基于NF-κB信號通路的中醫藥治療骨性關節炎的研究進展

柳博,李寧*,謝興文,徐世紅,李鼎鵬,丁聚賢,姜朝陽,羅鵬飛

(1.甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.西北民族大學附屬醫院，甘肅 蘭州 730030； 3.甘肅省第二人民醫院，甘肅 蘭州 730030；4.甘肅省中醫院，甘肅 蘭州 730050)

骨性關節炎(Osteoarthritis,OA)是以軟骨細胞凋亡和細胞外基質(ECM)合成和分解代謝失衡為典型特征的最為常見的慢性骨科退行性疾病，以關節的疼痛、腫脹以及功能障礙等為主要的臨床表現[1-2]。最新數據表明65歲以上人群中約10%男性和18%女性患有不同程度的OA[3-4]，并且隨著人口老齡化的加劇，目前OA在全世界的發病率逐年上升，發病人群達到了2.5億人次[4]，嚴重危害中老年人的健康。目前尚無有效的OA藥物修復治療方法，后期的關節置換成形術是緩解癥狀、恢復關節功能的唯一選擇[5]，但由于疾病經濟負擔較重，且具有各種手術后遺癥。因此發現有效的藥物以及更好地闡釋藥物的相關分子信號通路機制是目前OA治療的熱點和難點。NF-κB信號轉導通路是一種具有重要作用的多功能通路[6-8]，其廣泛參與OA病理生理學，并在關節退變和炎癥過程發揮著重要的作用，對于OA的發生發展起到重要的調節作用[9]。并隨著中醫藥現代化的發展，其多靶點、高療效和低副作用的優勢正在逐漸顯現，研究中醫藥調控NF-κB信號通路與OA相關機制已逐漸成為熱點，已有較多學者取得了一定成果，這對于發揮中醫藥潛在治療優勢具有重要意義。

1 NF-κB信號通路

核因子-κB(Nuclear Factor-kappa B,NF-κB)是一種最早于B淋巴細胞核內發現的核蛋白因子[10]，其成員為v-rel網狀內皮病病毒癌基因同源物A(RelA，又稱p65)、RelB、Rel、p105/p50和p100/p52，每個都包括一個Rel同源結構域，介導DNA結合和二聚體形成，這些蛋白質形成異二聚體，作為轉錄激活因子。NF-κB可轉錄并啟動眾多基因，從而廣泛的參與細胞的一系列生物過程并發揮重要作用[11]。因此，NF-κB介導的信號通路作為一種多功能的信號轉導和基因調控通路，在正常生理條件下NF-κB信號通路處于非活性狀態[12]，當發生內源性或外源性刺激的情況下，NF-κB(IκB)蛋白的抑制劑，包括IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、IκBζ和Bcl-3，與細胞質中的NF-κB家族成員結合[13]，使游離的NF-κB復合物能夠從細胞質轉運到細胞核，并觸發靶基因的轉活化IκB激酶(IKKs)對磷酸化IκB蛋白質激活并導致其降解[14-15]，NF-κB被釋放，從而啟動和調控相應基因的轉錄和表達，參與炎癥的發生、機體應激反應、免疫應答、以及細胞的周期過程等[16]，作為一種重要的炎癥以及免疫轉導通路，NF-κB所介導的信號通路在OA的發生發展過程中具有重要的介導作用，值得我們去進一步研究和探索。

2 NF-κB信號通路與OA

OA是一種常見的慢性關節炎疾病，其以關節軟骨破壞、關節軟骨細胞的血管翳、滑膜炎癥以及軟骨下骨硬化等所致的全關節的穩態失衡為特征，從而引起關節的腫痛、畸形以及關節的功能障礙[17-18]。OA的起因尚未完全闡明，然而，其主要的危險因素(遺傳、年齡老化以及勞損)通過激活相關的應激和炎癥因子所誘導的分子信號機制[19-23]，激活正常靜止的軟骨細胞，從而破壞關節的內穩態[24]，因此，OA的核心病理表現在于軟骨的病理性改變。

