沈曉峰，梁國強(qiáng)

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬蘇州市中醫(yī)醫(yī)院 骨傷科，江蘇 蘇州 215003； 2.蘇州市吳門醫(yī)派研究院，江蘇 蘇州 215009)

淫羊藿苷(Icariin，ICA)，別名淫羊藿甙，是一種黃酮苷類化合物，主要存在于小檗科淫羊藿屬植物中，通常為小檗科植物淫羊藿(EpimediumbrevicornuMaxim.)、箭葉淫羊藿(EpimediumsagittatumMaxim.)、柔毛淫羊藿(EpimediumpubescensMaxim.)、巫山淫羊藿(EpimediumwushanenseT.S.Ying)、或朝鮮淫羊藿(EpimediumkoreanumNakai)的干燥莖葉提取物。現(xiàn)代藥理學(xué)研究證明，其具有補(bǔ)腎壯陽、促進(jìn)骨生長、抗抑郁、防治肥胖癥、調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、防治心血管疾病等多種生物活性[1-6]，近年國內(nèi)外關(guān)于ICA在促成骨作用及機(jī)制方面的研究報道[7-10]可謂是汗牛充棟。由此該文主要對ICA近年來對促成骨主要相關(guān)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Bone marrow stromal cells，BMSCs)、成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞作用機(jī)制的研究現(xiàn)狀作一簡述，以挖掘其潛在的防病、治病價值靶點，并進(jìn)一步指導(dǎo)臨床應(yīng)用和引導(dǎo)實驗研究。

1ICA的吸收分布簡況

ICA，化學(xué)結(jié)構(gòu)屬于8-異戊烯基黃酮醇苷類化合物，分子式為C33H40O15，分子量為676.662。一般性狀呈淡黃色針狀結(jié)晶粉末，溶于乙醇、乙酸乙酯，難溶于水，不溶于醚、苯、氯仿，與三氯化鐵反應(yīng)呈綠色，鹽酸鎂粉反應(yīng)呈橙紅色。人體內(nèi)關(guān)于ICA吸收代謝的研究報道鮮少，但是關(guān)于實驗動物大鼠或小鼠的相關(guān)報道可以參考。葉麗卡等[11]研究發(fā)現(xiàn)灌胃ICA在大鼠體內(nèi)吸收快且消除迅速，分布廣泛，存在代謝飽和現(xiàn)象。尾靜脈注射淫羊藿苷藥物2 h后，在肺部血漿中的含量多，心、肝、腎次之，脾和腦中最少，初步證明ICA可通過血腦屏障進(jìn)入腦組織。鄒節(jié)明等[12]通過同位素追蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)灌胃ICA于小鼠48 h后發(fā)現(xiàn)腎上腺中含量較高，提示腎上腺可能是其最敏感的靶器官。劉玉萍等[13]研究發(fā)現(xiàn)ICA經(jīng)大鼠腸灌流生成了 2種代謝產(chǎn)物，經(jīng)鑒定代謝產(chǎn)物分別為寶藿苷I和淫羊藿次苷 I，而且在不同骨質(zhì)疏松大鼠模型中的吸收較正常大鼠低。另亦有研究[14]報道ICA在腸道環(huán)境中吸收前依次水解成淫羊藿次苷Ⅱ和淫羊藿素。王安斌等[15]利用CaCO3納米微球技術(shù)結(jié)合ICA，通過檢測證明了其可以不被水解進(jìn)入血液循環(huán)。何思良等[16]研究發(fā)現(xiàn)，制備的微球/ICA、水凝膠/ICA、水凝膠/微球/ICA三種載ICA體系，并通過檢測證明ICA成功的復(fù)合到緩釋體系中，具有穩(wěn)定藥效和整體或局部多途徑給藥而發(fā)揮作用。

