李冬霞 陳穎穎 羅靜 陶慶文

【摘 要】 骨碎補總黃酮是從骨碎補中提取的有效成分，可以通過調(diào)節(jié)細胞因子、信號通路的表達調(diào)節(jié)軟骨細胞及成骨細胞的功能，在防治骨關(guān)節(jié)炎方面有廣闊前景。綜述基礎(chǔ)研究中骨碎補總黃酮干預(yù)骨關(guān)節(jié)炎作用機制的研究進展，展望骨碎補總黃酮治療骨關(guān)節(jié)炎的前景，為臨床治療提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 骨關(guān)節(jié)炎；骨碎補總黃酮；軟骨細胞；細胞因子；信號通路；綜述

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是一種常見的慢性關(guān)節(jié)病，以關(guān)節(jié)軟骨的變性、破壞及骨質(zhì)增生為特征，其發(fā)病機制尚不明確，目前多認為與肥胖、年齡、遺傳因素、炎癥及創(chuàng)傷等有關(guān)[1]。西醫(yī)主要以抗炎止痛、保護軟骨及外科手術(shù)治療為主，目前尚不能有效緩解患者的病痛，而中醫(yī)藥在治療OA方面有一定的療效。骨碎補總黃酮是從水龍骨科多年生蕨類植物槲蕨的根莖骨碎補中提取的有效成分，具有補腎、強骨、止痛的功效。近年來研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補總黃酮對OA有很好的預(yù)防和治療作用。

1 骨碎補總黃酮對OA的影響

1.1 對OA相關(guān)細胞因子的影響 白細胞介素-1（IL-1）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是導(dǎo)致OA滑膜炎癥的主要細胞因子。IL-1主要由白細胞產(chǎn)生，可促進多種炎性因子的分泌，是軟骨基質(zhì)降解的主要驅(qū)動因子，可促進軟骨降解酶類的合成與分泌，導(dǎo)致軟骨的損傷[2]。TNF-α主要由單核-巨噬細胞產(chǎn)生，可促進多形核細胞刺激滑膜細胞分泌前列腺素E2（PGE2），進而破壞軟骨，加速滑膜成纖維細胞樣細胞增殖，導(dǎo)致滑膜組織纖維素樣變性；IL-1、TNF-α的協(xié)同作用加速了軟骨基質(zhì)的降解[3]。一氧化氮（NO）與其他細胞因子在OA發(fā)病中協(xié)同抑制軟骨細胞增殖，促進軟骨細胞凋亡，破壞軟骨基質(zhì)，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨退變和破壞[4]?？傊?，細胞因子對軟骨的損傷起到重要的作用。周榮魁等[5]研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補總黃酮能抑制血清中IL-1β、PGE2的表達，降低關(guān)節(jié)液中NO和關(guān)節(jié)軟骨中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）的表達水平，從而減緩或抑制軟骨破壞。

缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）是調(diào)控機體無氧代謝的重要因子，其對關(guān)節(jié)軟骨細胞的增殖、凋亡有重要作用。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是調(diào)控血管生成的重要因子，對軟骨細胞的存活也有調(diào)控作用。李明等[6]研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1α與VEGF有協(xié)同作用，VEGF是HIF-1α的重要靶點，骨碎補總黃酮可能通過下調(diào)滑膜及軟骨組織/細胞中HIF-1α和VEGF的表達減輕KOA模型兔滑膜及軟骨的損傷。

1.2 對OA相關(guān)細胞通路的影響

1.2.1 Wnt/β-catenin通路 Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑不僅與骨骼發(fā)育有關(guān)，還與骨組織細胞生長、凋亡、死亡等病理生理過程相關(guān)。近年研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號通路是調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細胞（BMSCs）成骨分化的一條重要通路，Wnt/β-catenin是該通路的關(guān)鍵因子，Wnt/β-catenin信號通路對細胞的凋亡和死亡有重要作用，激活或阻斷Wnt/β-catenin信號通路能控制細胞的凋亡或死亡，Wnt信號通路的異常使骨骼系統(tǒng)代謝失衡，可導(dǎo)致OA的發(fā)生[7-8]。郭英等[9]發(fā)現(xiàn)，骨碎補總黃酮誘導(dǎo)大鼠BMSCs向成骨細胞分化過程中，Wnt/β-catenin信號通路主要參與早期分化。

