基于多組學技術探析中藥復方治療骨質疏松癥的研究進展

摘要：骨質疏松癥是一種常見的全身代謝性骨骼疾病，其主要病理特征有骨量減少、骨組織微結構受損和骨質脆性增加等。中藥復方通過多組分、多靶點、多環節的整合作用發揮療效。中藥復方在防治骨質疏松癥中具有諸多優勢，如整體調節、副作用少、療效確切等。故研究中藥復方的作用機制對中藥現代化發展至關重要，隨著生命科學的進步，組學技術（如轉錄組學、代謝組學及腸道微生物組學等）的興起為探究中藥復方治療骨質疏松癥的作用機制提供了新視角。綜合運用轉錄組學、腸道微生物組學與代謝組學等多組學分析手段，系統闡明中藥復方對骨質疏松癥的干預作用及潛在分子機制，旨在為臨床應用提供理論依據。通過多維度的分子生物學證據剖析，可較為全面地揭示中藥復方調節骨代謝的整體過程，為優化中藥復方臨床應用及開發新型骨質疏松癥藥物提供理論基礎。

關鍵詞：骨質疏松癥；中藥復方；腸道微生態；代謝組學；轉錄組學

中圖分類號：R274" 文獻標志碼：A" 文章編號：1007-2349（2025）02-0090-05

骨質疏松癥是一種常見的全身代謝性骨骼疾病，主要病理特征為骨密度降低、骨組織微觀結構破壞和骨脆性增加^［1-2］。骨質疏松癥歸屬于中醫學“骨痿”、“骨枯”等范疇，中藥復方通過多組分、多靶點、多環節的整合作用發揮療效，這與現代系統生物學和網絡藥理學理念相契合^［3］。中藥復方治療骨質疏松具有整體調節、副作用小、療效確切等優勢，研究其作用機制對中醫藥的現代化發展十分重要^［4-5］。隨著生命科學的進步，轉錄組學、代謝組學和腸道微生物組學等組學技術為探索中藥復方作用機制提供了有力工具，并為中藥現代化發展和新復方制劑的開發奠定了科學基礎，故多組學技術整合探析中藥復方防治骨質疏松癥作用機制的研究進展具有重要意義。

1 組學技術在中藥復方防治骨質疏松癥的應用研究

轉錄組學技術可檢測藥物作用后基因表達譜的變化，揭示其潛在的作用靶點和調控通路；代謝組學技術能全面評估藥物對代謝物的影響，反映其在代謝過程中的作用；腸道微生物組學技術則能闡明中藥復方如何通過調節腸道菌群發揮作用；組學技術為深入探索中藥復方治療骨質疏松癥的作用機制提供了有效方法。

1.1 轉錄組學在中藥復方防治骨質疏松癥的研究 轉錄組學作為一種全基因組分析方法，通過檢測完整RNA轉錄本來評估細胞和組織中基因的表達模式。該領域的主要分析技術包括MPSS、基因芯片技術、SAGE和RNA-seq等^［4，6］。其中，RNA-seq作為新一代高通量測序技術，具有靈敏性、準確性和可重復性高等優點，被公認為轉錄組研究的首選方法^［10］。轉錄組學研究表明，多種疾病與異?；虮磉_密切相關，為臨床治療和新藥開發提供了線索^［6-10］。近年來，基于轉錄組學分析中藥復方治療骨質疏松癥的分子機制研究取得了長足進展。如由淫羊藿、補骨脂等藥物組成的壯骨止痛方是基于經典名方補骨脂丸的加減化裁而成的。該方通過調控Wnt/β-catenin、TGF-β/Smad等信號通路，影響成骨細胞和破骨細胞分化，從而改善骨質疏松癥狀^［11-14］；補腎健脾活血方由補骨脂、肉蓯蓉等藥物組成，運用基因芯片技術研究患者在服用補腎健脾活血方前后的基因表達譜，發現該方通過干預TGF-β信號通路促進成骨分化，抑制炎癥因子等機制防治骨質疏松^［15］。故轉錄組學為闡明中藥復方治療骨質疏松的分子機理提供了有力支撐。通過整合比較不同轉錄組數據，能夠深入全面地評估中藥復方調控基因表達的模式，從而揭示其作用機制，為開發新型骨質疏松治療藥物提供理論依據和線索。

