中药保护软骨细胞研究进展

李　琼　秦　思　张小鸿　徐先祥

(华侨大学生物医学学院，福建　泉州　362021)

中药保护软骨细胞研究进展

李琼秦思张小鸿徐先祥

(华侨大学生物医学学院，福建泉州362021)

〔关键词〕中药;软骨细胞;保护作用

正常关节软骨是由软骨细胞和细胞外基质组成，其中软骨细胞是一种多功能细胞，能合成和分泌基质，是成熟软骨组织内唯一的细胞类型，它在软骨损伤及重塑过程中起到维持内环境稳定的作用。越来越多的证据表明软骨细胞的凋亡与骨关节炎(OA)的发生发展密切相关，因此保护软骨细胞对软骨相关疾病的防治具有重要意义〔1〕。OA是中老年人常见多发的关节病，属于中医学“骨痹”、“痹证”范畴，目前西医以非甾体类药物消炎止痛为主，西药治疗OA等疾病主要通过抗炎等方式，较少涉及对软骨细胞损伤的保护，而中医药治疗疗效确切，不良反应少，近年来大量实验研究表明，中药及其有效成分及复方对软骨细胞损伤相关疾病的防治有重要价值〔2〕，本文对中药保护软骨细胞作用研究进展作一综述。

1单味中药对软骨细胞的保护作用

1.1黄芪过氧化氢(H2O2)可引起体外软骨细胞过氧化损伤，2%黄芪具有提高超氧化物歧化酶(SOD)的活性，抑制氧自由基对软骨细胞及基质损害作用，促进软骨细胞的合成代谢及软骨细胞增殖〔3〕。

1.2当归当归注射液是中药当归水煮醇沉后提取的水溶性成分，它可清除氧自由基、抗氧化，可促进巨噬细胞能力，提高免疫功能，还具有改善末梢神经和微循环等功能〔4〕。一定浓度的当归注射液能较好地升高血浆与关节液的SOD活性，降低丙二醛(MDA)水平，抑制基质金属蛋白酶(MMP)-1与凋亡蛋白(Bax)的表达而增强MMP抑制剂(TIMP)-1与B细胞淋巴瘤(Bcl)-2蛋白的表达，促进Bcl-2/Bax比率失调的恢复，从而抑制软骨细胞凋亡〔5〕。

1.3丹参丹参及其水溶性有效成分具有保护软骨细胞、抑制凋亡或防止关节软骨退变等作用。丹参可以拮抗H2O2、维甲酸、肿瘤坏死因子(TNF)-α等诱导的软骨细胞凋亡，并促进软骨细胞蛋白多糖合成，提高耐缺氧能力，促进软骨细胞合成代谢，促进软骨细胞增殖〔6，7〕。其主要水溶性活性成分丹酚酸B还有促进软骨细胞外基质合成的作用，减少软骨细胞分解代谢，抗氧化，故对软骨细胞增殖能力有保护作用〔8〕。

1.4红花羟基红花黄色素(HSY)A为红花主要水溶性活血化瘀有效成分，HSYA通过拮抗白细胞介素(IL)-1β诱导的Bax表达升高，Bcl-2表达降低的作用来抑制软骨细胞凋亡，研究〔9〕证明最佳浓度为5～10 mol/L。而红花黄色素和红花红色素是红花抗氧化作用的有效成分，通过直接消除自由基、抑制超氧自由基引起的膜脂质过氧化反应和自由基反应等多种机制拮抗自由基对软骨细胞的损害〔10，11〕。

1.5麦冬麦冬皂苷是麦冬的主要成分之一，研究〔12〕证实，浓度为1×102μmol/L的麦冬皂苷在原代培养第2～5天内可促进软骨细胞增殖，说明在适宜浓度下，麦冬皂苷可能促进体外软骨细胞的脱氧核糖核酸(DNA)合成；麦冬皂苷可对抗H2O2对软骨细胞膜的直接损害作用，减少自由基生成，恢复SOD活性，提高软骨细胞的生长率。

