薛瑤珺,周廣文,朱 偉,熊夢欣,譚張奎,黃詩怡,向 楠

(1. 湖北中醫(yī)藥大學,湖北 武漢 430061;2. 武漢大學公共衛(wèi)生學院,湖北 武漢 430061)

絕經后骨質疏松癥(postmenopausal osteoporosis,PMOP)是一種常見于中老年婦女群體,以骨量低、骨微結構退化、骨脆性及骨折易感性增高為特征的一種全身代謝性疾病[1]。中醫(yī)認為腎精虧虛是PMOP發(fā)病的基礎。本團隊提出,PMOP還與“痰濁”的發(fā)生密切相關,是以辨證為“腎虛痰濁”。流行病學調查分析示絕經后婦女普遍存在骨丟失以及血脂紊亂現(xiàn)象[2],現(xiàn)代醫(yī)學廣泛認識到,女性絕經后的卵巢功能下降是導致雌激素缺乏的重要因素,從而引起骨、脂代謝的微觀水平失調,而膳食、生活習慣等因素更是加重了這種情況[3]。這與團隊前期提出的腎虛痰濁也是PMOP的重要病機不謀而合:腎精、腎氣充足是人體生長發(fā)育的基礎,是維護各臟腑正常生理功能和機體生命活動的根本。當婦女因增齡出現(xiàn)腎精衰少、腎氣虧損,機體陰陽狀態(tài)失衡、臟腑代謝失調,久之則生痰濁流滯于體內,導致各種紊亂狀態(tài)。這一過程與細胞自噬功能頗為相似:自噬是機體一種高度調控的過程,當受到外界刺激時可被誘導出來,以清除細胞內的受損或過多的細胞器和細胞成分,從而保持細胞的自身穩(wěn)態(tài);若自噬功能受損則細胞無法自我修復,機體產生的多余或有害物質停留體內,進一步加重機體代謝失衡狀態(tài)[4]。筆者從自噬角度探討了腎虛痰濁型PMOP的發(fā)病情況。

1 PMOP“腎虛痰濁”的古籍源流

1.1腎虧為發(fā)病之本 PMOP屬中醫(yī)“骨痿”“骨痹”等范疇。腎藏精氣,主司人體生長發(fā)育,是謂先天之本。形體發(fā)育有賴于骨骼的發(fā)育,而精生髓存于骨中以滋骨,腎之精不足,則髓化生無源,導致骨骼脆弱,則發(fā)病為骨痿。如《素問·痿論》云:“腎主身之骨髓。”《黃帝內經·素問》云:“骨枯而髓減,發(fā)為骨痿?！蹦I精隨著機體發(fā)育不斷充盈則“天癸至”;而后又隨著增齡過程而逐漸衰減則“天癸竭”。如《素問·上古天真論》云:“女子……二七而天癸至,任脈通,太沖脈盛,月事以時下……七七,任脈虛,太沖脈衰少,天癸竭。”女子七七腎氣衰減,氣不化精,精不生髓則無以養(yǎng)骨。因此,中醫(yī)認為PMOP的發(fā)生以腎虛為本,應從腎而論。

1.2痰濁為發(fā)病之標 “痰”首載于《內經》中,被稱為“積飲”“水飲”,《金匱要略》《傷寒論》均有記載“痰飲”致病及理法方藥。腎主水,其生理功能之一是調節(jié)人體的水液代謝,如《素問·逆調論》曰:“腎者水臟,主津液”。若腎氣虧,陽不足無以蒸化水液,停而化生痰飲。痰在骨中,則“行動艱難,遍身疼痛者,痰入骨也。”(《丹溪心法》)故有“腎為生痰之源”(《時方歌括》)之說。痰濁犯腎,多表現(xiàn)為腰背強痛、關節(jié)疼痛、耳鳴耳聾、尿頻遺精等,如李梴于《醫(yī)學入門》中描述“痰聚于腎,多足膝酸軟,腰背強痛,肢節(jié)冷痹骨痛,名曰寒痰,又名虛痰”“痰在腰腎,腰間骨節(jié)卒痛”等;又如張錫純《醫(yī)學衷中參西錄》云:“腎主閉藏, 以膀胱為腑也。其閉藏之力,有時不固,比注其氣與膀胱。膀胱膨脹,不能空虛若谷,既不能吸引胃中水飲,速于下行而為小便,此痰之由來也?！蹦I痰之證,常見陰虛水沸、陽虛水泛,故治當滋陰降痰、溫陽攝痰[5]。

