淫羊藿苷治疗骨质疏松症的研究进展

朱元超 秦浩添 刘 苏 陈奕孝 张 耕 廖 帅 翁 鉴 于 斐 曾 晖*

（1.遵义医科大学研究生院，贵州 遵义，563000；2.北京大学深圳医院骨关节科，广东 深圳，518036）

骨质疏松症（osteoporosis，OP）是以全身骨量降低、骨组织微观结构破坏、骨脆性增加为特点的代谢性骨病，在中老年人群中有较高的发病率。流行病学调查显示，全球目前OP患者大约有2 亿[1]。吸烟史、骨折家族史、年龄>65 岁、过低及过高的BMI 是该病的主要致病因素。OP 早期缺乏特异性临床表现，绝大多数患者因低能量创伤发生脆性骨折而引起重视，随着OP 病情加重，发生脆性骨折的概率明显增加[2]。临床上治疗OP 常用双膦酸盐、甲状旁腺激素源性药物、地舒单抗以及激素替代等，但这些药物因存在不良反应及治疗费用过高，使得临床应用受限[3-4]。寻找安全、高效的方式治疗OP 迫在眉睫。中草药是我国传统药物，其中部分药物因不良反应小、治疗效果确切、容易获得而使用广泛，这为选择该类药物治疗骨科疾病带来了方便。

中药淫羊藿又名仙灵脾、刚前，最早记载可溯源到《神农本草经》，该中药在多种疾病中广泛应用。淫羊藿苷（icariin，ICA）是淫羊藿的最主要成分，是一种8-异戊烯基黄酮醇苷类化合物，分子式为C33H40O15，相对分子质量为676.67。ICA在骨科领域如周围神经损伤修复、骨软骨缺损修复、炎症治疗、OP 治疗中受到越来越多的关注。既往研究证实，淫羊藿苷能促进骨髓来源的间充质干细胞增殖及成骨分化、加速骨折愈合并促进新生骨产生，因而成为骨科领域的研究热点，受到越来越多关注[5]。淫羊藿苷的具体作用机制逐渐被人们发现，但有待于进一步研究阐述。本文对淫羊藿苷治疗OP的作用及可能机制作一综述。

1 淫羊藿苷对成骨标志物的影响

1.1 ICA 通过碱性磷酸酶对成骨的影响

碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）是一种成骨细胞分泌的结合蛋白，在增殖期成骨细胞（osteoblasts，OB）膜上高表达，是成骨细胞早期分化和成熟的特异性标志物。傅淑平等[6]研究证实，淫羊藿苷在骨髓间充质干细胞（Bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）向成骨细胞分化过程中能提高细胞内ALP 的活性与表达。LIANG W 等[7]研究发现，ICA 在通过BMP-2/Smad4 信号通路上调ALP 的同时，进一步促进骨形成、抑制骨吸收，对成骨作用明显。LI M 等[8]也认为，ICA 可以通过Wnt/β-catenin 信号通路促进成骨细胞增殖、增强ALP 活性，提高激素缺乏性骨质疏松大鼠的骨密度值。YANG J 等[9]把ICA 载入透明质酸/胶原水凝胶中，发现该材料在动物体内能够通过提高ALP 活性，增加水凝胶局部的矿化结节产生，从而促进骨软骨区域的缺损修复。SUN X等[10]使用含有ICA 的生物靶向纳米载药颗粒给药治疗OP 动物模型的实验中也观察到，在从纳米颗粒中缓慢释放的ICA作用下，动物体内ALP 的表达升高，促进了骨质疏松的治疗。SONG Y 等[11]将ICA 负载于钛合金植入物表面，发现其能上调ALP 活性从而加速骨再生。ALP 作为成骨的早期标志物，在ICA 的作用下活性升高，并且其mRNA 及蛋白表达上调，从而说明ALP 在ICA 的作用下促进成骨细胞增殖、BMSCs 成骨分化方面效果显著。