2ICA對促成骨主要細(xì)胞作用

2.1 BMSCs

BMSCs是來源于中胚層不同于造血干細(xì)胞的一類多成體干細(xì)胞，其可分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞以及肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等多種細(xì)胞。機(jī)體增加和維持骨量的細(xì)胞來源主要為 BMSCs分化成的成骨細(xì)胞[17]。從科研角度講BMSCs比較容易獲得，體外擴(kuò)增后仍無免疫原性，應(yīng)用 BMSCs進(jìn)行自體的移植實驗和治療時幾乎不受倫理學(xué)限制。Feng Jiao等[18]研究了不同濃度ICA對體外培養(yǎng)新西蘭兔子 BMSCs成骨性分化的影響，發(fā)現(xiàn)ICA濃度為10 mol/L時促進(jìn) BMSCs的成骨性分化最強(qiáng)，此外體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)ICA通過MAPK信號通路誘導(dǎo)肌動蛋白應(yīng)力纖維的形成。無獨(dú)有偶，李磊等[19]研究亦發(fā)現(xiàn)ICA促進(jìn)兔BMSCs增殖及誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞。另有鄧宇等[20]以SD大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞為對象，研究發(fā)現(xiàn)ICA促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，并通過上調(diào)的 Hesl、Runx2mRNA表達(dá)以及增加Notch信號通路的Noth1、CBF1、Jagged-1蛋白表達(dá)來實現(xiàn)。吳曦等[21]研究發(fā)現(xiàn)在ICA介導(dǎo)的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化過程中，Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2、成骨特異性轉(zhuǎn)錄因子、堿性磷酸酶、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2和血小板衍生因子A多肽的表達(dá)升高可能是ICA促進(jìn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞骨向分化的重要作用機(jī)制之一，最佳促人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞骨向分化濃度為1×10-6mol/L。Sheng等[22]研究了ICA對BMSCs增殖、成骨和成脂能力的影響，發(fā)現(xiàn)ICA可以增強(qiáng)堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)的活性和骨鈣素的表達(dá)，促進(jìn) BMSCs向成骨細(xì)胞分化。同時淫羊藿苷降低脂蛋白脂酶以及脂肪細(xì)胞脂肪酸結(jié)合蛋白的表達(dá)量，脂滴的數(shù)目也明顯減少，抑制 BMSCs向脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)化。以上研究結(jié)果均提示ICA可作為一種BMSCs分化為成骨細(xì)胞的誘導(dǎo)劑，亦支持了ICA聯(lián)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療骨缺損等相關(guān)疾病具有潛在價值。但是值得重點注意的是BMSCs的遷移特性對其治療疾病的影響，尤其關(guān)注微環(huán)境對其的影響，主要是關(guān)注從促進(jìn)BMSCs的遷移因素(衍生因子、外界微環(huán)境、腫瘤微環(huán)境、外源轉(zhuǎn)染基因和藥物)和抑制 BMSCs的遷移因素(細(xì)胞功能和趨化因子)兩大方面考慮[23]，其次由于BMSCs獨(dú)特的生物學(xué)特性，具有多能干細(xì)胞分化的潛能，結(jié)合ICA與其相關(guān)的研究現(xiàn)狀，其在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用必然值得期待[24]。

2.2 成骨細(xì)胞

正常的骨代謝包括骨形成和骨吸收兩個過程，依賴于成骨-破骨系統(tǒng)的穩(wěn)定而使骨骼保持動態(tài)平衡。其中成骨細(xì)胞在骨形成的過程中起著重要的作用。隨著ICA在治療骨骼系統(tǒng)疾病方面廣泛的應(yīng)用，學(xué)者們也開始更深入探究ICA對成骨細(xì)胞的影響。殷曉雪等[25]研究發(fā)現(xiàn)ICA在5～10 μg/mL劑量范圍內(nèi)對成骨細(xì)胞增殖沒有影響，40 μg/mL時對成骨細(xì)胞增殖有一定的抑制作用，而濃度為20 μg/mL時能夠顯著促進(jìn)人成骨細(xì)胞的增殖和分化，并使BMP-2 mRNA的表達(dá)量明顯提高。謝利娜等[26]研究發(fā)現(xiàn)ICA 30 μg/mL濃度促進(jìn)體外培養(yǎng)成骨細(xì)胞增殖，可能通過促進(jìn)BMP-2、OPG蛋白表達(dá)和上調(diào)BMP-2、OPG、ALP mRNA的表達(dá)介導(dǎo)完成。先前亦有不同學(xué)者對ICA對成骨細(xì)胞的作用持不同的意見，如陳克明等[27]和劉素彩等[28]研究報道，認(rèn)為ICA對成骨細(xì)胞的增殖并無明顯作用。雖然關(guān)于ICA對成骨細(xì)胞的增殖存在異議，但是對于ICA促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化研究結(jié)果已經(jīng)達(dá)成了共識，認(rèn)為ICA可促進(jìn)未定型和定型成骨細(xì)胞經(jīng)過趨化、分裂、分化而成骨[29-32]。