NF-κB信號通路在OA發生發展過程中，廣泛參與關節軟骨、滑膜和軟骨下骨的病理改變，尤以關節軟骨的破壞為其核心環節[16]。NF-κB轉錄因子通過調節下游炎癥介質如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素(IL-1β、IL-2、IL-3、IL-5、IL-6,IL-12和IL-18)等、細胞因子如環氧合酶抑制劑(COX-2)、血管內皮生長因子(VEGF)及酶類如基質金屬蛋白酶(MMPs)、裂解蛋白酶(ADAMTs)、一氧化氮合酶(iNOS)等的水平，并在關節退化和炎癥過程中激活軟骨細胞[9]，促進關節軟骨分解，廣泛參與OA病理生理，從而影響其進程，由此可發現NF-κB通路在OA分子機制中的重要地位。因此，以NF-κB通路為治療靶點成為了防治OA研究的新思路和新方向，也是目前的研究熱點。

3 中醫藥調控NF-κB信號通路與骨性關節炎

3.1 單味中藥及其有效提取物

單味中藥作為中醫學重要的組成部分，其成分復雜，療效突出，但其作用機制復雜。近年來隨著現代藥理學在中醫藥領域的應用，對于中藥的成分進行了有效的解析，發現中藥中含有的單體成分在疾病的治療中發揮重要作用。特別是靶向治療的出現，作為天然動植物的成分的中藥單體治療疾病的優勢充分顯現，也為我們中醫藥治療OA等慢性進行性疾病指出了新的研究和臨床應用方向。

淫羊藿作為《中國藥典》記載的傳統中藥，其應用歷史悠久，具有補腎益精、強筋健骨和祛風除濕的作用[25]，現代藥理學研究表明其具有廣泛的藥理學作用[26]，臨床常用于骨質疏松、骨性關節炎等骨科疾病的治療。章曉云[27]等基于網絡藥理學方法，通過TCMSP數據庫篩選淫羊藿的藥效成分發現，淫羊藿其化學成分復雜，其治療骨關節炎具有多靶點、多通路協同的顯著特點。白細胞介素1(IL-1)是OA最為重要的炎性細胞因子之一，可激活NF-κB信號通路，進一步影響炎癥細胞因子的活動[28]。淫羊藿苷是淫羊藿的主要活性成分之一，可抑制IL-1β，從而緩解軟骨降解主要的NF-κB信號通路[29]，抑制OA的進程。相關研究表明，TNF-α可通過NF-κB信號通路廣泛誘導軟骨細胞產生眾多炎性因子，促進細胞分解代謝和凋亡，抑制軟骨細胞的自噬作用，而淫羊藿苷可通過抑制NF-κB信號通路，減弱TNF-α誘導的軟骨細胞凋亡，激活細胞自噬過程[30]。同時，金劍飛[31]等通過建立SD大鼠膝骨性關節炎模型探討淫羊藿總黃酮的作用機制，研究發現作為一種淫羊藿植株中提取的黃酮類化合物，淫羊藿總黃酮可明顯抑制膝關節滑膜組織中的促炎細胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表達，并下調模型大鼠膝關節滑膜組織中p-p65/p65與p-IκB-α/IκB-α的表達水平，證明了淫羊藿總黃酮可通過抑制NF-κB信號通路達到抗炎治療OA的目的。

骨碎補為水龍骨科植物槲蕨的干燥根莖，具有療傷止痛、補腎強骨及消風祛斑的功效[32]，同時相關研究表明，作為一類常用的活血類中藥，骨碎補可通過促進軟骨細胞代償性增生, 改善軟骨細胞功能，抑制軟骨損傷，阻滯OA的退行性病變。骨碎補的主要有效成分是總黃酮，具有抗骨質疏松、抗炎和促進基質合成等作用[33]。骨碎補對OA具有抗炎和促進細胞基質合成的作用機制可能與抑制NF-κB信號通路激活有關[34-35]。而骨性關節炎主要發病機制是由于軟骨退變，陳敏[36]等研究表明骨碎補總黃酮可通過抑制NF-κB信號通路激活，以及細胞內Mmp-3和TNF-α的表達，防治軟骨細胞的損傷。柚皮苷是中藥骨碎補中的主要活性成分，屬于二氫黃酮甙類, 具有抗炎、抗氧化和改善循環的作用[37]，在各種條件下發揮重要作用[38-39]。李運濤[40]等通過培養原代分離軟骨細胞，骨碎補柚皮苷干預后發現，各濃度組柚皮苷均可顯著促進超氧化物歧化酶(SOD)的表達，抑制一氧化氮合酶(NOS)的活性，保護軟骨細胞免受腫瘤壞死因子等細胞因子的損傷。Zhao Y[41]利用OA小鼠模型以及從野生型小鼠中分離到的軟骨細胞，進行柚皮苷干預后發現，柚皮苷可顯著降低TNF-α誘導的IL-1β、COX-2和NOS-2的表達水平，抑制NF-κB信號通路，防止軟骨的破壞，達到治療OA的作用。

枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharide,LBP)是我國藥食同源食材枸杞中提取的一種水溶性多糖，是枸杞中的主要的活性成分，其藥理活性廣泛，具有抗氧化、抗衰老及免疫調節等生物活性[42]。并可通過抑制NF-κB信號通路下調趨化因子和促炎介質水平，減輕炎癥反應[43]，在OA的治療中發揮重要作用。蔡松濤[44]通過加入不同濃度LBP作用與分離培養OA軟骨細胞后測定iNOS、生長轉化因子-β(TGF-β)、NF-κBp65的水平，發現LBP可通過抑制NF-κB通路降低骨關節炎軟骨細胞炎性細胞因子水平，從而改善骨關節炎癥損傷。

紅景天苷(salidroside,Sal)是名貴藏藥材紅景天的主要成分，具有抗氧化、抑癌和抗炎的作用[45-46]。丁童[47]等通過Sal干預骨關節炎大鼠后發現，Sal可下調軟骨細胞炎癥因子TNF-α、IL-7和IL-23的表達水平，降低的軟骨細胞損傷水平，并可上調骨關節炎大鼠的軟骨細胞中缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)下游信號通路，對抑制OA軟骨損傷發揮重要作用。Gao H[48]采用Sal治療建立前交叉韌帶橫斷(ACLT)誘導的OA大鼠模型，研究表明，Sal可以通過上調大鼠膝關節膠原蛋白II和聚集蛋白聚糖的水平，下調MMP-13水平；并顯著降低IL-17的表達水平進一步抑制IKBα到p65的解離，從而減少TNF-α和血管細胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)的釋放，而TNF-α介導的NF-κB信號通路的激活在OA的發病機制中起著重要的作用；研究結果顯示Sal通過NF-κB途徑調節炎癥和免疫反應來促進軟骨細胞增殖，減輕軟骨退變。傳統中藥中的有效成分青藤堿、雷公藤甲素、去甲異波爾定等均能從不同靶點抑制NF-κB信號通路的活化[49]，在OA的發生發展過程中發揮重要調節作用。

3.2 中藥復方制劑

中藥復方因其組成中藥多樣，其成分復雜，具有多靶點、多效應通路和廉價高效的獨特優勢。中藥復方作為祖國醫學的瑰寶，其治療OA具有顯著的臨床療效，但其發揮作用的效應機制研究目前尚不足，這也是目前中醫藥研究的難點。近年隨著現代醫學研究的深入，對于中藥復方的效應機制研究也取得了重要的突破。如梁子聰[50]采用中藥復方鹿角壯骨膠囊治療兔OA模型后，結果顯示，中藥復方治療組IκBα、NF-κB p65和骨橋蛋白(OPN)的蛋白相對表達量明顯低于模型組(P<0.05)。同時免疫組化檢測發現治療組VEGF、HIF-2α和NF-κB p65的表達也顯著低于模型組(P<0.05)；表明鹿角壯骨膠囊治療OA的效應機制可能通過抑制NF-κB信號通路的激活來實現。

獨活寄生湯是首載于中醫典籍《備急千金要方》中的治痹名方，長期應用于OA的治療。相關研究表明，獨活寄生湯能夠通過抑制炎性細胞因子、基質金屬蛋白以及氧自由基的生物效應，達到降低軟骨細胞炎癥反應和維持軟骨基質降解與合成平衡作用,有效延緩軟骨退變[51-54]。吳廣文[55]以SD大鼠膝骨關節炎動物模型為研究對象，觀察應用獨活寄生湯對miR-146a/-155及其調控的NF-κB通路和p38 MAPK通路的影響，Real-time PCR結果表明獨活寄生湯能顯著抑制miR-155、NF-κB p65和p38 MAPK基因表達，促進miR-146a基因表達(P<0.01)；免疫組化檢測表明獨活寄生湯能抑制NF-κBp65和p38 MAPK蛋白表達(P<0.01)；同時ELISA結果提示獨活寄生湯可有效抑制誘導型iNOS、COX-2、Mmp-3和Mmp-13表達；表明獨活寄生湯可通過調控miR-146a/-155-NF-κB/p38 MAPK信號通路，抑制膝骨關節炎炎癥反應，同時肖迪[56]等的研究也證明獨活寄生湯可通過調節大鼠軟骨中NF-κB信號通路的表達，緩解膝關節骨性關節炎模型大鼠的癥狀，揭示了NF-κB信號通路在治療OA中的作用機制。

