李澤鋒 黃文鋒 胡洲映 蘇暢怡

1.廣州中醫(yī)藥大學(xué) ,廣東 廣州 510006

2. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬湛江市第一中醫(yī)醫(yī)院,廣東 湛江 524000

骨質(zhì)疏松癥是多種原因引起的骨代謝失衡、骨密度下降、骨脆性增加、骨折風(fēng)險(xiǎn)增加的疾病[1]。人類約在30歲時(shí)達(dá)到骨量峰值[2],超過30歲后由于激素水平及氧化應(yīng)激等各種原因,骨代謝逐漸發(fā)展為負(fù)平衡狀態(tài),Ⅰ型膠原蛋白纖維含量減少,與非膠原纖維之間的形成的三螺旋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也隨之減弱,骨骼的彈性及硬度下降,不能有效緩解外界的緩沖力[3],因此容易發(fā)生骨質(zhì)疏松并增加骨折發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。處于輕度骨量低下狀態(tài)的患者往往缺乏骨質(zhì)疏松癥的特征性表現(xiàn),但隨著骨量進(jìn)一步丟失,腰背及四肢可出現(xiàn)酸痛不適(超過12%)并增加因受壓或沖擊等因素造成骨折(超過30%)的風(fēng)險(xiǎn)[4]。根據(jù)第七次人口普查統(tǒng)計(jì)[5],65歲以上中國人的OP發(fā)病率高達(dá)32%,嚴(yán)重影響著老年人的身體健康。作為維持骨代謝正平衡的重要角色,成骨細(xì)胞的分化及功能的表達(dá)與能量代謝密切相關(guān)[5]。中醫(yī)認(rèn)為元?dú)庥赡I精所化生[7],主導(dǎo)人的生長發(fā)育、激發(fā)代謝等生命活動,而線粒體作為ATP的主要產(chǎn)生場所則是能量代謝的主要部位。由此看來,元?dú)馀c線粒體在促進(jìn)能量代謝的功能上趨于一致,因此通過維持腎精充盛,保證元?dú)獾牡靡曰蔷S持線粒體能量代謝功能、從而降低骨質(zhì)疏松癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的重要途徑。津液、痰濁無不由水而成,而水為腎所主,當(dāng)腎精虧虛,腎的功能隨之受損時(shí)將導(dǎo)致水運(yùn)失常而生“腎痰”[8]。氧化應(yīng)激是線粒體功能損傷的重要原因,而作為氧化應(yīng)激發(fā)生的重要影響因素,氧化自由基的生成和致病特點(diǎn)與中醫(yī)所謂“痰邪”存在許多共同點(diǎn)。故筆者認(rèn)為通過補(bǔ)益腎精提升腎臟運(yùn)化水液的功能來減少“腎痰”的產(chǎn)生是降低機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)、恢復(fù)線粒體功能的重要途徑,亦是補(bǔ)腎法治療骨質(zhì)疏松癥的重要機(jī)制。

1 腎-線粒體-骨骼理論探討

1.1 腎-骨相關(guān)

中醫(yī)早在戰(zhàn)國時(shí)期就已經(jīng)有對骨質(zhì)疏松癥相關(guān)表現(xiàn)的記載?！罢煞虬藲q,腎氣實(shí),發(fā)長齒更……四八,筋骨隆盛,肌肉壯滿……八八,天癸竭,精少,腎臟衰,形體皆極則齒發(fā)去”,可見《內(nèi)經(jīng)·上古天真論》已經(jīng)從腎精盈虧方面論述了人一生的骨骼代謝規(guī)律。中醫(yī)關(guān)于骨質(zhì)疏松癥的稱謂有“骨痿”“骨痹”“骨枯”“骨極”等,其中《三因極一病證方論》曰:“病者腎熱,腰脊不舉,骨枯而髓減,其色黑而齒槁,名曰骨痿”,可見陳無極更青睞于骨痿一名,而徐桂琴等[9]亦認(rèn)為骨痿的描述更符合骨質(zhì)疏松癥的病情演變及病理改變?！夺t(yī)學(xué)正傳》曰“腎氣盛則壽延,腎氣衰則壽夭”,腎氣漸虧是人體衰老的主要原因,絕經(jīng)后、老年發(fā)生骨痿多因衰老腎精不足,骨髓空虛所致。《素問·逆調(diào)論》曰:“腎者,水也,則生于骨。腎不生,則髓不能滿,故寒甚至骨也?！敝嗅t(yī)認(rèn)為腎藏精主骨,骨骼能否強(qiáng)勁依賴腎精是否充盛,骨髓生化之源為腎精,腎精充足則髓滿,骨得髓養(yǎng)才能保持強(qiáng)健,而腎精隨著機(jī)體的不斷衰老而逐漸虧虛,腎精不足則無以生髓而致骨痿。再者,腎精化生腎氣,腎氣再分陰陽,骨作為人體架構(gòu)的重要有形物質(zhì),其形態(tài)的維持有賴于腎陰的滋養(yǎng),而腎陰等精微物質(zhì)運(yùn)輸至骨骼的動力則由腎陽提供,正如《黃帝內(nèi)徑素問校釋》曰:“陽的運(yùn)動,可以化生清氣和能量;陰的凝聚,可以構(gòu)成有形的物質(zhì)”,腎陰腎陽源于腎精,互根互用,共同維持著骨骼的健康[10]。

