王玉琢,崔聰聰，包幸福,姜　歡,胡　敏

(吉林大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院 正畸科·吉林省牙發(fā)育及頜骨重塑與再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林 長(zhǎng)春130021)

?

熊果酸對(duì)骨重塑的相關(guān)研究進(jìn)展

王玉琢,崔聰聰，包幸福,姜?dú)g,胡敏*

(吉林大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院 正畸科·吉林省牙發(fā)育及頜骨重塑與再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林 長(zhǎng)春130021)

成骨細(xì)胞參與的骨形成與破骨細(xì)胞參與的骨吸收之間的動(dòng)態(tài)平衡，是骨重塑過程中的關(guān)鍵。熊果酸(ursolicacid,UA)是一種從中草藥中提取的五環(huán)三萜類化合物，具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤等多種功效，在骨重塑方面的研究近年來已有了初步進(jìn)展，主要表現(xiàn)為促進(jìn)骨合成，抑制骨吸收作用，明確其機(jī)制是今后研究的重點(diǎn)，這將有助于UA在治療骨質(zhì)疏松癥及骨重塑方面更好地應(yīng)用。

熊果酸；骨重塑；骨質(zhì)疏松癥；成骨細(xì)胞；破骨細(xì)胞

(Chin J Lab Diagn,2016,20:1402)

骨是一種通過不斷適應(yīng)外力變化隨時(shí)改建以保持其大小、形狀和結(jié)構(gòu)完整性的動(dòng)態(tài)組織，參與內(nèi)環(huán)境礦物代謝的同時(shí)也為機(jī)體提供良好的機(jī)械支持。骨成熟后仍在進(jìn)行周期性代謝，在同一位置上新骨替代舊骨，這個(gè)過程稱為骨重塑，對(duì)于一個(gè)成年人來說，新骨完全替代舊骨的時(shí)間周期為10年。機(jī)體可以通過骨重塑來增加骨骼負(fù)重潛力、防御骨骼過度老化造成的損傷，這個(gè)過程中由眾多骨細(xì)胞參與，其中最主要的是破骨細(xì)胞參與的骨吸收之間和成骨細(xì)胞參與的骨形成的動(dòng)態(tài)平衡[1]。

成骨和破骨過程的平衡是維持機(jī)體骨骼系統(tǒng)穩(wěn)定的必要因素，當(dāng)性激素缺乏、衰老和糖皮質(zhì)激素過多都會(huì)引起破骨相關(guān)基因過表達(dá)而成骨基因表達(dá)抑制，造成骨質(zhì)流失，引起骨量減少癥和骨質(zhì)疏松癥[2]。在藥物治療方面主要有抗吸收藥物(如：降鈣素、激素替代藥物)和合成代謝類藥物(如：甲狀旁腺類似物)[3]。

UA是一個(gè)五環(huán)三萜化合物從多種藥用植物提取和純化,草本植物,食用蔬菜[4]。UA包含各種各樣的藥理活性，包括抗氧化和抗炎作用被廣泛用于肝臟保護(hù)、神經(jīng)保護(hù)、心血管保護(hù)等[5-8]。除了這些影響,UA已經(jīng)被證明擁有多中種抗腫瘤活性，主要是抑制腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[9],UA對(duì)多種腫瘤細(xì)胞有細(xì)胞毒性作用，如纖維肉瘤、前列腺癌、肝細(xì)胞癌、結(jié)腸直腸癌、黑色素瘤、乳腺癌[10-15]。然而,今年來人們開始著重于研究UA在骨形成和骨吸收方面的作用[16]，本文主要對(duì)UA在骨重塑方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1　UA為主要成分的中草藥對(duì)骨重塑的調(diào)節(jié)作用

UA廣泛分布于自然界的多種植物中，特別是已經(jīng)應(yīng)用廣泛的中草藥中含量頗高[17]，并成為該中藥用于治療骨性疾病最重要的有效成分之一，現(xiàn)今被研究證實(shí)的中藥共有如下五種。