1.2 代謝組學在中藥復方防治骨質疏松癥的研究 代謝組學是一門新興的交叉學科，旨在通過綜合應用核磁共振、氣質聯用及液質聯用等先進分析技術，對特定生物體或細胞中的全部低分子量代謝產物進行整體檢測和定量分析。其主要關注分子量低于1000的內源性小分子代謝物，借助觀察其動態變化來解析受刺激或干擾前后的內源性代謝網絡狀態^［16］。代謝組學在藥物研發領域具有重要應用價值，通過分析人體體液和組織樣品中代謝物的變化來揭示生理生化過程的調節規律^［17］。運用先進技術手段評估不同疾病狀態下機體整體代謝產物的差異，有助于闡明中藥復方的療效機制。對比分析中藥組分對代謝物的調控作用，能系統解析其調節代謝網絡的分子基礎，為開發新型疾病治療藥物提供理論依據。

代謝組學是探究中藥治療骨質疏松癥作用機制的有力工具^［3］。在研究中藥干預骨質疏松癥的代謝過程時，代謝組學主要關注亞油酸代謝、甘油磷脂代謝和氨基酸代謝等多條代謝通路，并分析其對骨形成相關因子表達及細胞內信號轉導的調控作用。以淫羊藿為例，代謝組學研究顯示其能通過影響上述多條代謝途徑調節炎癥反應、骨重塑和血小板激活，從而發揮抗骨質疏松的作用^［18］。此外，在探索骨疏康治療骨質疏松癥的分子機制時，代謝組學鑒定出去勢大鼠腰椎中多種與脂質及氨基酸代謝密切相關的生物標記物，如硫胺素、賴氨酸和羥基苯甘氨酸等^［19］。代謝組學能夠敏捷檢測基因轉錄、蛋白修飾等微觀生物變化在代謝水平的放大效應，從而高效篩選出與骨質疏松癥關聯的生物標志物和潛在治療靶點^［20］。

1.3 腸道微生態在中藥復方防治骨質疏松癥的研究 腸道微生態由腸道微生物群落和腸道環境共同組成，在維持人體健康和疾病治療中發揮重要作用^［21-23］。腸道菌群作為骨代謝的關鍵調控因子，可以直接或間接影響骨質疏松癥的發生和發展^［24-25］。腸道微生物通過代謝吸收、炎癥反應、免疫反應以及信號傳導途徑等多條通路影響骨質疏松癥，腸道內微生物與免疫細胞、雌激素以及甲狀旁腺激素等相互作用間接影響骨密度，從而發揮預防和治療骨質疏松癥的作用^［26］。隨著醫學研究不斷深入，越來越多證據揭示了腸道微生物群落與骨關節疾病間存在密切的相互影響關系。

中藥及復方可通過調節腸道菌群數量維持骨骼的動態平衡，某些中藥化學成分能改善腸道微環境、穩定菌群、減少炎癥反應和緩解疼痛。如大豆異黃酮能提高腸道乳桿菌數量、有助于骨組織生成和增加骨密度、減少骨組織損傷^［27］；靈芝的化學成分有助于增加大腸埃希菌、雙歧桿菌和糞腸球菌等菌群數量，能刺激骨保護素產生、抑制RANKL誘導的破骨細胞分化，從而抗骨質疏松^［28］；葛根芩連湯通過抑制病原菌、促進益生菌生長來提升骨鈣素和骨密度水平^［29］。青娥丸有助于提高短鏈脂肪酸濃度、降低炎癥因子生成，并能改善骨質疏松癥狀^［30］。補腎化痰方能修復腸道黏膜屏障功能、調節Th17/Treg平衡和雙向調節骨代謝，增加梭菌屬等厚壁菌門的豐度，從而調節腸道免疫、抑制破骨細胞、預防骨質疏松^［31-32］。

2 多組學技術在中藥復方治療骨質疏松的應用研究

組學技術在研究中藥復方治療骨質疏松癥的作用機制時各有優勢，但中藥復方的作用機制復雜，將各種組學技術相互整合互相補充，充分發揮各組學技術的優勢，共同揭示中藥復方治療骨質疏松癥時發揮作用的復雜網絡是非常有必要的。