此外,脾主運化,輸送水谷精微至全身以榮各部組織,為后天之本。脾氣虛,運化失職,亦能化生痰邪?！拔笧樗戎！瘎t髓充,髓充則足能履也”(《儒門事親》),可見脾與骨亦密切相關?！镀⑽刚摗吩?“大抵脾胃虛弱……脾胃則下流乘腎……則骨乏無力,是為骨痿?！币虼?腎、脾二臟虛弱,化生“痰濁”有源,為骨/脂代謝紊亂的病理因素。因此,本團隊認為PMOP的中醫(yī)病因病機以腎虛為本,以痰濁為加重因素,影響骨骼-機體的骨/脂代謝平衡,進一步加重PMOP。這與現(xiàn)代醫(yī)學所提出的以雌激素下降為主,后天飲食和生活習慣為加重因素相吻合?；诖?本團隊提出“痰濁”是PMOP的加重因素之一。

2 腎虛痰濁在PMOP發(fā)病中的現(xiàn)代醫(yī)學內涵

2.1腎虛痰濁是骨髓間充質干細胞分化紊亂的微觀學機制 現(xiàn)代醫(yī)學普遍認同成骨細胞(osteoblasts,OB)和破骨細胞(osteoclasts,OC)介導的骨重建失衡是骨質疏松發(fā)生的基礎發(fā)病機制[6]。此外,科學界也提出骨髓內/外的脂質代謝紊亂亦可能是PMOP發(fā)病的重要因素:骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)向成骨和成脂方向分化對骨骼重建有直接或間接的影響[7],絕經后婦女卵巢衰退所致雌激素水平降低與髓外的機體脂代謝紊亂亦緊密相關。

BMSCs的分化過程中有多個信號通路的調控以及轉錄因子的參與:早期前成脂細胞的轉錄因子過氧化物酶體增殖劑激活受體 (peroxisome proliferators-activated receptors,PPARs)可以促進BMSCs的定向成脂分化,而由于BMSCs骨、脂分化間的競爭性轉化作用,OB分化則相對減少,這是導致骨質疏松/PMOP的重要機制[7]。中醫(yī)的“腎主骨生髓”理論,是謂腎氣充而化精,精以生髓,則骨骼百骸得以濡養(yǎng),其內涵與現(xiàn)代醫(yī)學中BMSCs向成骨分化較為相似[8]。眾多研究表明,以補腎生髓法實現(xiàn)的骨類疾病干預治療均是以靶向BMSCs及其微環(huán)境為基礎的[9-11]。

骨髓腔中不僅存在骨代謝失衡,也存在脂代謝紊亂,骨髓脂肪組織(bone marrow adipose tissue,BMAT)堆積、骨髓微循環(huán)灌注障礙在PMOP的骨髓微環(huán)境變化中發(fā)揮重要作用,骨量減少常與BMAT增多共存[7,12]。如《說文解字》中的描述“髓者,骨中脂也”。而“痰入骨中”所致骨痿、骨痹在現(xiàn)代醫(yī)學中可有以下兩方面的含義:其一,BMAT分泌的多種細胞因子、生長因子及脂肪因子可促進成脂分化,使鄰近的骨細胞的生長受到負面影響,OB的數(shù)量減少,進而刺激OC生成,導致骨重建失衡[13]。另一方面,BMAT的增多可擠壓骨小梁,壓迫其間微血管從而減少血流灌注,導致骨髓營養(yǎng)及氧的缺失,降低骨礦物質沉積,進而刺激破骨細胞OC的活性[14],從而破壞骨代謝紊亂發(fā)病。研究發(fā)現(xiàn),補腎益髓方可靶向調節(jié)BMSCs功能,恢復其異常分化狀態(tài),從而有效緩解實驗小鼠的骨質流失和脂肪沉積[15],也進一步證實了腎虛、痰濁與BMSCs分化失衡之間的密切聯(lián)系。

2.2痰濁是髓內/外脂代謝紊亂的病理產物 如前文所述,“痰濁”可能是PMOP發(fā)生的重要因素之一,作為病理產物可與脂代謝紊亂互相影響。現(xiàn)代研究表明,“痰濁”體質內可能會出現(xiàn)脂質代謝改變,進而引起或加重疾病的發(fā)生[16]。其中,PMOP的發(fā)生還可能與髓外脂質代謝狀態(tài)相關,如血脂水平、肝臟脂質水平、體成分及體重等因素,進而與骨重建過程建立聯(lián)系。