1.1女貞子

女貞子是我國最早應(yīng)用的中藥之一，在經(jīng)典著作《神農(nóng)本草經(jīng)》中被列上品，有補(bǔ)益肝腎、強(qiáng)壯腰膝的中醫(yī)功效。在中醫(yī)領(lǐng)域常說腎主骨，強(qiáng)壯腰膝自然與骨相關(guān)，所以現(xiàn)今有很多中醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)W者研究女貞子及提取物在骨質(zhì)疏松等骨性疾病中的治療效果。其提取物主要有熊果酸、齊墩果酸等，在動(dòng)物試驗(yàn)中，對(duì)去卵巢鼠、老齡雌鼠有治療改善骨質(zhì)疏松功效；可以治療糖尿病并發(fā)型骨質(zhì)疏松癥和糖皮質(zhì)激素過高型骨質(zhì)疏松癥；還對(duì)膠原性關(guān)節(jié)炎引起的骨質(zhì)破壞有治療作用[8]。其機(jī)制可能為以下兩點(diǎn)：(1)上調(diào)合成維生素D3量，刺激其受體與鈣結(jié)合蛋白的表達(dá)，加快鈣循環(huán)，增加骨密度(2)刺激成骨細(xì)胞增殖及分化，抑制破骨細(xì)胞生成，下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶的活性。

另外，我國還有一種傳承百年的治療骨質(zhì)疏松中藥--二至丸，其主要成分為女貞子和墨旱蓮兩味中藥，ZHANG等[19]學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)證時(shí)，該藥物在體內(nèi)和體外均有抑制破骨細(xì)胞骨吸收作用，其機(jī)制可能是通過激活核因子受體激活γB配體(RANKL)和巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)完成的。CHENG等[20]研究使用該藥物治療卵巢摘除鼠的骨質(zhì)疏松癥取得了良好效果，并且沒有產(chǎn)生子宮壁增厚的副作用。

1.2黃荊子

黃荊子又名五指風(fēng)，具有祛風(fēng)除濕，舒筋活血，止痛散寒之功效，被長(zhǎng)期用于醫(yī)治類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎,療效顯著，ZHENG等[21]使用黃荊子作用于類成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞，結(jié)果顯示低濃度的黃荊子可以增強(qiáng)骨形成作用，促進(jìn)類成骨細(xì)胞增殖及礦化相關(guān)蛋白表達(dá)；同時(shí)抑制骨吸收作用，抑制破骨細(xì)胞活性及RANKL和M-SCF的表達(dá)。

1.3接骨木

接骨木又名戳樹、公道老樹,主要功用有舒筋活血、去除風(fēng)濕痹痛，是中醫(yī)傳統(tǒng)藥物,入藥歷史久遠(yuǎn)。WONG等[22]研究表明，接骨木可以促進(jìn)類成骨細(xì)胞增殖及礦化功能，并且部分有效成分是通過拮抗雌激素受體來達(dá)到促進(jìn)成骨作用的。

1.4丹參

丹參亦稱作紫丹參、赤參、紅根，具有活血化瘀,靜神除煩的功效。GUO學(xué)者[23]使用36例臨床試驗(yàn)證實(shí)，將丹參和其他草藥聯(lián)合使用治療絕經(jīng)后老年繼發(fā)性骨質(zhì)疏松，試驗(yàn)平均顯著的提高了80%的效果并且具有低毒性的特點(diǎn)。在骨改建的循環(huán)中，該藥物作用于不同的通路從而呈現(xiàn)出抗骨吸收和刺激骨形成的特征，這些途徑包括促進(jìn)成骨細(xì)胞的活性，破骨基因的表達(dá)下調(diào)，通過作用于組織蛋白酶K抑制膠原的降解。

1.5枇杷

枇杷亦稱巴葉、蘆桔葉，常用于止咳潤(rùn)肺、和胃降逆、生津止渴之功效。TAN等[24]發(fā)現(xiàn)從枇杷中提取的三萜類化合物通過抑制成骨反應(yīng)顯著減少骨質(zhì)密度，在卵巢切除鼠 ，抑制效果呈現(xiàn)提取物劑量依賴性，但并未觀察到對(duì)破骨細(xì)胞分化有任何細(xì)胞毒性作用。這位學(xué)者隨后又發(fā)表了一項(xiàng)研究關(guān)于枇杷葉的各種提取物對(duì)破骨細(xì)胞抑制作用的構(gòu)效關(guān)系[25]，結(jié)果顯示在提取的17種三萜類化合物中，UA是表達(dá)抑制效果最強(qiáng)的成分，而齊墩果酸的活性有限，UA的抗破骨細(xì)胞基因效應(yīng)可能與E環(huán)上的C-29和C-30甲基基團(tuán)的不同位置相關(guān)，增加C-2羥基基團(tuán)會(huì)大大提高齊墩果烷型三萜類化合物的抑制作用。