2.1 轉錄組學和代謝組學整合應用 代謝組學與轉錄組學的綜合應用是研究基因表達及生理狀態的關鍵技術手段。轉錄組學能整合大量差異基因表達和調控網絡信息，有助于分析基因功能及疾病發生機理；代謝組學則揭示生物樣本在代謝過程各階段的狀態。將二者結合，不僅能闡明差異基因與代謝物間聯系、還可以明確代謝路徑、并識別關鍵的差異表達基因及其生物學意義。轉錄組學和代謝組學的整合分析顯示：左歸丸可調控多條信號通路治療骨質疏松^［33-34］。能增強MC3T3-E1細胞的Cx43 mRNA的表達，上調Efcab9、FOXj1等基因的mRNA表達水平，同時下調Ras GRF1、GDF-9等基因的mRNA表達水平^［35］。此外，續苓健骨方治療骨質疏松癥時與自噬、絲裂原活化蛋白激酶信號通路的miRNA上調有關相關^［36］?；谏镄畔W數據庫進行的轉錄組學與代謝組學的整合分析具有強大的優勢，能高效地探索關鍵的差異表達基因和主要的代謝路徑等關鍵信息^［36］。通過整合分析，研究者能夠對骨質疏松在不同階段的表征和病理特征進行動態分析，從而更全面、系統地揭示中藥復方治療骨質疏松癥的作用機制。

2.2 轉錄組學與腸道微生態整合應用 腸道微生物組學通過檢測微生物基因組水平的信息，成為研究微生物群落結構和功能的主要手段，有效克服了培養微生物的困難，簡化了實驗流程。但單一的宏基因組數據難以深入闡釋微生物對環境變化的適應反應機制。轉錄組學在特定條件下直接檢測活性轉錄本，將生物群落的基因組信息與功能表型相聯系，從而能夠深入探討群落整體的功能狀態及調控機制。鞏彥龍等^［37］整合16S rRNA測序和轉錄組學數據發現，中藥復方固本增骨方通過激活RNA翻譯、細胞壁生物合成、基因復制修復及調節免疫反應等多條代謝途徑，有效調節大鼠腸道菌群的組成結構和功能活性，實現平衡微生態從而預防和治療絕經后骨質疏松癥。因此，將轉錄組學與腸道微生物組學相結合，不僅能更準確描繪活性微生物群落的代謝特征，還可精確識別參與關鍵生物學過程的功能基因，為多組學聯合分析中藥防治骨質疏松癥的作用機制開辟新路徑。

2.3 代謝組學和腸道微生態整合應用 腸道微生物組學通過測序分析環境樣本中微生物的基因組信息，能夠揭示腸道微生物的潛在功能，是研究菌群多樣性的核心工具。代謝組學則獲取生物體內源性的最終代謝產物，反映了實際的生理狀態及特定代謝物的變化與疾病表型密切相關。通過整合代謝組學與微生物組學數據，不僅可揭示微生物種群間的關聯關系，還能夠精準對應微生物與代謝通路的內在聯系。以中藥復方骨疏丹治療糖皮質激素型骨質疏松癥為例，研究人員聯合應用反相液質和親水性液質代謝組學分析技術，從極性高低兩個角度全面鑒定了尿液代謝物的變化情況。結果顯示，反相模型檢測到與腸道微生物代謝相關的低極性代謝產物，如苯酚硫酸鹽、甲酚硫酸鹽及琥珀酰鳥氨酸；而親水模型則鑒定出與脂質及氨基酸代謝相關的高極性代謝物，如甜菜堿和苯乙酰葡萄糖苷酸等。因此，代謝組學與微生物組學的多維整合分析，能夠獲得更為全面的代謝物譜信息，有利于深入闡釋中藥復方調節腸道微環境與代謝網絡的分子機制，推動骨質疏松癥中醫藥研究的進一步發展。

3 小結

中藥復方在中醫藥治療中扮演著重要的角色，遵循“辨證論治”和“理法方藥”的原則，通過多種藥物成分的協同作用，發揮整體調節的療效。在骨質疏松癥的治療中，中藥復方扮演著重要角色。隨著組學技術如基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學的發展，為深入探究中藥復方治療骨質疏松癥的分子機制提供了新的途徑。通過整合多種組學數據，能夠全面分析中藥復方對骨質疏松癥在基因表達、蛋白質調控和代謝途徑等多個層面的影響。多組學整合分析有助于鑒定重要的生物標志物和治療靶點，揭示中藥復方發揮療效的物質基礎和作用機制。利用多組學技術綜合分析不同病理和生理途徑的生物標志物，與中藥復方多成分、多效用、多靶點的整體調節理念高度契合，對于闡釋其治療骨質疏松癥的機理具有重要意義。