2.2.1血脂水平 脂代謝紊亂綜合征主要表現(xiàn)為血清總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)增高,高密度脂蛋白(HDL-C)降低以及低密度脂蛋白(LDL-C)升高[17]。與其他證型相比較,痰濁阻遏型的血清樣本中能檢測到更高的TG脂蛋白殘粒含量,提示了現(xiàn)代醫(yī)學所說的TG水平可能與中醫(yī)學“痰濁”概念相關[18]。此外,亦有研究證實:高血脂與骨質流失的發(fā)生率在絕經后明顯增加且往往同時存在[3];骨、脂代謝在遺傳基因上也具有一定程度的相關性[19];圍絕經期抗骨質疏松藥物可以調節(jié)血脂,降脂藥物同樣對圍絕經期骨質流失具有改善作用[2]。

2.2.2肝臟脂質水平 肝臟是機體脂質代謝的重要器官,TG在肝臟合成后儲存于脂滴中,隨后在多種脂肪酶的參與下水解[20]。當體內的脂質含量超過了機體正常所需時,過剩的脂肪會在肝臟沉積,從而導致肝功能受損[21]。中醫(yī)認為肝失疏瀉,痰濁停留于肝是非酒精性脂肪肝(NAFLD)的關鍵所在,而腎氣之盛衰為其根本,若腎陽氣化不足,則加重痰濁濕滯[22]。研究表明,NAFLD與骨質疏松癥顯著相關:NAFLD患者與骨質疏松患者的骨密度無明顯差異,且與既往骨質疏松病史顯著相關[23];二者均有胰島素抵抗、慢性炎癥、生活習慣和缺乏維生素D等共同致病因素;治療上,絕經后婦女采用的雌激素替代療法也被發(fā)現(xiàn)有益于肝臟及骨骼[24]。

2.2.3體成分及體重 脂肪組織99%都由白色脂肪(white adipocytes tissue,WAT)構成,其功能為儲存能量和釋放脂肪酸,一旦脂肪累積超出細胞的儲存能力,就會在肝臟、肌肉和骨骼中出現(xiàn)異位脂肪儲存現(xiàn)象[25],也因此引起肥胖等相關疾病?！兜は畏ㄐ囊分袑Α胺拾兹硕嗵禎瘛痹M行明確描述,認為“痰”即為肥胖的病機。鞠大宏等[26]實驗表明,在建立去卵巢骨質疏松大鼠模型后,動物體型明顯肥胖,鏡下觀察到較多的脂肪細胞和退化的骨微結構等,說明了PMOP模型可存在脂代謝異常。這與本文認為“痰濁”是PMOP的重要致病因素也相符。

Tchernof等[27]表示雌激素水平能夠影響WAT:嚙齒動物在摘除卵巢后WAT會增加,但用雌激素治療后則會減少。同樣的,婦女絕經后的WAT含量也有一定的提高,但在雌激素療法后會有所降低。體重95%由肌肉與脂肪組成,健康的脂肪組織可通過合成雌激素、分泌脂肪因子調節(jié)骨代謝過程,以維持骨量;此外,由于脂肪對人體的承重作用,較高的體重可在一定程度上避免骨質疏松及脆性骨折[28]。然而絕經前后女性的體重增長通常是肌肉組織含量的減少和脂肪組織的過量堆積所致,該情況下的體重數(shù)即使較高或無明顯改變,但由于脂肪比例較高,也引起了骨骼中的脂肪堆積,一定程度上妨礙了正常的骨代謝。因此,脂肪及骨骼肌的水平變化是影響骨代謝的重要因素,脂肪含量的非正常變化可能是引起PMOP脆性骨折發(fā)生的原因之一。

3 自噬介導骨/脂代謝影響PMOP發(fā)病

自噬是一種細胞特有的自我保護機制,它依賴于溶酶體途徑來實現(xiàn)自身成分的降解,是一種細胞“自我消化”的代謝過程[29]。作為機體的高度調控過程,自噬在受到外界刺激時可被誘導出來以清除細胞內損傷或多余的細胞器及胞成分,維持細胞自穩(wěn)態(tài)[4,30]。此時大量游離的膜結構(即自噬前體)脫落于胞漿中形成雙層膜結構[31],隨后在自噬相關基因(Autophagy associatd gene,Atg)蛋白的協(xié)助下形成自噬溶酶體,降解內膜及內含物使其被再次循環(huán)利用[32-33]。