2　UA對(duì)骨形成的調(diào)節(jié)作用

成骨細(xì)胞作為骨形成的關(guān)鍵功能細(xì)胞，在骨形成的各過程里，如膠原分泌、合成及礦化等，都有著重要的意義。成骨細(xì)胞來源于骨髓基質(zhì)干細(xì)胞，經(jīng)過增殖、分化，進(jìn)而成為前成骨細(xì)胞，最終再次增殖、分化成為成熟的成骨細(xì)胞。成骨細(xì)胞、前成骨細(xì)胞以及骨髓基質(zhì)干細(xì)胞都是應(yīng)答UA信號(hào)的效應(yīng)細(xì)胞，LI學(xué)者[26]認(rèn)為UA的骨合成效果是通過以下三個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)的：(1)促進(jìn)前成骨細(xì)胞的增殖(2)刺激成骨細(xì)胞和前成骨細(xì)胞的分化(3)抑制成骨細(xì)胞的凋亡。

LEE等[3]學(xué)者也研究UA在骨形成中的作用，并通過做體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)研究了骨形成機(jī)制，他們研究發(fā)現(xiàn)，UA可以通過激活促分裂原活化蛋白激酶、核因子NF-γB和活化蛋白-1來調(diào)控成骨細(xì)胞成骨特異性基因的表達(dá)；另外，他們通過鼠顱骨打孔實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了UA可以在動(dòng)物體內(nèi)促進(jìn)成骨細(xì)胞活化增殖，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)骨形成的作用。

3　UA對(duì)骨吸收的調(diào)節(jié)作用

UA能夠抑制破骨前體細(xì)胞分化，同時(shí)能阻礙破骨細(xì)胞的骨吸收功能。骨保護(hù)素(osteoprotegerin,OPG)是腫瘤壞死因子受體(tumornecrosisfactorreptor,TNFR)家族成員之一。在小鼠體內(nèi)加入重組OPG，既可以抑制生理性或病理性骨吸收，也可以誘導(dǎo)肝臟OPG過表達(dá)導(dǎo)致骨硬化[27]。OPG現(xiàn)今僅發(fā)現(xiàn)2種配體，分別是NF-γB和RANK。RANKL是TNF配體家族成員，是破骨細(xì)胞生成不可缺少的基因。OPG/RANKL/RANK通路是調(diào)控體內(nèi)破骨細(xì)胞增殖、分化的重要通路，OPG可以抑制RANKL/RANK的相互作用，RANKL和OPG的比例決定著破骨細(xì)胞的活性和分化[28]。

JIANG學(xué)者進(jìn)行了關(guān)于UA抑制破骨細(xì)胞的基因表達(dá)機(jī)制問題的研究[29]，結(jié)果表明，UA可以通過NF-γB通路和部分c-JunN端激酶信號(hào)，有效抑制破骨細(xì)胞基因和蛋白的表達(dá)；并且，在鼠顱骨實(shí)驗(yàn)中，UA可以有效衰減鈦顆粒介導(dǎo)的鼠顱骨流失作用，作用效果呈劑量依賴性?？傊?，文章得出的結(jié)論是UA可以通過抑制破骨細(xì)胞的形成及功能來抑制鈦顆粒引起的骨溶解，并且該作用與NF-γB信號(hào)傳導(dǎo)通路、JNK信號(hào)傳導(dǎo)通路、RANKL/RANK信號(hào)通路相關(guān)。

YU等[30]研究了UA對(duì)糖尿病大鼠在骨方面的毒性作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了早期觀察的結(jié)論：UA衍生物能夠通過增強(qiáng)脂肪細(xì)胞功能障礙、加強(qiáng)新骨形成、抑制小鼠破骨細(xì)胞的吸收功能，來改善糖尿病引起的骨破壞。FU等[31]學(xué)者同樣做了糖尿病鼠的實(shí)驗(yàn)，但是在相同的動(dòng)物模型下，他們主要研究骨流失相關(guān)酶--色氨酸羥化酶1，研究人員同時(shí)合成了幾種UA衍生物，來觀察它們的抑制效果。

4　展望

UA來源廣泛，可從多種植物中提取合成，具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗腫瘤等等多種功效，并且在用藥方面也已有多年歷史，是不可多得的中藥提取物之一。UA在骨重塑機(jī)制方面的研究還不夠完善，尤其是在骨形成方面，將是未來研究的重點(diǎn)，這將有利于實(shí)現(xiàn)UA用于同時(shí)治療多種疾病的可能，也能促進(jìn)UA在治療骨性疾病中的應(yīng)用。

[1]RaggattLJ,PartridgeNC.Cellularandmolecularmechanismsofboneremodeling[J].JournalofBiologicalChemistry,2010,285(33):25103.