1.2 氧化應(yīng)激-線粒體-骨

線粒體是細(xì)胞有氧呼吸及三磷酸腺苷(ATP)產(chǎn)生的主要場所,人類日?；顒又兴枘芰康?5%皆出自于此。人體各類細(xì)胞的生成、凋亡及各種通路的表達(dá)亦有賴于線粒體功能的正常表達(dá)[11],其中成骨細(xì)胞作為主導(dǎo)骨形成的細(xì)胞,其分化及功能的正常表達(dá)需要ATP的生成和能量代謝的共同參與[5]。Komarova SV等[12]學(xué)者發(fā)現(xiàn)成熟的成骨細(xì)胞中ATP的生成量高于為成熟的成骨細(xì)胞,而Miyazaki T等[13]學(xué)者發(fā)現(xiàn)成熟的破骨細(xì)胞中ATP水平低于未成熟的破骨細(xì)胞。由此看來增加ATP的生成和調(diào)節(jié)能量代謝不僅能促進(jìn)成骨細(xì)胞分化,還能抑制破骨細(xì)胞主導(dǎo)的骨吸收的發(fā)生,從而達(dá)到增加骨密度的目的。因此作為ATP生成和能量代謝的主要部位,線粒體的功能受損必定會影響骨代謝而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)生。

氧化應(yīng)激是機(jī)體的過度氧化反應(yīng)和抗氧化能力不足造成的應(yīng)激狀態(tài),對人體而言,一定程度的氧化是非常必要的,因?yàn)檫m度的氧化不僅是生命活動所需能量的重要來源,還能刺激機(jī)體損傷進(jìn)行修復(fù)。而當(dāng)氧化作用和抗氧化能力失去平衡并以氧化作用占優(yōu)勢時(shí),將導(dǎo)致機(jī)體因炎性浸潤和蛋白酶分泌增加而發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng),而氧化應(yīng)激反應(yīng)通常與人體衰老和各種疾病導(dǎo)致活性氧(ROS)過多產(chǎn)生有關(guān)。顧超等學(xué)者發(fā)現(xiàn)[14],氧化應(yīng)激導(dǎo)致骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)的線粒體功能受損是成骨細(xì)胞分化能力下降的重要原因。

線粒體DNA(mtDNA)是線粒體的遺傳物質(zhì),主要通過復(fù)制和轉(zhuǎn)錄維持線粒體正常的功能,其位于核外的特點(diǎn)導(dǎo)致其缺乏相應(yīng)的保護(hù),且其自我修復(fù)能力較差,而誘導(dǎo)氧化應(yīng)激發(fā)生的活性氧(ROS)主要來源于線粒體,故容易因氧化應(yīng)激損傷而發(fā)生退行性病變[15],使復(fù)制和轉(zhuǎn)錄功能失常,進(jìn)一步導(dǎo)致線粒體功能下降。Wnt/β-catenin信號通路是線粒體途徑相關(guān)的經(jīng)典骨代謝通路,主要通過減少β-catenin的磷酸化作用來促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖與分化以增加骨量[16];ERK5通路是與成骨細(xì)胞凋亡密切相關(guān)的通路,當(dāng)該通路激活時(shí),活化的ERK會進(jìn)入細(xì)胞核引起B(yǎng)ad磷酸化以抑制其進(jìn)入線粒體從而減少caspase-3蛋白酶的活化,進(jìn)而減少TNF-α誘導(dǎo)的成骨細(xì)胞凋亡[17];NF-κB是與成骨細(xì)胞凋亡發(fā)生相關(guān)的又一信號通路,在IL-6等相關(guān)炎癥因子的刺激下,IκB因過度降解而與NF-κB的結(jié)合減少,NF-κB的活性增強(qiáng),導(dǎo)致BcL-2的表達(dá)下調(diào),最終引起成骨細(xì)胞凋亡[18]。由此看來,各信號通路通過不同的作用途徑共同影響著骨密度的增減。研究發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激和炎癥因子介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)所誘導(dǎo)的成骨細(xì)胞分化受抑制及過量凋亡是骨質(zhì)疏松發(fā)生的重要原因[19-20],其主要機(jī)制與ROS誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損害線粒體的呼吸鏈導(dǎo)致線粒體功能下降[21]、Wnt/β-catenin及ERK5等信號通路表達(dá)受抑制和NF-κB等信號通路的表達(dá)增加[22]有關(guān)。