未來，多組學技術的應用將推動中藥復方治療骨質疏松癥向精準醫療邁進。通過分析個體的基因組、轉錄組、和代謝組等特征，可以為每位患者定制個性化的治療方案，提高治療效果并減少不良反應。利用多組學數據分析，未來的研究將更加深入地闡明中藥復方的作用機制，探究骨質疏松癥相關的信號傳導通路、基因表達調控和代謝途徑改變，為中藥復方的優化提供新的思路。通過系統地分析中藥復方中的活性成分及其作用靶點，將有助于開發更具療效的骨質疏松癥治療藥物。將多組學技術應用于中藥復方臨床療效評價中，通過監測治療前后分子水平的變化，可以評估療效并發現潛在的生物標志物，為中藥復方的臨床應用提供科學依據。多組學技術為中藥復方治療骨質疏松癥的研究提供了新的視角和工具。未來的研究將更加注重機制的深入解析、新藥的開發、個性化治療的實現以及跨學科的合作，有望為骨質疏松癥的治療帶來新的變革。

參考文獻：

［1］王玥，劉啟玲，徐守竹，等.抗疏健骨顆粒對去卵巢骨質疏松大鼠血清骨代謝及骨組織自噬水平的影響［J］.中國骨質疏松雜志，2021，27（4）：487-507.

［2］楊小雙，宋信莉，陳歡歡，等.基于代謝組學的中藥治療骨質疏松癥作用機制研究進展［J］.貴州中醫藥大學學報，2023，45（2）：81-85.

［3］蘇海燕，劉俊宏，王柏清，等.基于代謝組學探討中醫腎虛證物質基礎研究概況［J/OL］.中國中醫藥信息雜志，2024，5（12）：1-6.

［4］姜麗，徐霞，張文彤，等.基于多組學技術整合的中藥復方治療潰瘍性結腸炎的作用機制研究進展［J］.中藥新藥與臨床藥理，2023，34（6）：849-854.

［5］徐霞.參苓白術散藥動學及其治療脾虛濕困型潰瘍性結腸炎的作用機制［D］.南昌：江西中醫藥大學，2023.

［6］Choi SC.On the study of microbial transcriptomes using second-and third-generation sequencing technologies［J］.Journal of Microbiology，2016，54（8）：527-536.

［7］Dekker WJC，Ortiz-Merino RA，Kaljouw A，et al.Engineering the thermotolerant industrial yeast Kluyveromyces marxianus for anaerobic growth［J］.Metabolic Engineering，2021，67：347-364.

［8］Keshavarz M，Tautz D.The imprinted lncRNA Peg13 regulates sexual preference and the sex-specific brain transcriptome in mice［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences，2021，118（10）：e2022172118.

［9］Xu Y，Zhang J，Hu Y，et al.Single-cell transcriptome analysis reveals the dynamics of human immune cells during early fetal skin development［J］.Cell Reports，2021，36（6）：109524.

［10］謝林碧，趙歡，李東曉.組學技術在中藥抗骨質疏松機理研究中的應用［J］.中藥藥理與臨床，2023，39（3）：101-106.

［11］陳紅瓊，楊珊珊，陳瑤，等.基于轉錄組測序分析壯骨止痛方治療去勢大鼠骨質疏松癥的基因表達差異［J］.中醫藥信息，2021，38（6）：25-30.

［12］劉湘琳，劉樂平，何蓉，等.壯骨止痛方對骨質疏松癥中Wnt/β-catenin信號通路拮抗劑SOST的影響（英文）［J］.Digital Chinese Medicine，2019，2（2）：105-116.

［13］彭昕，曾錦寧，張叔琦，等.壯骨止痛方對體外培養成骨細胞Wnt/β-catenin信號通路的影響［J］.中國中西醫結合雜志，2017，37（9）：1105-1108.

［14］李勁平，曾英，雷曉明，等.壯骨止痛膠囊抗實驗性絕經后骨質疏松作用的三維組學分析［J］.中國中藥雜志，2014，39（16）：3203-3207.

［15］羅臻，黃禹僖，柴生颋，等.補腎健脾活血方與靶點密切相關組蛋白去甲基化酶JMJD2B在骨質疏松癥中促成骨分化：體外細胞實驗驗證［J］.中國組織工程研究，2022，26（29）：4643-4650.

［16］Ding NS，McDonald J A K，Perdones-Montero A，et al.Metabonomics and the Gut Microbiome Associated With Primary Response to Anti-TNF Therapy in Crohns Disease［J］.Journal of Crohns and Colitis，2020，14（8）：1090-1102.