[2]ManolagasSC.Birthanddeathofbonecells:basicregulatorymechanismsandimplicationsforthepathogenesisandtreatmentofosteoporosis1[J].Endocrinereviews,2000,21(2):115.

[3]LeeSU,ParkSJ,KwakHB,etal.Anabolicactivityofursolicacidinbone:Stimulatingosteoblastdifferentiationinvitroandinducingnewboneformationinvivo.Pharmacol.Res.2008,58,290.

[4]LiuJ.Oleanolicacidandursolicacid:researchperspectives[J].Journalofethnopharmacology,2005,100(1):92.

[5]ShihYH,CheinYC,WangJY,etal.Ursolicacidprotectshippocampalneuronsagainstkainate-inducedexcitotoxicityinrats[J].Neuroscienceletters,2004,362(2):136.

[6]ChungYK,HeoHJ,KimEK,etal.InhibitoryEffectofUrsolicAcidPurifiedfromOriganummajoranaL.ontheAcetylcholinesterase[J].Molecules&Cells,2001,11(2).

[7]TsaiSJ,YinMC.Antioxidativeandanti-inflammatoryprotectionofoleanolicacidandursolicacidinpc12cells[J].JournalofFoodScience,2008,73(7):H174.

[8]SomovaLO,NadarA,RammananP,etal.Cardiovascular,antihyperlipidemicandantioxidanteffectsofoleanolicandursolicacidsinexperimentalhypertension[J].Phytomedicine,2003,10(2):115.

[9]LiuJ.Pharmacologyofoleanolicacidandursolicacid[J].Journalofethnopharmacology,1995,49(2):57.

[10]ChaHJ,BaeSK,LeeHY,etal.Anti-invasiveactivityofursolicacidcorrelateswiththereducedexpressionofmatrixmetalloproteinase-9 (MMP-9)inHT1080humanfibrosarcomacells[J].Cancerresearch,1996,56(10):2281.

[11]ZhangY,KongC,ZengY,etal.UrsolicacidinducesPC‐3cellapoptosisviaactivationofJNKandinhibitionofAktpathwaysinvitro[J].Molecularcarcinogenesis,2010,49(4):374.

[12]YangL,LiuX,LuZ,etal.Ursolicacidinducesdoxorubicin-resistantHepG2celldeathviathereleaseofapoptosis-inducingfactor[J].Cancerletters,2010,298(1):128.

[13]XavierCPR,LimaCF,PretoA,etal.Luteolin,quercetinandursolicacidarepotentinhibitorsofproliferationandinducersofapoptosisinbothKRASandBRAFmutatedhumancolorectalcancercells[J].Cancerletters,2009,281(2):162.

[14]ManuKA,KuttanG.Ursolicacidinducesapoptosisbyactivatingp53andcaspase-3geneexpressionsandsuppressingNF-κBmediatedactivationofbcl-2inB16F-10melanomacells[J].Internationalimmunopharmacology,2008,8(7):974.

[15]WangJ,RenT,XiT.UrsolicacidinducesapoptosisbysuppressingtheexpressionofFoxM1inMCF-7humanbreastcancercells[J].MedicalOncology,2012,29(1):10.

[17]陶淵博,邢雅麗,方芝娟,等.生物活性物質(zhì)UA資源分布狀況研究進(jìn)展[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2012,32(1):119.

[18]張明發(fā),沈雅琴.女貞子及其活性成分抗骨質(zhì)疏松癥的研究進(jìn)展[J].藥物評(píng)價(jià)研究,2014 (6):566.

[19]ZhangH,XingWW,LiYS,etal.EffectsofatraditionalChineseherbalpreparationonosteoblastsandosteoclasts[J].Maturitas,2008,61(4):334.

[20]ChengM,WangQ,FanY,etal.AtraditionalChineseherbalpreparation,Er-Zhi-Wan,preventovariectomy-inducedosteoporosisinrats[J].Journalofethnopharmacology,2011,138(2):279.