1.2.2 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路 MAPK信號通路是生物體內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)之一，參與介導(dǎo)細胞生長、發(fā)育、分裂等多種生理及病理過程，與炎癥、腫瘤等多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)[10]。MAPK信號通路包含p38通路、細胞外調(diào)節(jié)激酶（ERK）通路、c-Jun氨基末端激酶（JNK）通路。眭蘊慧[11]取手術(shù)的4例OA患者膝關(guān)節(jié)軟骨、髖關(guān)節(jié)軟骨，分別作為試驗組和對照組，建立體外軟骨細胞系，發(fā)現(xiàn)OA軟骨細胞中p38、ERK、JNK呈高表達狀態(tài)，且磷酸化程度明顯高于正常對照的軟骨細胞，OA軟骨細胞中MAPK信號通路高度活化。以上表明，在OA發(fā)病過程中，破壞軟骨細胞增殖凋亡平衡及MAPK信號通路的高度活化可能是導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨破壞的重要分子機制之一。近幾年研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補總黃酮能通過激活p38信號通路、ERK通路來促進成骨細胞增殖和分化，通過抑制JNK通路減少細胞凋亡，骨碎補總黃酮促進成骨細胞增殖分化及抑制成骨細胞凋亡可能與MAPK信號通路相關(guān)[12-15]。

1.2.3 核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）通路 NF-κB參與了免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)、細胞凋亡、腫瘤發(fā)生等多種生物學(xué)發(fā)展過程。在體內(nèi)，NF-κB主要以p50和p65結(jié)合形成的異二聚體存在于細胞內(nèi)。劉劍剛等[16]用骨碎補總黃酮對血瘀模型大鼠進行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)其具有一定的活血化瘀、抑制血小板聚集的作用，并能促進微循環(huán)的血流。談冰等[17]研究發(fā)現(xiàn)，OA患者體內(nèi)存在高凝狀態(tài)，血清中p50、p65蛋白的表達水平明顯高于正常人，與細胞因子及NF-κB信號通路有關(guān)；而NF-κB信號通路異?；罨?、細胞因子失衡及免疫功能的紊亂，可能是凝血-纖溶系統(tǒng)失衡的原因之一。因此，骨碎補總黃酮改善高凝狀態(tài)的作用機制是否與NF-κB通路相關(guān)仍需進一步研究來證實。

此外，影響軟骨細胞凋亡的信號通路還有胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶（PI3K/Akt）信號通路、Fas途徑、NO途徑，而骨碎補總黃酮能否通過以上途徑調(diào)節(jié)OA軟骨細胞凋亡還有待進一步證實[18]。

1.3 對細胞功能的影響

1.3.1 對軟骨細胞功能的影響 軟骨細胞來源于未分化BMSCs，是骨及軟骨形成、骨骼生長發(fā)育的主要功能細胞。BMSCs的增殖受到損害直接影響軟骨細胞的增殖，進而影響關(guān)節(jié)功能。尚平等[19]選用家兔OA模型，培養(yǎng)OA家兔BMSCs，結(jié)果骨碎補總黃酮能明顯促進OA家兔BMSCs增殖，并能促進OA家兔BMSCs軟骨定向分化，調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨中基質(zhì)金屬蛋白酶-1（MMP-1）、MMP-3和基質(zhì)金屬蛋白酶-1組織抑制因子（TIMP-1）表達的平衡，從而起到預(yù)防、治療兔膝OA的作用[20]。

另外，在軟骨細胞凋亡機制方面，Bax和Bcl-2是與細胞凋亡有密切關(guān)系的兩個基因。兩者作用相反，Bax是促細胞凋亡基因，Bcl-2是抗細胞凋亡基因，可以延長OA軟骨細胞的壽命。國內(nèi)有研究發(fā)現(xiàn)，單味中藥骨碎補能通過調(diào)控促進細胞凋亡的Bax蛋白、抑制細胞凋亡的Bcl-2蛋白[21]、抑制凋亡執(zhí)行因子Caspase-3[22]而起到抑制軟骨細胞凋亡的作用。但骨碎補總黃酮對軟骨細胞凋亡相關(guān)基因的影響尚未被證實，以上研究為骨碎補總黃酮在抗軟骨細胞凋亡方面的研究提供了思路。