2.3 軟骨細(xì)胞

趙曉燕[33]研究發(fā)現(xiàn)ICA可以顯著減少體外培養(yǎng)人骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞分泌的IL-1β和細(xì)胞中MMP-1、MMP-3、MMP-13的表達(dá)水平而促進(jìn)增殖及抑制其過度凋亡。劉益杰等[34]的研究表明ICA能影響軟骨細(xì)胞基質(zhì)微環(huán)境，促進(jìn)軟骨細(xì)胞表型基因表達(dá)，抑制 MMP13 mRNA表達(dá)，進(jìn)而拮抗 IL-1β誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞退變。李安琪等[35]研究發(fā)現(xiàn)，ICA可以通過抑制 MMP-13、ADAMTS-5的表達(dá)，促進(jìn)炎癥軟骨細(xì)胞 collagen-II和 aggrecan的表達(dá)，從而維持軟骨細(xì)胞表型和促進(jìn)基質(zhì)代謝。張君濤等[36]成功制備了淫羊藿苷與透明質(zhì)酸結(jié)合物，該結(jié)合物可提高膝關(guān)節(jié)軟骨缺損兔軟骨組織Ⅱ型膠原表達(dá)并發(fā)揮軟骨保護(hù)作用。Luo Y等[37]報道ICA可以改善骨關(guān)節(jié)炎小鼠軟骨的變性并促進(jìn)其分化，可能通過上調(diào)甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白(parathyroid hormone-related protein，PHrP)表達(dá)和下調(diào)印度豪豬(Indian hedgehog，Ihh)蛋白表達(dá)來實現(xiàn)。由此可見淫羊藿苷能促進(jìn)軟骨細(xì)胞分化增殖及抑制過度凋亡，而且能夠?qū)ζ浔硇瓦M(jìn)行維持和構(gòu)建，增加細(xì)胞外基質(zhì)的生成，加強(qiáng)對細(xì)胞代謝的相關(guān)蛋白調(diào)節(jié)，有效發(fā)揮軟骨保護(hù)作用。

3結(jié)語

近年來，隨著人們生活節(jié)奏的加快，飲食結(jié)構(gòu)不合理和休息運(yùn)動的不規(guī)律、服用激素類藥物等問題不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨關(guān)節(jié)炎、股骨頭壞死等骨骼系統(tǒng)疾病發(fā)病率呈逐年上升趨勢，致殘率極高，是民眾廣泛關(guān)注的問題[38]。ICA的骨代謝調(diào)控作用主要表現(xiàn)為促進(jìn)骨形成和抑制骨吸收，在促進(jìn)成骨時，可經(jīng)相關(guān)成骨信號通路誘導(dǎo)干細(xì)胞成骨分化，并且能提高成骨細(xì)胞的活性，增加骨強(qiáng)度，提高骨質(zhì)量。當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者對 ICA成骨作用機(jī)制和臨床應(yīng)用的探究已積累了一定的成果，但存在ICA在體內(nèi)的有效活性成分結(jié)構(gòu)不明確等諸多研究阻礙性的問題，主要是由于ICA常以口服途徑給藥，經(jīng)腸道細(xì)菌分解后產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，致使 ICA發(fā)揮作用的形式不確定，很難研究其具體的作用機(jī)制。近年來，有研究將 ICA成骨作用與口腔種植或骨傷愈合材料相結(jié)合，在種植體表面或骨傷愈合材料中加載 ICA，使其促進(jìn)周圍形成新骨。尤其在體內(nèi)外實驗中，有學(xué)者[39]應(yīng)用高分子材料成功構(gòu)建了 ICA緩釋系統(tǒng)，以維持藥物有效濃度，取得了顯著效果，由此推斷其有望為臨床骨科提供一種綠色環(huán)保的治療手段。