1.6骨碎补骨碎补可刺激软骨细胞代偿性增生，明显促进关节软骨细胞增殖，提高SOD活性，降低一氧化氮合酶(NOS)活性，减少TNF-α对软骨细胞的损伤。骨碎补可通过抑制凋亡执行因子半胱氨酸蛋白酶(Caspase)-3而起到抑制软骨细胞凋亡的作用〔13〕。

1.7马钱子马钱子对硝普钠(SNP)和全反式维甲酸(ATRA)诱导的软骨细胞早期凋亡有抑制作用，而对TNF-α诱导的软骨细胞晚期凋亡无抑制作用。马钱子的有效成分马钱子碱能明显促进兔软骨细胞增殖〔14〕。

1.8威灵仙威灵仙能促进软骨细胞的增殖和对转化生长因子(TGF)-β1 mRNA的表达，从而对软骨细胞产生促增殖、分化作用〔15〕。并且能够在转录和分泌水平上抑制IL-β的表达，增强软骨细胞合成蛋白多糖的能力，保护和维持软骨细胞Ⅱ型胶原的表达。

1.9淫羊藿淫羊藿可促进软骨细胞增殖分化，其中心叶淫羊藿和箭叶淫羊藿具有明确的促进体外软骨生长和软骨细胞增殖的作用，并通过下调诱生型NOS(iNOS)和MMPs的合成来抑制细胞外基质成分胶原和蛋白多糖的降解。淫羊藿中的主要有效成分淫羊藿苷能够保护软骨细胞，可以抑制一氧化氮(NO)、MMPs等对软骨细胞的破坏，减轻软骨基质的降解，维持软骨细胞表型，促进蛋白多糖和胶原基质分泌，显著提高蛋白聚糖、Sox-9和Ⅱ型胶原等基因表达〔16～18〕。

1.10刺五加刺五加有保护软骨细胞的作用，通过其活血化瘀、免疫稳定和糖皮质激素样作用，抑制巨噬细胞活化，从而下调iNOS、减少NO的生成量、减少炎症细胞因子生成、降低细胞凋亡指数、减轻软骨病变。刺五加是抗氧化剂，可升高关节液中SOD和软骨中的Bcl-2水平，降低MDA水平，从而减少氧化应激对软骨细胞的损害，抑制软骨细胞凋亡〔19〕。

2中药有效成分对软骨细胞的保护作用

2.1人参皂苷Rg1人参皂苷Rg1可以抑制IL-1β诱导的软骨细胞凋亡，其抑制软骨细胞凋亡的机制可能包括：①Rg1是糖皮质激素受体(GR)的有效配体，能增强GR磷酸化并下调GR表达。②人参皂甙Rg1可以清除细胞代谢过程中产生的自由基，减少细胞脂质过氧化物产生的作用，为防止细胞老化和细胞修复创造有利环境。此外，人参皂苷Rg1还具有调节细胞和机体免疫功能，有助于增强抗病能力，延缓细胞、组织和器官衰老〔20〕。

2.2黄芪甲苷黄芪甲苷具有增强免疫力、抑制破骨细胞等作用。50～100 mmol/L黄芪甲苷可以降低软骨细胞IL-1β基因表达，达到保护软骨，延缓关节软骨退变的作用，说明黄芪甲苷能抑制软骨细胞死亡，减缓软骨细胞蜕变〔21〕。

2.3鹿茸多肽鹿茸多肽具有很强的促进骨、软骨细胞增殖的作用。在对鹿茸多肽的研究过程中发现其有很强的保护软骨细胞的作用，有研究〔22〕认为鹿茸多肽是一种强促进有丝分裂剂，能够促进骨祖细胞和软骨细胞群快速增殖，可以促进更多的软骨细胞进入有丝分裂期从而促进软骨细胞的增殖，并且可以促进凋亡状态的软骨细胞合成代谢功能，同时有抑制软骨细胞凋亡的作用。也有研究认为是鹿茸多肽可以抑制软骨细胞老化相关β-半乳糖苷酶的表达、促进软骨细胞增殖、减少软骨细胞DNA合成前期(G1)细胞含量、促进软骨细胞表型等，抑制软骨细胞复制性老化〔23〕。抗氧化损伤可能是鹿茸多肽保护软骨细胞、治疗骨性关节炎的主要作用机制之一、鹿茸多肽对OA软骨细胞的氧化损伤有逆转作用〔24〕。鹿茸多肽还能通过减少Caspase-3 mRNA表达，抑制其蛋白酶活性，来阻止或逆转软骨细胞凋亡，增强细胞对凋亡诱导剂的抵抗能力，同时保留软骨细胞分泌Ⅱ型胶原的生理功能。