1.3.2 對成骨細胞功能的影響 軟骨下骨的病變在OA發(fā)病過程中起主要作用，而成骨細胞增殖和凋亡異常是OA軟骨下骨病變的焦點。軟骨下骨中新生成的骨細胞由BMSCs轉(zhuǎn)化而來，與凋亡的細胞成一定數(shù)量比例。成骨細胞增殖和凋亡是維持成骨細胞數(shù)目和功能穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[23]。近年來，多項研究表明，骨碎補總黃酮可促進成骨細胞的增殖和分化。舒曉春等[24]研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補總黃酮促進堿性磷酸酶分泌及礦化結(jié)節(jié)形成，從而促進BMSCs成骨分化，同時伴隨BMP-2、TGF-β1表達增加，并呈一定的時間依賴性。此外，骨碎補總黃酮能夠有效減輕去勢小鼠的骨丟失，預(yù)防去勢小鼠的骨質(zhì)疏松[25-26]。

2 討論及展望

我國遼寧、山東、江蘇、臺灣等地骨碎補資源非常豐富。骨碎補具有活血、補腎強骨、續(xù)傷止痛功效，主要治療骨痿、骨痹等關(guān)節(jié)屈伸不利或伴關(guān)節(jié)疼痛的疾病，療效顯著。實驗證明，中藥骨碎補提取物骨碎補總黃酮具有類似骨碎補的作用，對OA有治療作用。OA的發(fā)生有多種因素參與，其中，軟骨細胞的增殖受限和異常凋亡扮演著很重要的角色，而參與軟骨細胞凋亡的細胞因子和通路的表達異常是一個重要原因。因此，骨碎補總黃酮在軟骨細胞凋亡中扮演的角色需要進一步明確，其作用機制也需進一步研究。另一方面，成骨細胞的增殖和分化在OA的發(fā)生過程中也扮演著重要的角色，但目前相關(guān)研究較少，骨碎補總黃酮促進成骨分化的機制已闡明，可為臨床作指導(dǎo)。趙晉寧等[27]通過動物毒理實驗研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補總黃酮的毒性低，安全可靠，在臨床運用中具有廣闊的前景。未來還需要大樣本的基礎(chǔ)實驗及臨床試驗來進一步驗證其有效性和安全性，指導(dǎo)臨床用藥和新藥開發(fā)。

3 參考文獻

[1] LAHM A，MROSEK E，SPANK H，et al.Changes in content and synthesis of collagentypes and proteoglycans in osteoarthritis of the knee joint and comparison of quantitative analysis with photoshop based image analysis[J].Arch Orthop Trauma Surg，2010，130（4）：557-564.

[2] 劉洪彥，鄭毅.兔骨關(guān)節(jié)炎模型中Wnt/β-catenin信號通路研究[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2015，4（9）：5-8.

[3] 黃慶恩，黎金煥，文立春，等.膝骨關(guān)節(jié)炎炎性細胞因子的研究進展[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2016，5（11）：74-76，80.

[4] 茅文斌，邵增務(wù).一氧化氮與骨性關(guān)節(jié)炎研究進展[J].國際骨科學(xué)雜志，2006，27（4）：232-234.

[5] 周榮魁，陳昌紅，李賀，等.口服骨碎補總黃酮治療膝骨關(guān)節(jié)炎患者的臨床觀察[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報，2011，8（2）：77-78.

[6] 李明，李君，付昆.骨碎補總黃酮對膝骨關(guān)節(jié)炎模型兔HIF-1α和VEGF表達的影響[J].中國藥房，2018，29（18）：2484-2488.

[7] WU Q，ZHU M，ROSIER RN，et al.β-catenin，cartilage，and osteoarthritis[J].Ann N Y Acad Sci，2010，1192（1）：344-350.

[8] 蘭維婭，唐芳，馬武開，等.基于經(jīng)典Wnt/β-catein信號通路的中醫(yī)藥干預(yù)膝骨關(guān)節(jié)炎的研究述評[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2018，7（3）：66-69.