3.1自噬活性降低誘發(fā)骨代謝失衡 研究發(fā)現(xiàn)自噬對BMSCs抗腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)誘導的細胞凋亡有保護作用,增強BMSCs的自噬能力可以提高細胞在炎癥環(huán)境中的存活[32];而多項研究表明,PMOP存在微炎癥狀態(tài)的持續(xù)激活[34],這與課題組的前期研究一致,即與假手術組相比,PMOP模型大鼠骨組織白細胞介素6(IL-6)、TNF-α的表達顯著增加,呈現(xiàn)微炎癥狀態(tài)[35]。因此,雌激素缺乏引發(fā)的自噬降低及微炎癥狀態(tài)下,BMSCs活性亦有所降低。且自噬水平的變化調控著BMSCs的定向分化。細胞培養(yǎng)證實雌激素缺乏時,抑制LC3、Beclin1表達,使得骨組織的BMSCs自噬活性下降,骨生成減少;自噬可通過AMPK/Akt/mTOR信號通路調節(jié)BMSCs向成骨細胞分化[36],亦能通過促進雷帕霉素以阻斷mTOR信號轉導,從而抑制BMSCs向脂肪細胞分化[37]。Qi等[38]通過敲低Atg5和Beclin1在小鼠骨細胞中的表達,發(fā)現(xiàn)BMSCs的自噬水平顯著降低,成骨分化顯著減少,但脂滴生成明顯增多。這也證實了提高BMSCs自噬水平能促進成骨細胞的分化,并抑制成脂細胞的分化[39-40]。 可見,自噬活性降低,BMSCs活性降低,且成骨分化能力減弱,骨形成減少,且同時可伴有成脂分化能力增強。

3.2自噬活性降低,脂代謝紊亂 BMAT的生成受到AMPK/mTOR/ULK1信號通路介導的自噬的影響。隨著自噬活性降低,BMAT數(shù)量急劇增加,占據(jù)了骨髓空間,從而導致骨小梁的數(shù)量、體積相應減少;同時,BMAT對骨小梁間微血管造成了壓迫,造成了血流循環(huán)不足、骨營養(yǎng)不良現(xiàn)象。此時會減少骨礦物質的沉積,并激發(fā)OC的活性[39]。因此,自噬活性下降,BMAT增多,骨量減少,OC活性增強,促進PMOP的發(fā)生和發(fā)展。

細胞線粒體在脂解過程中產生TG,而TG在氧化過程中可以釋放游離脂肪酸(free fatty acids,FFA)[40],而FFA可被肝細胞吸收并轉換成TG與TC一同儲存在LD中,隨后LD中的TG又被水解產生FFA,經酯化后再次存儲于TG中,當TG表達上調。TC和TG可被自噬體吸收并轉移到溶酶體降解,此時FFA和細胞內的脂質儲存水平受到影響,又可繼續(xù)影響TC和TG水平[41]?？梢?充分誘導自噬促進脂質合成與分解。而自噬功能缺乏則導致機體脂代謝紊亂,可表現(xiàn)為血脂異常升高、內臟脂肪堆積等,進一步表現(xiàn)為骨骼內脂質異常沉積,影響骨微結構。實驗研究表明,若抑制肝細胞自噬表達,則血脂水平明顯升高[42]。Singh等[41]特異性地敲除小鼠Atg7后發(fā)現(xiàn)血清TG含量顯著上升。該實驗還發(fā)現(xiàn),高脂飲食可顯著降低小鼠肝臟的自噬水平。

自噬參與機體脂肪組織的合成與分解[43],對脂肪有著雙向調節(jié)作用:一方面,脂肪細胞通過激活自噬和線粒體自噬促進自身的溶解[44];另一方面,自噬能夠促進脂質的合成,維持脂質代謝的相對穩(wěn)定,而線粒體的自噬則可抑制白色脂肪棕色化[41,45]。自噬功能減弱,對脂肪細胞代謝調節(jié)降低,脂代謝失衡,導致異位(如內臟、骨骼)脂肪沉積現(xiàn)象。研究表明內臟脂肪組織定量結果可與骨密度(BMD)以及骨骼質量負相關[7]。因此,自噬活性降低,異位脂肪堆積過多,機體的脂代謝過程紊亂,對骨代謝的協(xié)同保護作用減弱,加重PMOP的發(fā)展。