2.4巴戟天多糖Bcl-2基因家族是细胞凋亡的重要调控基因，其编码的Bcl-2蛋白能阻止多种因素诱导的凋亡。而Bax是与Bcl-2作用相互拮抗的基因，它们结构上具有一定同源性，可相互结合形成二聚体。Bcl-2的过量表达时，形成Bcl-2同源二聚体，能抑制细胞凋亡，细胞受到保护。研究显示巴戟天多糖有抑制软骨细胞凋亡的作用，这种作用主要表现在可延缓Bcl-2 mRNA表达的下降，抑制Bax mRNA表达升高，抑制Bcl-2同源二聚体形成，从而阻止软骨细胞凋亡〔25〕。

2.5姜黄素姜黄素具有强大的抗炎作用，能够抑制多种细胞分泌多种炎症因子。姜黄素能够抑制多种自由基的产生，增加抗氧化酶活性，从而有效地清除各种自由基。姜黄素能抑制IL-1β诱导兔软骨细胞产生IL-8、细胞间黏附分子(ICAM)-1、NO和前列环素(PGE2)，对软骨细胞具有保护作用〔26〕。

2.6川芎嗪(TMP)TMP具有改善微循环、降低骨内高压，抗自由基作用、促进软骨细胞增殖和延缓软骨基质降解的作用。TMP在保护软骨细胞方面的作用机制包括：①TMP有抗氧化、抑制活性氧(ROS)的产生、降低早期OA软骨组织中IL-1β的水平，0.04 g/L的TMP可以对抗上调MMPs和下调TIMPs的作用，抑制MMP-1和MMP-13的过量表达，抑制IL-1β诱导的软骨细胞iNOS的基因表达和蛋白质表达水平，增加TIMP-1的表达，恢复MMPs和TIMPs的平衡状态〔27,28〕;②0.1%的TMP能促进体外培养的兔关节软骨细胞Bcl-2蛋白的表达，抑制体外培养兔关节软骨细胞凋亡;③TMP的含药血清可以促进体外软骨细胞由休止期(G0)/G1期向DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2)/有丝分裂期(M期)推进，推动细胞周期的进程，促进软骨细胞增殖作用〔29〕。

3复方中药对软骨细胞的保护作用

3.1腰痛舒胶囊腰痛舒胶囊由淫羊藿、制马钱子、延胡索、地龙等组成，腰痛舒含药血清能抑制NO诱导软骨细胞凋亡，同时提高软骨细胞合成Ⅱ型胶原与蛋白多糖能力〔30〕。

3.2麝香乌龙丸麝香乌龙丸由麝香、制川乌、地龙、全蝎、黑豆组成，能增加抑制Bcl-2的表达，降低促进Bax的表达，提高Bcl-2/Bax的比例，减少软骨细胞过度凋亡〔31〕。

3.3复元胶囊复元胶囊是由人参、淫羊藿、鹿茸、黄芪、川芎、当归、枸杞等组成，复元胶囊能调节软骨细胞周期分布，促进细胞增殖。SNP能导致软骨细胞凋亡率升高，伴随有培养液中NO浓度增加。用复元胶囊含药血清干预后，软骨细胞凋亡率明显降低并伴有培养液中NO含量降低，表明复元胶囊可能通过降低NO含量而抑制软骨细胞过度凋亡〔32〕。

3.4蚁龙通痹汤蚁龙通痹汤由食用蚂蚁、制川乌、全蝎、地龙、骨碎补及黑豆等多种中药组成，对于兔膝关节炎模型，应用蚁龙通痹汤后可以明显降低关节液中异常升高的IL-1β、TNF-α浓度，并通过对Bcl-2/Bax表达比例的调节作用而抑制软骨细胞凋亡〔33〕。

