李冬霞 陈颖颖 罗静 陶庆文
【摘 要】 骨碎补总黄酮是从骨碎补中提取的有效成分，可以通过调节细胞因子、信号通路的表达调节软骨细胞及成骨细胞的功能，在防治骨关节炎方面有广阔前景。综述基础研究中骨碎补总黄酮干预骨关节炎作用机制的研究进展，展望骨碎补总黄酮治疗骨关节炎的前景，为临床治疗提供依据。
【关键词】 骨关节炎；骨碎补总黄酮；软骨细胞；细胞因子；信号通路；综述
骨关节炎（osteoarthritis，OA）是一种常见的慢性关节病，以关节软骨的变性、破坏及骨质增生为特征，其发病机制尚不明确，目前多认为与肥胖、年龄、遗传因素、炎症及创伤等有关[1]。西医主要以抗炎止痛、保护软骨及外科手术治疗为主，目前尚不能有效缓解患者的病痛，而中医药在治疗OA方面有一定的疗效。骨碎补总黄酮是从水龙骨科多年生蕨类植物槲蕨的根茎骨碎补中提取的有效成分，具有补肾、强骨、止痛的功效。近年来研究发现，骨碎补总黄酮对OA有很好的预防和治疗作用。
1 骨碎补总黄酮对OA的影响
1.1 对OA相关细胞因子的影响 白细胞介素-1（IL-1）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是导致OA滑膜炎症的主要细胞因子。IL-1主要由白细胞产生，可促进多种炎性因子的分泌，是软骨基质降解的主要驱动因子，可促进软骨降解酶类的合成与分泌，导致软骨的损伤[2]。TNF-α主要由单核-巨噬细胞产生，可促进多形核细胞刺激滑膜细胞分泌前列腺素E2（PGE2），进而破坏软骨，加速滑膜成纤维细胞样细胞增殖，导致滑膜组织纤维素样变性；IL-1、TNF-α的协同作用加速了软骨基质的降解[3]。一氧化氮（NO）与其他细胞因子在OA发病中协同抑制软骨细胞增殖，促进软骨细胞凋亡，破坏软骨基质，导致关节软骨退变和破坏[4]。总之，细胞因子对软骨的损伤起到重要的作用。周荣魁等[5]研究发现，骨碎补总黄酮能抑制血清中IL-1β、PGE2的表达，降低关节液中NO和关节软骨中诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的表达水平，从而减缓或抑制软骨破坏。
缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）是调控机体无氧代谢的重要因子，其对关节软骨细胞的增殖、凋亡有重要作用。血管内皮生长因子（VEGF）是调控血管生成的重要因子，对软骨细胞的存活也有调控作用。李明等[6]研究发现，HIF-1α与VEGF有协同作用，VEGF是HIF-1α的重要靶点，骨碎补总黄酮可能通过下调滑膜及软骨组织/细胞中HIF-1α和VEGF的表达减轻KOA模型兔滑膜及软骨的损伤。
1.2 对OA相关细胞通路的影响
1.2.1 Wnt/β-catenin通路 Wnt信号转导途径不仅与骨骼发育有关，还与骨组织细胞生长、凋亡、死亡等病理生理过程相关。近年研究发现，Wnt/β-catenin信号通路是调控骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化的一条重要通路，Wnt/β-catenin是该通路的关键因子，Wnt/β-catenin信号通路对细胞的凋亡和死亡有重要作用，激活或阻断Wnt/β-catenin信号通路能控制细胞的凋亡或死亡，Wnt信号通路的异常使骨骼系统代谢失衡，可导致OA的发生[7-8]。郭英等[9]发现，骨碎补总黄酮诱导大鼠BMSCs向成骨细胞分化过程中，Wnt/β-catenin信号通路主要参与早期分化。
1.2.2 丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路 MAPK信号通路是生物体内重要的信号转导系统之一，参与介导细胞生长、发育、分裂等多种生理及病理过程，与炎症、肿瘤等多种疾病的发生密切相关[10]。MAPK信号通路包含p38通路、细胞外调节激酶（ERK）通路、c-Jun氨基末端激酶（JNK）通路。眭蕴慧[11]取手术的4例OA患者膝关节软骨、髋关节软骨，分别作为试验组和对照组，建立体外软骨细胞系，发现OA软骨细胞中p38、ERK、JNK呈高表达状态，且磷酸化程度明显高于正常对照的软骨细胞，OA软骨细胞中MAPK信号通路高度活化。以上表明，在OA发病过程中，破坏软骨细胞增殖凋亡平衡及MAPK信号通路的高度活化可能是导致关节软骨破坏的重要分子机制之一。近几年研究发现，骨碎补总黄酮能通过激活p38信号通路、ERK通路来促进成骨细胞增殖和分化，通过抑制JNK通路减少细胞凋亡，骨碎补总黄酮促进成骨细胞增殖分化及抑制成骨细胞凋亡可能与MAPK信号通路相关[12-15]。