4 自噬是影響PMOP“腎虛痰濁”發(fā)病的微觀機制之一

中醫(yī)認為,自噬的病理生理機制與中醫(yī)氣虛、痰濁血瘀的病機聯(lián)系密切。自噬是氣化功能的微觀體現(xiàn),是基于機體的致病正邪性質做出相應調節(jié)與平衡的方式:如自噬過度活躍使代謝降解過度,則與機體陽盛或陰偏衰所致的代謝偏亢一致。自噬水平不足使得代謝低下產物堆積,則與機體陽偏衰或陰盛所致的代謝偏衰一致。自噬的過度活躍與不足均可引起病變[46]。氣化過程中的升降失常以及陰化和陽化的太過或不及亦可導致“腎虛”“痰濁”的病理狀態(tài),加重骨/脂代謝環(huán)境紊亂,影響自噬功能的充分誘導。此外,現(xiàn)代與傳統(tǒng)醫(yī)學達成一致,即“痰濁”是自噬失活導致的代謝功能不足,病理產物在體內堆積的結果[47]:腎臟的氣化功能隨增齡而衰退,機體及五臟六腑功能不足,細胞自噬功能下降,則脂質代謝過程中損壞、衰老的細胞器和發(fā)生錯誤的蛋白質等代謝產物在體內堆積,等同于中醫(yī)的“痰濁內生”[48]。脂質在骨骼和機體中過度堆積,加速體內骨、脂代謝紊亂,影響骨骼微環(huán)境,最終造成了PMOP腎虛痰濁的病機。

根據(jù)中醫(yī)學陰陽及氣化理論,中醫(yī)藥能夠糾正這種太過或不及,平衡陰陽狀態(tài),即抑制或促進自噬水平,從而達到防治疾病的目的。維持一定的自噬水平能通過溶酶體途徑保證“痰邪”等物質能被及時清除。補腎化痰的中藥對自噬有一定作用:補腎通絡方可通過降低自噬相關基因的表達來抑制OC的分化,對斑馬魚骨質疏松癥模型起到明顯改善作用[49];遠志提取物能抑制mTOR和p70s6k活化以增強自噬,促進多余代謝產物的清除[50],但目前僅證實了這種作用與改善阿爾茲海默癥有關。綜上所述,筆者認為改善自噬活性調控骨/脂代謝是中醫(yī)藥防治PMOP以及糾正“腎虛痰濁”狀態(tài)的新方法,且這種方法可能與化痰作用有關。見圖1。

圖1 自噬的中醫(yī)內涵及與PMOP腎虛痰濁病機的關系

5 治療與展望

現(xiàn)代醫(yī)學治療PMOP多以激素替代療法、抗骨吸收和促骨形成的西藥為主,但尚無理想的治療方案。中醫(yī)普遍認為PMOP本病在“腎虛”,但其辨證分型尚未統(tǒng)一,臨床治療多以“補腎益肝”為主[51]。由此可見,目前中西醫(yī)治療均未找到理想的干預措施,研究該病確切的發(fā)病機制及相關因素至關重要。

基于PMOP的臨床特點、骨/脂代謝失衡與痰濁之間的關系,課題組認為腎虛痰濁可致PMOP,治療在補腎的原則上還應從“痰”論治[52]。因此,導師向楠教授結合《本草綱目》補骨脂丸與《丹溪心法》黃瓜蔞丸,自擬補腎化痰方作為臨床治療腎虛痰濁型PMOP的基本方藥。本團隊前期證明了補腎化痰方具有調控成骨/成脂分化、改善骨重建失衡以及調節(jié)脂代謝紊亂的作用[52-54],但此類作用是否能通過調控自噬來實現(xiàn)需要進一步的實驗研究。此外,目前較少有基礎研究證實化痰類中藥可以通過影響自噬來干預PMOP,故課題團隊以自噬為靶點開展理論和基礎研究,旨在為補腎化痰方干預髓內/外脂代謝治療PMOP提供確切依據(jù)。

綜上,女性絕經期雌激素水平降低引起骨骼重建失衡和髓內/外脂質代謝紊亂,而后天飲食及生活習慣成為加重因素,骨、脂代謝失調互為影響,從而導致或者加劇PMOP發(fā)病。這種骨/脂代謝異常可能是“腎虛痰濁”在現(xiàn)代醫(yī)學PMOP發(fā)病內涵中的體現(xiàn)。雌激素水平下降導致的自噬功能受損可能是PMOP發(fā)生的重要微觀機制,它可以調控相關信號通路,從而加劇骨質流失和脂質代謝紊亂,進一步加速病情發(fā)展。以自噬為靶向性調節(jié)是否能有效緩解腎虛痰濁的機體狀態(tài),以達到改善或治療PMOP的目的,是本團隊的關注重點之一,其研究結果將為中醫(yī)藥治療PMOP提供新的理論依據(jù)和思路方法。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。