3.5透骨消痛颗粒透骨消痛颗粒由巴戟天、淫羊藿、白芍、青风藤、制川乌、苍术、防风、当归、川芎、牛膝、羌活、独活等药组成，可通过干扰软骨细胞代谢，使破坏胶原纤维得以修复，软骨细胞代谢恢复正常，进而维持其结构完整性，还能改善微循环，降低骨内高压，清除自由基，从而保护软骨细胞。此外，透骨消痛颗粒可以激活骨髓间充质干细胞不断增殖，并诱导骨髓间充质干细胞不断向软骨细胞分化，进而促进软骨细胞分泌Ⅱ型胶原。透骨消痛颗粒的含药血清能促进体外软骨细胞由G0/G1期向S期、G2/M期推进，促进软骨细胞增殖〔34〕。

3.6八味柔肝散八味柔肝散对OA的软骨蜕变有保护作用。这种保护作用可能是减少关节液中 iNOS及NO活性，抑制关节软骨细胞凋亡而产生的。八味柔肝散可以减轻OA关节软骨的病理改变，降低关节液iNOS、NO水平和软骨细胞凋亡指数，抑制OA兔软骨细胞凋亡，减缓OA发展〔35〕。

3.7六味地黄汤六味地黄汤一方面可以促进软骨细胞由G0/G1期进入S期、G2/M期，促进软骨细胞增殖、抑制凋亡，另一方面六味地黄汤中含有丰富的维生素和小分子自由基清除剂，既可减少SOD与超氧阴离子自由基(O2-)接触后损失，又防止其他自由基对SOD的损失，使SOD消耗减少，提高SOD含量，延缓软骨细胞衰老〔36〕。

4结论

具有保护软骨细胞作用的中药主要集中在补肝肾、补气血、活血化瘀类等，与中医临床对OA等疾病从“虚”、“瘀”论治的观点一致。但由于中药的成分复杂，一味中药即可能含有成百上千种成分，中药粗制剂的细胞实验研究容易导致假阳性结果和可信性不足。目前已有研究〔36〕尝试血清药理学等手段研究中药的药效作用。中药保护软骨细胞的作用机制可能涉及抗感染、抗氧化、抗凋亡等多个途径。目前，中药对于软骨细胞保护的研究主要从以下几方面入手：①抑制炎性介质对细胞的损伤，目前公认会对软骨细胞损伤最强的炎性介质为NO，而TNF、IL-1、脂多糖可诱导NO产生，因此降低这些炎性介质在软骨细胞内的含量均可抑制软骨细胞的凋亡；②调节Bcl-2/Bax的比例，Bcl-2基因是一种原癌基因，具有抑制细胞凋亡和延长细胞寿命的功能。Bcl-2的过量表达可抑制凋亡蛋白-1(Fas)介导的软骨细胞凋亡，而Bax是与Bcl-2作用相互拮抗的基因，而Bax的过度表达，则可以与Bcl-2形成异源二聚体，拮抗Bcl-2抑细胞凋亡的作用，那么细胞就发生凋亡；③促进软骨细胞迅速进入增殖周期，推进软骨细胞由G0/G1期向S期、G2/M期推进，推动细胞周期的进程，促进软骨细胞增殖；④促进转化生长因子β1mRNA的表达，转化生长因子β在软骨的生长和重建中起着关键性的作用能促进软骨细胞的增殖。许多中药并不是通过单一角度保护软骨细胞的，而是多管齐下。单个有效成分的研究不易体现中药“多成分、多靶点”的作用特点；如何更好地结合中医药理论与现代生命科学、结合临床实际与实验研究、结合化学成分和药理作用，这些都是今后进一步开展中药保护软骨细胞研究需要思考的问题。

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〔2015-03-21修回〕

(编辑王一涵)

基金项目：泉州市科技计划项目(2011Z8)；华侨大学科研基金项目(10HZR28)

通讯作者：徐先祥(1978-)，男，博士，助理研究员，硕士生导师，主要从事中药药理学研究。

〔中图分类号〕R932

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202(2016)11-2822-04；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.11.118

第一作者：李琼(1989-)，女，硕士，主要从事中药药理学研究。