补肾中药对OPG/RANK/RANKL系统调控作用的研究进展

尹　鑫，于海龙，李青春，王　伟，张晓峰△

（1.河北省中药研究与开发重点实验室/承德医学院中药研究所，河北承德 067000；2.航天中心医院）

中医中药

补肾中药对OPG/RANK/RANKL系统调控作用的研究进展

尹鑫1，于海龙1，李青春1，王伟2，张晓峰1△

（1.河北省中药研究与开发重点实验室/承德医学院中药研究所，河北承德 067000；2.航天中心医院）

补肾中药；骨质疏松症；OPG/RANK/RANKL系统

骨质疏松（osteoporosis，OP）以骨结构退化、骨量减少、脆性增加、容易发生病理性骨折为主要特征，属于全身性骨骼老化或废用退化相关的代谢障碍性疾病［1］。骨保护素（osteoprotegerin，OPG）/核因子κB受体活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK）/核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）系统在调节成骨细胞与破骨细胞之间的平衡发挥重要作用，是骨调节与骨重建的最重要分子机制，是抗骨质疏松药物设计的新靶点，而其它细胞因子也是通过此系统影响骨代谢。目前，补肾中药对骨质疏松症的防治作用显著，具有较高的临床价值和广泛的推广价值。现将补肾中药对OPG/ RANK/RANKL系统的调节作用综述如下。

1 OPG/RANK/RANKL系统的结构和功能

OPG是由骨髓基质细胞和成骨细胞产生的一种与肝素结合的分泌型糖蛋白，其本身没有跨膜结构，属于肿瘤坏死因子受体（tumor necrosis factor receptor，TNFR）家族的可溶性受体。OPG作为诱饵受体，以单体和二硫化物的二聚体两种存在形式，二者均能促进破骨细胞的凋亡及抑制破骨细胞的增殖［2］。OPG N-末端D1-D4结构域与TNFR家族蛋白的结构部分相似，能有效抑制破骨细胞的形成，降低成熟破骨细胞的活性，减少骨吸收；D7结构域是与肝素的结合位点，与二聚体的形成有关。OPG C-末端D5-D6结构域及死亡结构域（DDHs），具有较强的介导细胞信号传导作用，与诱导破骨细胞凋亡有关。OPG在成骨细胞、成骨肉瘤细胞、主动脉平滑肌细胞、树突状细胞、骨髓基质细胞、淋巴细胞表面均有表达。

RANK是一种I型跨膜蛋白，是RANKL的唯一受体，属于TNFR家族。RANK膜内区有三个肿瘤坏死因子受体相关因子（TNF receptor associated factor，TRAFs）结合域，即TRAF2、TR AF5和TRAF6，其中TRAF6起着关键作用。TRAF的C-末端氨基酸尾端与RANK的胞质区相结合，刺激核因子κ B与蛋白激酶JNK的活化，从而诱导破骨细胞的产生，启动基因转录而诱导破骨细胞的成熟［3-4］。RANK在破骨细胞、破骨前体细胞、成纤维细胞、乳腺上皮细胞、树突状细胞表面均有表达。

RANKL是成骨细胞上的Ⅱ型跨膜蛋白，属于TNFR家族。RANKL在体内有可溶性羧基末端和细胞结合型两种存在形式，细胞内较短的区域是氨基末端，细胞外较长的区域是羧基末端。细胞外C-末端的TNF样序列核心区域是配体活性区，在巨噬细胞集落刺激因子存在的前提下，可诱导产生破骨细胞，同时其与RANK结合，介导信号的传递，增强成熟破骨细胞的活性，促进破骨细胞分化，阻止其凋亡。RANKL在成骨细胞、成骨前体细胞、巨核细胞、淋巴细胞表面均有表达。

2 OPG/RANK/RANKL系统作用机理

在巨噬细胞集落刺激因子的存在下，成骨细胞及骨髓基质细胞表达RANKL，其细胞外C-末端的结合受体结构域与破骨前体细胞膜上的RANK结合后，促进破骨细胞的增殖分化与成熟，同时抑制破骨细胞凋亡。OPG作为诱饵受体，竞争性结合RANKL，阻断RANK与RANKL结合，阻断了信号的传导，从而抑制破骨细胞增殖分化与成熟，抑制骨吸收；同时，OPG还通过干扰基质细胞与破骨细胞之间的相互作用而诱导破骨细胞凋亡［5］。因此，OPG、RANK与RANKL三者之间的平衡是影响骨代谢的关键因素。RANKL的数量多少并不决定骨吸收，而是OPG/ RANKL比值决定了破骨细胞的形成分化及骨量的改变［6］。许多激素和细胞因子都参与OPG/RANK/RANKL系统的调控，影响OPG/RANKL的比值，包括性激素、甲状旁腺激素、白介素、生长因子和肿瘤坏死因子等。