［17］Cheng J，Lan W，Zheng G，Gao X.Metabolomics：a highthroughput platform for metabolite profile exploration［J］.Methods in Molecular Biology，2018，1754：265-292.

［18］Zhao JF，Xu JY，Xu YE，et al.High-throughput metabolomics method for discovering metabolic biomarkers and pathways to reveal effects and molecular mechanism of ethanol extract from epimedium against osteoporosis［J］.Frontiers in Pharmacology，2020，11：1318.

［19］張海永，黃景文，謝冰穎，等.骨疏康治療去卵巢大鼠骨質疏松的腰椎代謝組學分析［J］.中國組織工程研究，2022，26（32）：5185-5190.

［20］Johnson CH，Ivanisevic J，Siuzdak G.Metabolomics：Beyond biomarkers and towards mechanisms［J］.Molecular Cell Biology，2016，17（7）：451-459.

［21］Thomas S，Izard J，Walsh E，et al.The host microbiome regulates and maintains human health：a primer and perspective for non-microbiologists［J］.Cancer Research，2017，77（8）：1783-1812.

［22］Dabke K，Hendrick G，Devkota S.The gut microbiome and metabolic syndrome［J］.Journal of Clinical Investigation，2019，129：4050-4057.

［23］岳宏宇，叢春莉，李艷梅.腸道微生態與腸道疾病關系的研究進展［J］.中國真菌學雜志，2020，15（4）：240-243.

［24］Swayambunathan J，Dasgupta A，Rosenberg PS，et al.Incidence of hip fracture over 4 decades in the Framingham Heart Study［J］.JAMA Int Med，2020，180（9）：1225-1231.

［25］Crandall CJ，Larson J，Wright NC，et al.Serial bone density measurement and incident fracture risk discrimination in postmenopausal women［J］.JAMA Int Med，2020，180（9）：1232-1240.

［26］王博，景少博，徐世紅，等.微生物、腸腦軸在骨質疏松癥中的作用及中藥干預研究進展［J/OL］.實用中醫內科雜志：1-8［2024-03-10］.

［27］張廣文，陳青海，寧學乾，等.大豆異黃酮對骨質疏松大鼠模型的作用探討［J］.中國微生態學雜志，2020，32（12）：1397-1403.

［28］李輝，謝興文，李寧，等.腸道菌群與骨關節疾病的關系及中醫藥調節研究進展［J］.中國實驗方劑學雜志，2022，28（7）：268-275.

［29］劉弘毅，陳岳祺，顏潔，等.中藥調節腸道菌群干預2型糖尿病合并骨質疏松患者的影響研究［J］.中國骨質疏松雜志，2021，27（11）：1572-1593.

［30］謝輝，林上陽，華政穎，等.基于糞菌移植研究青娥丸的抗骨質疏松作用［J］.南京中醫藥大學學報，2021，37（4）：521-528.

［31］譚張奎.基于腸物理屏障與骨免疫探討補腎化痰方防治去卵巢大鼠骨丟失的實驗研究［D］.武漢：湖北中醫藥大學，2021.

［32］周廣文，向楠，張妍，等.高通量測序研究補腎化痰方對去勢骨質疏松大鼠腸道菌群結構與多樣性的影響［J］.中華中醫藥雜志，2019，34（7）：3305-3310.

［33］黃勝男，張穎，王如然，等.左歸丸治療骨質疏松的網絡藥理學分析［J］.中國中醫基礎醫學雜志，2022，28（2）：283-286+290.

［34］柴毅，樊巧玲.左歸丸治療骨質疏松癥相關機制［J］.中國實驗方劑學雜志，2018，24（17）：201-208.

［35］霍少川，熊儀，俞建萍，等.基于轉錄組學篩選左歸丸促進MC3T3-E1細胞成骨細胞增殖分化的關鍵基因［J］.中國中西醫結合雜志，2023，43（12）：1478-1485.

［36］海云翔，宋敏，蔣宜偉，等.組學技術在中藥防治骨質疏松癥中的研究進展［J］.中華中醫藥雜志，2023，v.38（10）：4843-4846.

［37］鞏彥龍，董萬濤，宋敏，等.基于16S rDNA序列分析骨質疏松大鼠腸道菌群結構變化及固本增骨方的調控機制.中華中醫藥雜志，2019，34（5）：2040-2045.

（收稿日期：2024-08-20）