及雌激素受體表達的影響[J].中成藥，2015，37（9）：1901-1905.

[14] 牟麗秋，杜俊，胡旖耘，等.杜仲中槲皮素、京尼平苷及桃葉珊瑚苷對小鼠成骨樣細胞系MC3T3-E1增殖和分化的影響[J].藥物評價研究，2015，38（2）：165-169.

[15] 尚丹，王輝，韓曄，等.木犀草素對小鼠體外培養前成骨細胞MC3T3-E1增殖、分化、礦化和Wnt通路的影響[J].蚌埠醫學院學報，2017，42（1）：44-47.

[16] 許周媚，張雪，查旋，等.芹菜素對小鼠成骨細胞MC3T3- E1細胞增殖、分化和礦化的影響[J].廣東醫學院學報，2016，34（2）：109-112.

[17] 張瑩瑩，周建斌，曾祥偉，等.葛根素對成骨細胞增殖能力及靶向RUNX2的miRNA的影響[J].中國藥理學通報，2016，32（10）：1457-1462.

[18] 賈軍，費喬曼，邱曼曼，等.芫花素對于MC3T3-E1細胞向成骨細胞分化的影響[J].現代藥物與臨床，2020，35（1）：12-15.

[19] 張宇，劉進兵.香豆素類化合物生物活性研究進展[J].山東化工，2019，48（7）：80-83.

[20] 耿丹丹，趙博，王建華.佛手柑內酯對大鼠成骨細胞增殖與分化的影響[J].天然產物研究與開發，2017，29（9）：1563-1567.

[21] 黃俊飛，俸婷婷，陸毅，等.西瑞香素體外抑制破骨細胞分化和促進成骨細胞增殖的活性研究[J].中藥藥理與臨床，2016，32（1）：69-72.

[22] 柴麗娟，樊娜，王虹，等.補骨脂單體成分對體外培養成骨細胞和破骨細胞分化的影響[J].天津中醫藥，2015，32（5）：299-303.

[23] 柴藝匯，高潔，田興，等.黃芪多糖對MC3T3-E1成骨細胞CYP27B、CYP24A mRNA及蛋白表達的影響[J].中國實驗方劑學雜志，2018，24（13）：147-151.

[24] 張玉琴，孫承滔，王宏運，等.天料木中異香豆素糖苷化合物對MC3T3-E1細胞增殖、分化及OPG/RANKL/RANK信號通路的影響[J].藥物評價研究，2019，42（8）：1515-1519.

[25] 張乃丹，蔣益萍，薛黎明，等.仙茅酚苷類成分促進成骨細胞骨形成和抑制破骨細胞骨吸收[J].第二軍醫大學學報，2016，37（5）：562-568.

[26] 李善昌，趙剛，王飛飛，等.小檗堿對小鼠成骨細胞增殖和成骨活性的影響[J].黑龍江醫藥科學，2016，39（6）：24-26.

[27] 鄒飏，李浩，尚江蔭子，等.青藤堿對前成骨細胞增殖、分化的影響及可能的作用機制[J].江西醫藥，2018，53（2）：119-121.

[28] 黃佳純，林燕平，陳桐瑩，等.山茱萸新苷Ⅰ對成骨細胞的增殖及成骨分化的影響[J].中國骨質疏松雜志，2020，26（1）：1-5.