雌激素具有一定的抗氧化應(yīng)激作用,Muthusami S等[23]通過建立去卵巢大鼠模型來模擬絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的研究發(fā)現(xiàn),卵巢切除后大鼠的超氧化物歧化酶(SOD)活性降低且過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)生成增多,股骨則表現(xiàn)出脂質(zhì)過氧化程度加強(qiáng),這進(jìn)一步證明了過度的氧化應(yīng)激與骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病存在密不可分聯(lián)系。線粒體是ROS的主要攻擊目標(biāo),所以線粒體極容易因過度的氧化應(yīng)激而引起相關(guān)功能下降,因此調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激水平,恢復(fù)線粒體的正常功能是防治骨質(zhì)疏松癥等代謝性疾病的重要靶標(biāo)[24]。維生素E是一種主要分布在線粒體中的抗氧化物質(zhì),它可以通過清除氧化自由基等方式減少線粒體的氧化損傷并促進(jìn)已損傷的線粒體的修復(fù),恢復(fù)線粒體的功能,進(jìn)而對骨組織的結(jié)構(gòu)和功能起到一定的保護(hù)作用[25]。

綜上所述,筆者認(rèn)為調(diào)節(jié)線粒體的氧化應(yīng)激水平、恢復(fù)線粒體的正常功能、促進(jìn)ATP的生成和能量代謝以及調(diào)節(jié)相關(guān)信號通路的表達(dá)是防治骨質(zhì)疏松癥的重要途徑。

1.3 腎-線粒體-骨

元?dú)鉃橄忍熘畾?于人體的作用主要有推動生長發(fā)育、溫煦周身、激發(fā)代謝等。腎為先天之本,人體之元?dú)饨猿鲇诖薣7]。正如張景岳所云“精化為氣,謂元?dú)庥删病?腎精不足,元?dú)鉄o以化生,必將影響人體的能量代謝進(jìn)程,各項(xiàng)生命活動進(jìn)行的推動力不足,進(jìn)而引起各種疾病的發(fā)生。線粒體是產(chǎn)生ATP的主要場所,主管能量代謝,并通過Wnt/β-catenin等相關(guān)信號通路調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、凋亡,維持人體正常生命活動的進(jìn)行,是細(xì)胞生命及活動的調(diào)控中心[26]。mtDNA是線粒體的遺傳物質(zhì),其通過復(fù)制和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)線粒體功能以維持線粒體正常能量代謝的功能與元?dú)馔苿由L發(fā)育、溫煦周身、激發(fā)代謝等功能相似,而且mtDNA中的遺傳信息與腎主先天而藏先天之精相符合[27],故筆者認(rèn)為腎精充盛與否是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中線粒體功能及相關(guān)信號通路表達(dá)是否正常的重要影響因素。

隨著衰老的不斷進(jìn)行,人體的抗氧化能力逐漸下降,清除氧化自由基的能力不足,自由基在體內(nèi)蓄積將導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生,而中醫(yī)認(rèn)為“百病多由痰作祟”,隨著人體的衰老,臟腑功能逐漸下降,津液運(yùn)行不暢,聚而成痰繼而引發(fā)各種疾病,由此可見,氧化自由基與中醫(yī)所謂之痰濁的生成和對機(jī)體的影響相類似[8]?！毒霸廊珪ぬ碉嫛吩? “五臟之病,雖俱能生痰,然無不由乎脾腎。蓋脾主濕,濕動則為痰; 腎主水,水泛亦為痰,故痰之化無不在脾,而痰之本無不在腎?！苯蛞狠敳家蕾囉谄饨∵\(yùn),津液輸布失常則易聚而成痰,故脾為生痰之源,然腎主水,人體的水液的潴留、分布、代謝皆為腎所主管,而津液痰濁無不由水而成,故清代醫(yī)家張錫純提出“痰之本在腎”的理論。由上可得,線粒體的氧化應(yīng)激損傷與衰老腎虛導(dǎo)致“腎痰”的產(chǎn)生密切相關(guān)。易曄等[28]通過建造相關(guān)腎臟損傷大鼠模型發(fā)現(xiàn),缺血再灌注后大鼠的腎臟功能及線粒體抗氧化應(yīng)激能力均有所下降,主要表現(xiàn)為Scr、BUN、MDA的水平升高以及SOD的水平降低,這進(jìn)一步驗(yàn)證了“腎痰”的產(chǎn)生與腎臟功能虛弱的相關(guān)性。8-羥基脫氧尿苷酸(8-OHdG)是ROS攻擊mtDNA時(shí)產(chǎn)生的一種與DNA氧化損傷有關(guān)的產(chǎn)物,而線粒體NADH脫氫酶亞單位2基因(ND2)是評判mtDNA損傷的重要指標(biāo)。張葆鑫等[29-30]發(fā)現(xiàn),腎陽虛相關(guān)的骨質(zhì)疏松患者的骨密度與8-OHdG有明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系,而腎陰虛相關(guān)的骨質(zhì)疏松患者的與ND2反應(yīng)有關(guān)的mtDNA拷貝數(shù)較常人降低,這進(jìn)一步證明腎精虧虛所致骨質(zhì)疏松的發(fā)生與氧化應(yīng)激導(dǎo)致的線粒體功能異常相關(guān)。