[21]ZhengCJ,ZhaoXX,AiHW,etal.TherapeuticeffectsofstandardizedVitexnegundoseedsextractoncompleteFreund'sadjuvantinducedarthritisinrats[J].Phytomedicine,2014,21(6):838.

[22]WongM,ChanASC.Anti-osteoporosisconstituentsfromSambucuswilliamsiihance,anosteoprotectvietraditionalChinesemedicine,andtheireffectsonosteoblast-likeUMR106cellsandbreastcancerMCF-7cells[C]//Proceedingsofthe3-(rd)InternationalConferenceonNaturalProducts:NaturalProducts-aMustforHumanSurvivalABSTRACTS.2004.

[23]GuoY,LiY,XueL,etal.Salviamiltiorrhiza:AnancientChineseherbalmedicineasasourceforanti-osteoporoticdrugs[J].Journalofethnopharmacology,2014,155(3):1401.

[24]TanH,FurutaS,NagataT,etal.Inhibitoryeffectsoftheleavesofloquat(Eriobotryajaponica)onbonemineraldensitylossinovariectomizedmiceandosteoclastdifferentiation[J].Journalofagriculturalandfoodchemistry,2014,62(4):836.

[25]TanH,AshourA,KatakuraY,etal.Astructure-activityrelationshipstudyonantiosteoclastogenesiseffectoftriterpenoidsfromtheleavesofloquat(Eriobotryajaponica)[J].Phytomedicine,2015,22(4):498.

[26]LiQ,FanY,GaoZ,etal.EffectofFructusLigustriLucidionosteoblasticlikecell-lineMC3T3-E1[J].Journalofethnopharmacology,2015,170:88.

[27]SimonetWS,LaceyDL,DunstanCR,etal.Osteoprotegerin:anovelsecretedproteininvolvedintheregulationofbonedensity[J].Cell,1997,89(2):309.

[28]HofbauerLC,KuhneCA,ViereckV.TheOPG/RANKL/RANKsysteminmetabolicbonediseases[J].JournalofMusculoskeletalandNeuronalInteractions,2004,4(3):268.

[29]JiangC,XiaoF,GuX,etal.Inhibitoryeffectsofursolicacidonosteoclastogenesisandtitaniumparticle-inducedosteolysisaremediatedprimarilyviasuppressionofNF-κBsignaling[J].Biochimie,2015,111:107.

[30]YuSG,ZhangCJ,XuXE,etal.Ursolicacidderivativeamelioratesstreptozotocin-induceddiabesticbonedeleteriouseffectsinmice[J].Internationaljournalofclinicalandexperimentalpathology,2015,8(4):3681.

[31]FuHJ,ZhouYR,BaoBH,etal.Tryptophanhydroxylase1 (Tph-1)-targetedboneanabolicagentsforosteoporosis[J].Journalofmedicinalchemistry,2014,57(11):4692.

Research progress of the effects of ursolic acid on bone remodeling.

WANG Yu-zhuo,CUI Cong-cong,BAO Xing-fu,et al.

(Department of Orthodontics Jilin Provincial Key Laboratory of Tooth Development and Bone Remodeling,Jilin University,School and Hospital of Stomatology,Jilin University,Changchun 130021,China)

Thedelicatebalancebetweenboneformationbyosteoblastsandboneresorptionbyosteoclastsplaysakeyroleinboneremodeling.Ursolicacid(UA)isakindofpentacyclictriterpenecompoundsextractedfromChineseherbalmedicine.Ithasseveralfunctionsofanti-inflammatory,anti-oxidation,anti-tumorandhasalreadygotpreliminaryprogressinthefieldofboneremodelingoverrecentyears.Itshowsthefunctionsofpromotingboneformationandinhibitingboneabsorption.Itwillbetheresearchfocustoidentifythemechanism,andthiswillbehelpfultotheanabolicactionsofUAforosteoporosistreatmentandboneremodeling.

ursolicacid;boneremodeling;osteoporosis;osteoblast;osteoclast

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81470764)；吉林省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究與開發(fā)項(xiàng)目2013C025-2

胡敏教授，E-mail:humin@jlu.edu.cn

1007-4287(2016)08-1402-03

R783.5

A

王玉琢(1991-),女,吉林磐石人,碩士在讀,主要從事正畸牙根吸收與修復(fù)方面的研究。

2016-03-26)