1.2 ICA 通过RUNX2 对成骨的影响

RUNX2 是RUNT 转录因子家族中的一员，可调控间充质干细胞分化为成骨细胞，是重要的成骨标志物。目前的研究已知ICA 可通过BMP-2 与RUNX2 相关途径增强成骨细胞增殖[12]，其还可使RUNX2 的表达水平明显提高，在促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞增殖分化的同时提高间充质干细胞迁移能力[13]。同时，有研究证实，ICA 可抑制氧化应激反应，从而促进成骨细胞增殖及逆转铁超载引起的RUNX2 下调，防治因铁超载引起的机体骨量减少[14]。SUN J B 等[15]发现，淫羊藿苷可以减弱过氧化氢对MC3T3-E1 细胞的负性作用，并且可以通过Wnt/β-catenin 信号通路提高细胞中RUNX2 蛋白的表达，促进细胞的成骨能力。在医用生物材料的应用及动物实验方面，CHOI S 等[16]发现，将携载淫羊藿苷的纳米生物材料作用于MC3T3 细胞中，在淫羊藿苷的持续作用下，细胞中RUNX2 的表达上调，增强了MC3T3 细胞的成骨能力。ZHAO R 等[17]在一项探究ICA 对骨质疏松大鼠成骨效果的实验中发现，淫羊藿苷可通过ER/Akt/β-catenin 信号通路上调RUNX2 的表达，从而促进骨形成。从以上实验结果可以得出，ICA 能在细胞层面以及动物层面有效上调成骨标志物RUNX2 的表达，增强成骨分化及骨形成的能力。

1.3 ICA 通过BMP-2 对成骨的影响

骨形态发生蛋白（BMP）是TGF-β 超家族中的一员，与骨形成密切相关。在BMP 的众多亚型中，BMP-2，4，5，6，7，9 亚型已经被研究证实具有成骨活性，并可通过相关信号通路或细胞增殖分化调控成骨。其中BMP-2 亚型被公认为是具有最强成骨活性的，甚至可以诱导异位成骨。其中，Smad 蛋白可把TGF-β 信号从细胞表面受体转导至细胞核。YANG Y 等[18]发现淫羊藿苷可通过TGF-β1/Smads 通路增加BMP-2 的表达，进而促进骨形成、抑制骨吸收。HUANG Z 等[19]将淫羊藿苷作用于BMSCs 中发现，淫羊藿苷可以通过增加骨髓间充质干细胞中BMAL1-BMP2 信号转导从而上调BMP-2 的表达，促进BMSCs 的成骨分化。LI M 等[20]构建了一种负载ICA 的新型骨生物材料支架，发现该支架具有明显促成骨作用，这一现象是通过BMP/Smad 信号通路完成的。当在仿生磷酸钙（BioCaP）骨替代物中负载ICA 与BMP 修复大鼠骨缺损时，BioCap + ICA + BMP-2 组的修复效果明显好于ICA 与BMP-2 的单独作用组[21]。LIAN F 等[22]研究发现，ICA 可上调BMP-2 和 miR-21-5p 的表达水平，减弱钛颗粒对成骨分化和基质矿化抑制作用，有利于成骨。通过以上细胞和动物层面的研究分析，可以从侧面证实ICA 在成骨分化、骨形成方面的有效作用，并且能够明确ICA 可通过调控BMP-2 的表达增强骨形成能力。

2 ICA 对分子信号通路的影响

随着分子生物学的发展，人们对疾病的认识及药物作用机制的了解更加深入，特别是OP 领域。从信号通路角度阐述OP 发生发展，可为临床治疗OP 提供新靶点，Wnt/β-catenin、OPG/RANK/RANKL 信号通路在其中起重要作用。