2 補(bǔ)腎-調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激-骨骼

腎精充盛是腎臟保持健康的重要前提。腎氣由腎精化生,當(dāng)腎精虧虛時(shí),腎氣化生不足,將致水液無以蒸騰氣化,津液無以輸布,聚而成痰,百病由生。而腎與骨的關(guān)系極為密切,故“腎痰”的產(chǎn)生極易影響骨代謝而導(dǎo)致骨痿的發(fā)生。因此筆者認(rèn)為通過對腎臟的補(bǔ)益,提升腎臟功能以促進(jìn)水液代謝,減少“腎痰”的生成是骨痿治療的關(guān)鍵。徐志平等發(fā)現(xiàn)[31],慢性腎衰竭(GRF)患者體內(nèi)的抗氧化能力下降,氧化還原反應(yīng)失去原有的平衡會引起ROS的過量產(chǎn)生進(jìn)而引發(fā)機(jī)體的氧化應(yīng)激,氧化應(yīng)激不僅會損傷線粒體的功能、抑制Wnt/β-catenin及ERK5等相關(guān)信號通路的表達(dá)和增加NF-κB等信號通路的表達(dá)導(dǎo)致成骨細(xì)胞分化功能下降和凋亡的增加,還會刺激破骨細(xì)胞增值和分化,而破骨細(xì)胞的活動會導(dǎo)致更多的ROS產(chǎn)生并由此形成惡性循環(huán),最終導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生。

《素問·痿論》曰: “腎氣熱,則腰脊不舉,骨枯而髓減,發(fā)為骨痿?！庇纱丝闯龉丘舻陌l(fā)病主要腎虛髓不足有關(guān)。故歷代醫(yī)家大都認(rèn)為骨痿應(yīng)從補(bǔ)益腎精論治。腎精化生腎氣,腎氣再分陰陽,無論是腎陰還是腎陽,歸根到底皆出于腎精。六味地黃丸出自北宋錢乙的《小兒藥證直訣》,是益精填髓的經(jīng)典方劑。相關(guān)研究[32]表明,六味地黃丸可以改善經(jīng)H2O2氧化損傷后的間充質(zhì)干細(xì)胞的老化狀態(tài),進(jìn)而促進(jìn)其增殖并抑制其凋亡。桂附地黃丸是溫補(bǔ)腎陽的經(jīng)典方劑,胡博等發(fā)現(xiàn)[33],桂附地黃丸作用于去卵巢的OP小鼠能顯著增加其SOD活性并降低MDA水平,同時(shí)降低IL-6水平以改善氧化應(yīng)激狀態(tài),從而減少成骨細(xì)胞凋亡。

由此看來,無論是腎陰虛還是腎陽虛都與機(jī)體處于高水平氧化應(yīng)激狀態(tài)存在密切聯(lián)系,而調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激是中醫(yī)補(bǔ)腎法治療骨痿的重要機(jī)制之一。

3 小結(jié)

氧化應(yīng)激與骨質(zhì)疏松癥發(fā)生的關(guān)系較為復(fù)雜,目前認(rèn)為可能與氧化自由基的蓄積導(dǎo)致線粒體能量代謝的功能損傷及Wnt/β-catenin等相關(guān)通路表達(dá)失常有關(guān)。腎精對維持骨骼健康至關(guān)重要,只有腎精充盛才能化氣而行津,無至津液輸布失常而壅聚成“腎痰”,減少氧化應(yīng)激對線粒體的損傷,從而減少骨質(zhì)疏松癥發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。因此中醫(yī)通過補(bǔ)益腎精進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體的津液代謝,減少“腎痰”的產(chǎn)生,從而減少線粒體因氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生損傷,維持線粒體正常能量代謝和調(diào)節(jié)相關(guān)信號通路表達(dá)可能是補(bǔ)腎法治療骨痿的重要作用通路,具有一定的研究前景。