[9] 郭英，李佩芳，舒曉春，等.骨碎補總黃酮對骨髓間充質(zhì)干細胞成骨分化過程中Wnt/β-catenin信號通路的影響[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，2012，92（32）：2288-2291.

[10] 陳建勇，王聰，王娟，等.MAPK信號通路研究進展[J].中國醫(yī)藥科學(xué)，2011，1（8）：32-34.

[11] 眭蘊慧.補腎益氣活血法對人骨關(guān)節(jié)炎軟骨細胞增殖及MAPKs信號通路干預(yù)作用的研究[D].北京：北京中醫(yī)藥大學(xué)，2014.

[12] 張力，徐勃興，李杰，等.MAPK抑制劑對骨碎補總黃酮促進轉(zhuǎn)基因成肌細胞成骨分化的影響[J].中國組織工程研究，2016，20（51）：7622-7627.

[13] 鄧傳超，尹文哲，杜挺媛，等.失重下骨碎補總黃酮經(jīng)JNK通路促成骨細胞增殖研究[J].哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016，50（5）：403-406.

[14] 尹文哲，邢成亮，王建業(yè)，等.失重下骨碎補總黃酮經(jīng)ERK通路促成骨細胞增殖研究[J].中醫(yī)藥學(xué)報，2017，45（5）：45-48.

[15] 李晉玉，趙學(xué)千，孫旗，等.骨碎補總黃酮的實驗及臨床研究概況[J].中國骨質(zhì)疏松雜志，2018，24（10）：1357-1364.

[16] 劉劍剛，謝雁鳴，徐哲，等.骨碎補總黃酮的活血化瘀作用及對實驗性微循環(huán)障礙和骨質(zhì)疏松癥的影響[J].中國骨質(zhì)疏松雜志，2006，12（1）：46-49.

[17] 談冰，劉健，章平衡，等.基于NF-κB及細胞因子的變化探討骨關(guān)節(jié)炎患者高凝狀態(tài)的機制[J].免疫學(xué)雜志，2015，31（10）：882-887.

[18] 袁芳，何曉瑾，邱亦江，等.骨關(guān)節(jié)炎的軟骨細胞凋亡機制[J].實用醫(yī)學(xué)雜志，2015，31（4）：666-668.

[19] 尚平，賀憲，安耀武，等.骨碎補總黃酮對骨關(guān)節(jié)炎家兔骨髓間充質(zhì)干細胞軟骨定向分化的實驗研究[J].生物骨科材料與臨床研究，2009，6（6）：10-13.

[20] 陳昌紅，周榮魁，王宸，等.骨碎補總黃酮對兔膝骨關(guān)節(jié)炎細胞因子的影響[J].江蘇醫(yī)藥，2013，39（18）：2135-2137.

[21] 金連峰，韓煜.骨碎補對兔膝骨關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨細胞凋亡相關(guān)因子作用實驗研究[J].遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2013，15（11）：42-46.

[22] 金連峰.單味中藥骨碎補對兔膝骨關(guān)節(jié)炎軟骨細胞凋亡作用的實驗研究[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊，2013，32（7）：1699-1703.

[23] 李慶濤.骨關(guān)節(jié)炎軟骨下骨重建中成骨細胞增殖與凋亡的機制[D].廣州：南方醫(yī)科大學(xué)，2011.

[24] 舒曉春，朱丹華，魯紅云，等.骨碎補總黃酮對大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞成骨分化過程中TGF-β1、BMP-2分泌的影響[J].中華內(nèi)分泌代謝雜志，2010，26（11）：990-992.

[25] WONG KC，PANG WY，WANG XL，et al.Drynaria fortunei-derived total flavonoid fraction and isolated compounds exert oestrogen-like protective effects in bone[J].Br J Nutr，2013，110（3）：475-485.

[26] WANG X，ZHEN L，ZHANG G，et al.Osteogenic effects of flavonoid aglycones from an osteoprotective fraction of Drynaria fortune-An in vitro efficacy study[J].Phytomedicine，2011，18（10）：868-872.

[27] 趙晉寧，謝雁鳴，張文軍，等.骨碎補總黃酮急性毒性實驗[J].醫(yī)藥導(dǎo)報，2005，24（1）：12-14.

收稿日期：2018-10-14；修回日期：2018-11-14