1.2.3 核转录因子-κB（NF-κB）通路 NF-κB参与了免疫反应、炎症反应、细胞凋亡、肿瘤发生等多种生物学发展过程。在体内，NF-κB主要以p50和p65结合形成的异二聚体存在于细胞内。刘剑刚等[16]用骨碎补总黄酮对血瘀模型大鼠进行干预，发现其具有一定的活血化瘀、抑制血小板聚集的作用，并能促进微循环的血流。谈冰等[17]研究发现，OA患者体内存在高凝状态，血清中p50、p65蛋白的表达水平明显高于正常人，与细胞因子及NF-κB信号通路有关；而NF-κB信号通路异常活化、细胞因子失衡及免疫功能的紊乱，可能是凝血-纤溶系统失衡的原因之一。因此，骨碎补总黄酮改善高凝状态的作用机制是否与NF-κB通路相关仍需进一步研究来证实。
此外，影响软骨细胞凋亡的信号通路还有胞内磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶（PI3K/Akt）信号通路、Fas途径、NO途径，而骨碎补总黄酮能否通过以上途径调节OA软骨细胞凋亡还有待进一步证实[18]。
1.3 对细胞功能的影响
1.3.1 对软骨细胞功能的影响 软骨细胞来源于未分化BMSCs，是骨及软骨形成、骨骼生长发育的主要功能细胞。BMSCs的增殖受到损害直接影响软骨细胞的增殖，进而影响关节功能。尚平等[19]选用家兔OA模型，培养OA家兔BMSCs，结果骨碎补总黄酮能明显促进OA家兔BMSCs增殖，并能促进OA家兔BMSCs软骨定向分化，调节关节软骨中基質金属蛋白酶-1（MMP-1）、MMP-3和基质金属蛋白酶-1组织抑制因子（TIMP-1）表达的平衡，从而起到预防、治疗兔膝OA的作用[20]。
另外，在软骨细胞凋亡机制方面，Bax和Bcl-2是与细胞凋亡有密切关系的两个基因。两者作用相反，Bax是促细胞凋亡基因，Bcl-2是抗细胞凋亡基因，可以延长OA软骨细胞的寿命。国内有研究发现，单味中药骨碎补能通过调控促进细胞凋亡的Bax蛋白、抑制细胞凋亡的Bcl-2蛋白[21]、抑制凋亡执行因子Caspase-3[22]而起到抑制软骨细胞凋亡的作用。但骨碎补总黄酮对软骨细胞凋亡相关基因的影响尚未被证实，以上研究为骨碎补总黄酮在抗软骨细胞凋亡方面的研究提供了思路。
1.3.2 对成骨细胞功能的影响 软骨下骨的病变在OA发病过程中起主要作用，而成骨细胞增殖和凋亡异常是OA软骨下骨病变的焦点。软骨下骨中新生成的骨细胞由BMSCs转化而来，与凋亡的细胞成一定数量比例。成骨细胞增殖和凋亡是维持成骨细胞数目和功能稳定的关键环节[23]。近年来，多项研究表明，骨碎补总黄酮可促进成骨细胞的增殖和分化。舒晓春等[24]研究发现，骨碎补总黄酮促进碱性磷酸酶分泌及矿化结节形成，从而促进BMSCs成骨分化，同时伴随BMP-2、TGF-β1表达增加，并呈一定的时间依赖性。此外，骨碎补总黄酮能够有效减轻去势小鼠的骨丢失，预防去势小鼠的骨质疏松[25-26]。
2 讨论及展望
我国辽宁、山东、江苏、台湾等地骨碎补资源非常丰富。骨碎补具有活血、补肾强骨、续伤止痛功效，主要治疗骨痿、骨痹等关节屈伸不利或伴关节疼痛的疾病，疗效显著。实验证明，中药骨碎补提取物骨碎补总黄酮具有类似骨碎补的作用，对OA有治疗作用。OA的发生有多种因素参与，其中，软骨细胞的增殖受限和异常凋亡扮演着很重要的角色，而参与软骨细胞凋亡的细胞因子和通路的表达异常是一个重要原因。因此，骨碎补总黄酮在软骨细胞凋亡中扮演的角色需要进一步明确，其作用机制也需进一步研究。另一方面，成骨细胞的增殖和分化在OA的发生过程中也扮演着重要的角色，但目前相关研究较少，骨碎补总黄酮促进成骨分化的机制已阐明，可为临床作指导。赵晋宁等[27]通过动物毒理实验研究发现，骨碎补总黄酮的毒性低，安全可靠，在临床运用中具有广阔的前景。未来还需要大样本的基础实验及临床试验来进一步验证其有效性和安全性，指导临床用药和新药开发。
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收稿日期：2018-10-14；修回日期：2018-11-14