3.3 其他

中醫藥除了中藥及其有效成分治療OA外，針灸等治療方式也具有顯著療效。梁曉瑜等[57]通過經針灸四關穴后，結果顯示COX-2、IL-1β、iNOS和TNF-α均顯著下降，這說明針灸能通過抑制NF-κB和炎性反應，從而抑制NF-κB信號通路轉導。章海鳳[58]基于KOA兔模型中NF-κB亞基因子NF-κB p65/p50、IL-1β、Ⅱ型膠原的檢測，明確熱敏灸法對于OA的作用機制，結果表明熱敏灸組較其他干預組別，其IL-1β和NF-κB p65/p50表達顯著降低，證明了熱敏灸可能通過抑制NF-κB信號通路，減少炎癥反應、保護關節軟骨從而達到治療KOA的目的。茆軍[59]將“易層”貼敷膏應用于兔膝關節炎模型，通過Western Blot、RT-PCR以及組織學染色等方法檢測發現，“易層”貼敷膏能下調模型兔滑膜及軟骨組織中MMP-1及MMP-13的含量，并降低其基因表達；同時，使用“易層”貼敷膏能通過抑制軟骨細胞外基質的降解和NF-kB信號通路相關基因和蛋白產生，對于促進軟骨修復、恢復關節內生態平衡具有重大的臨床意義。

4 討論

骨性關節炎(OA)是一種嚴重影響人們生活質量和社會經濟發展的慢性進行性疾病[60]。隨著現代醫學治療局限性的凸顯和中醫藥現代化的發展，依據中醫典籍《黃帝內經》所倡導的“未病先防，已病防變”理論，中醫藥在臨床治療OA時突出預防和治療并重，充分發揮中醫藥所具有的多靶點、多效應通路和經濟負擔較低的典型優勢，在0A臨床的預防治療應用日益廣泛。同時，OA其病理機制復雜，廣泛涉及關節軟骨、滑膜組織和關節下骨，但主要以關節軟骨損傷所引起的關節內生態平衡紊亂為核心[16]。因此，以防治軟骨損傷所引起的炎癥反應機制為切入點，發現中醫藥在其中發揮著重要的作用，可通過進一步發掘中醫藥對于治療OA的機制研究，為OA 的治療靶點提供天然藥物靶向制劑。

NF-κB信號通路廣泛參與OA的病理生理過程，研究發現其可在多種因素刺激下被激活從而使眾多基因被轉錄，介導炎癥反應及免疫應答[9]。NF-κB在OA的關節軟骨中明顯高表達，并廣泛參與關節軟骨的病理改變過程。因此，基于NF-κB信號通路的中醫藥治療OA的機制十分復雜，但主要通過抑制軟骨損傷來實現。通過中藥及其有效成分和中藥復方的研究發現中醫藥可以通過調控NF-κB信號通路來抑制相關炎癥因子和降低軟骨細胞外基質的分解，對于關節軟骨的修復和促進關節微生態的再平衡具有重要的現實臨床意義。

中醫藥作為一種天然藥物，其成分復雜，中醫藥調控NF-κB信號通路治療OA的機制研究尚不足，這是目前制約中藥發展亟待解決和引起重視的問題，急需進一步的開發研究。同時,中醫藥可調節的NF-κB信號通路調控OA相關轉錄因子較多，如果能對其干預機制有更深層次、更詳盡的認識，將會為中醫藥臨床應用和開發新的中醫藥制劑提供支持。因此，中醫藥治療OA等骨與關節退行性疾病具有極大的潛力，應當進一步增強研究力度，充分研發并使之臨床應用成為現實。