3 补肾中药对OPG/RANK/RANKL系统的影响

根据临床表现，中医学认为骨质疏松属于“骨痿”、“骨痹”等范畴。《医精经义》曰：“肾藏精，精生髓，髓生骨，故骨者肾之所主也”。叶海等［7］提出，肾虚是产生骨质疏松症的主要原因。肾中精气的盛衰决定了骨骼的强弱，故防治骨质疏松症多从补肾药物着手。

3.1 中药单体 淫羊藿苷可以显著提高OPG基因的表达，降低RANKL的表达，促进骨形成［8］。淫羊藿总黄酮代谢产物能上调成骨细胞中OPG mRNA的表达、抑制OPGL mRNA的表达［9］。淫羊藿苷在体内次级代谢产物为淫羊藿素，淫羊藿素能促进成骨细胞增殖分化和钙沉积，显著提高OPG/RANKL比值［10］。补骨脂素可能通过增强成骨细胞OPG的表达，抑制RANKL的表达来抑制破骨细胞的分化和成熟，达到防治骨质疏松的目的［11］。骨碎补总黄酮可抑制单核细胞分泌肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-6（IL-6），减少二者对OPG的调节作用［12］。蛇床子素可以增加成骨细胞OPG mRNA的表达，且在一定的浓度下可下调RANKL mRNA的表达［13］。蛇床子素骨靶向药物可以促进成骨细胞增殖，降低破骨细胞数量，增加OPG表达，抑制RANKL的产生［14］。杜仲叶中的β-谷甾醇可提高OPG/RANKL比值，刺激卵巢颗粒细胞分化雌二醇，促进骨形成［15］。

3.2 单味中药 淫羊藿能直接调控下丘脑-垂体-性腺轴，抑制破骨细胞的活性，促进成骨细胞增殖，从而抑制骨丢失，提高股骨质量和基质表观面密度，增加骨密度［16］。淫羊藿能升高OPG及OPG/RANKL比值，使OPG/ RANKL比值接近正常值，抑制过度的骨吸收［17］。杜仲和千年健均能抑制大鼠胫骨成骨细胞和骨髓基质细胞RANKL蛋白和mRNA的表达；同时，千年健还可以增加成骨细胞和骨髓基质细胞OPG蛋白和mRNA的表达［18］。巴戟天可通过干预破骨细胞降低RANKL的表达，达到治疗骨质疏松的目的［19］。巴戟天和补骨脂均能降低大鼠胫骨成骨细胞、骨髓基质细胞RANKL蛋白表达，而补骨脂还能够提高大鼠胫骨成骨细胞、骨髓基质细胞OPG蛋白的表达，从而达到预防骨质疏松症的作用［20］。枸杞子、桑寄生能促进成骨细胞、骨髓基质细胞OPG蛋白的表达，枸杞子还可以抑制RANKL蛋白表达［21］。

3.3 复方中药 仙灵骨葆可以促进骨质疏松大鼠OPG的表达，抑制RANKL和RANK的表达［22］。补骨防疏汤能促进骨组织OPG的表达，抑制破骨细胞的分化增殖、抑制骨吸收，从而改善骨质疏松［23］。青娥方能明显抑制破骨细胞性骨吸收作用，与其下调骨组织RANKL/OPG比值，降低破骨细胞RANK mRNA表达，减少RANKL与RANK结合密切相关［24］。独活寄生汤含药血清能增加成骨细胞内碱性磷酸酶的活性，促进OPG mRNA的表达，抑制RANKL mRNA表达［25］。无比山药丸能提高去卵巢大鼠胫骨成骨细胞与骨髓基质细胞中OPG蛋白和mRNA表达，下调RANKL蛋白和mRNA表达［26］。左归丸和右归丸均能明显提高大鼠胫骨成骨细胞、骨髓基质细胞OPG蛋白和mRNA表达，而右归丸还能明显抑制大鼠胫骨成骨细胞、骨髓基质细胞的RANKL蛋白和mRNA表达，进而抑制了破骨细胞的活性及其分化成熟［27］。

4 结语

OPG/RANK/RANKL系统的发现在骨代谢研究中具有重要意义，为骨质疏松症的治疗提供了新的理论基础。补肾中药可通过OPG/RANK/RANKL系统发挥对破骨细胞生成和骨吸收的调节作用。目前，补肾中药对OPG/RANK/RANKL通路调节作用的研究仅是对OPG、RANKL的蛋白及mRNA表达量的探讨上，而补肾中药大多数具有植物雌激素，补肾中药是否是通过植物雌激素来调节OPG/RANK/RANKL通路有待进一步研究。中医药治疗骨质疏松效果显著、副作用小，具有独特的优势。随着对中药分子水平研究的不断深入，中医药防治骨质疏松具有广阔的发展前景。

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（2015-09-20）