2.1 ICA 通过Wnt/β-catenin 信号通路影响骨代谢

Nusse 等 于1982 年 首 次 发 现Wnt 信 号 通 路。Wnt/β-catenin 信号通路与内环境稳态维持、器官发育、多系统疾病发生密切相关，与骨骼的生理病理状态联系紧密。该通路中的因子在进化过程中高度保守，截至目前，主要发现4 条主要通路，包括经典Wnt/β-catenin 信号通路、平面细胞极性（PCP）通路、Wnt/Ca2+信号通路，此外还有Wnt5a 等非经典Wnt 信号通路。WANG Y 等[23]发现，适宜浓度的ICA 可通过Wnt/βcatenin 信号通路促进成骨细胞增殖。同时，ICA也可通过Wnt/β-catenin 信号通路促进MC3T3-E1 细胞的增殖分化[24]。在ICA 的作用下，骨髓间充质干细胞中Wnt1 表达明显增加，成骨分化能力加强[25]。ICA 也可通过增加TAZ的表达促进BMSCs 成骨分化，Erα-Wnt/β-catenin 信号通路参与其中[26]。与熟知的正向调控作用相反，ICA 可通过Wnt/β-catenin/ERα 轴抑制硬化蛋白表达，促进BMSCs 成骨[27]。HU J 等[28]发现，Wnt/β-catenin 信号通路抑制剂DKK1 可以抑制ICA 对DEC1（DEC1 过表达可以促进成骨活性）表达的促进作用。ICA 对脂肪组织也有作用，其可通过Wnt/β-catenin 信号通路促进人BMSCs 的成骨分化并抑制脂肪生成[29]。XIE Y 等[30]把ICA 添加入羟基磷灰石/藻酸盐为主体的多孔复合支架中，发现在骨修复过程中，该支架使Wnt 通路相关基因上调，骨再生修复效果明显好于未加入ICA 组。而且，SUN K 等[31]发现，ICA 可以激活Wnt 途径对骨组织起保护作用，尤其在预防铅过量引起的骨损伤方面。ZHANG X Y 等[32]研究表明，ICA 通过Wnt/β-catenin 增加BMP-2、骨钙素等相关成骨标志物的表达，加快患者骨折的愈合速度。以上研究表明，ICA 在骨形成、骨分化方面具有重要作用，并认为ICA 可能通过Wnt/β-catenin 信号通路参与成骨过程。

2.2 ICA 通过OPG/RANK/RANKL 信号通路调节骨代谢

骨保护素（OPG）最早是Simonet 等在1997 年发现命名的，又被称为破骨细胞抑制因子。OPG/RANK/RANKL 是调节骨代谢的经典通道之一，其中成骨细胞（osteoblast，OB）表面的RANKL 与破骨细胞（osteoclast，OC）表面的RANK 相结合，可促进破骨细胞分化成熟。而且RANK 与RANKL 相互结合的早期破骨细胞便已率先启动分化程序。OPG 正是通过与RANK 竞争性结合RANKL，减少破骨细胞产生。XIE L等[33]发现，使用不同浓度的ICA 作用于hFOB1.19，当ICA 浓度为30 mg/mL 时，细胞中OPG mRNA 表达量最高；将ICA 和BMP-2 分别作用于兔下颌骨骨缺损模型中，在作用8 周时发现二者的修复效果相当。HE J 等[34]通过悬吊大鼠建立废用性骨量丢失的骨质疏松动物模型，发现淫羊藿苷可以恢复由微重力引起的OPG/RANKL 等基因下调，延缓骨量丢失。QI S 等[35]用ICA 治疗糖尿病大鼠后发现，大鼠血清及骨组织中OPG/RANKL 比值明显提升，说明ICA 可能对糖尿病人群的骨形成起促进作用，减少其因疾病所致的骨丢失。SUN L J 等[36]认为50 ng/mL ICA 是促进人成骨细胞增殖分化的最佳作用浓度，而且这一现象是通过上调OPG/RANKL 的表达来实现的。当用600 mg/kg 的淫羊藿苷治疗双侧卵巢切除后的骨折大鼠时，研究人员发现淫羊藿苷可以通过OPG/RANKL 信号通路促进骨质疏松大鼠的骨折愈合[37]。也有学者利用PharmMapper 预测ICA 治疗骨质疏松症的潜在作用靶点，发现淫羊藿苷可以上调RANKL/OPG 在骨质疏松大鼠模型中的表达[38]。由此，本文认为ICA 可通过OPG/RANK/RANKL 信号通路在细胞水平促进成骨分化，在动物水平增加骨形成、加速骨修复，进一步佐证了ICA 在OP 治疗领域所起到的有利作用。

3 小结与展望

OP 是骨科医生面临的棘手疾病，尽管目前治疗OP 的方法较多，但效果有限。中草药是我国的瑰宝，ICA 作为治疗骨科疾病的药物使用有悠久的历史，其在OP 治疗中的作用也得到了验证。在细胞层面，ICA 能促进成骨细胞、MC3T3-E1细胞的增殖以及BMSCs 的增殖、成骨分化；在动物层面，ICA能促进骨形成、骨修复及骨愈合；这些过程中Wnt/β-catenin、OPG/RANK/RANKL 信号通路起到重要作用。目前ICA 治疗OP 的具体分子机制仍不明确，在分子生物学层面进一步研究ICA 的药理作用，可为ICA 在临床应用中奠定坚实的基础，进而将有助于临床更好地治疗OP，从而造福患者。