乌头汤抑制骨关节炎炎症反应的作用机制探讨

陈达 陈后煌 邵翔 马玉环 郑文伟 叶蕻芝 李西海

【摘 要】 炎症是导致骨关节炎发生发展的关键因素之一。乌头汤是治疗痹证的常用方剂，具有抑制白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α等炎症因子的作用。通过深入了解骨关节炎与炎症反应的关系，探讨乌头汤治疗骨关节炎的作用机制，为乌头汤治疗骨关节炎的应用研究提供新思路。

【关键词】 骨关节炎；乌头汤；痹证；炎症反应；作用机制

骨关节炎（osteoarthritis，OA）是由多种生物因素与机械损伤因素相互作用所致生物力学紊乱而引起病理改变的结果[1]，其中炎症与OA发生、发展密切相关。OA在中医学属“骨痹”，乌头汤治疗“骨痹”效果确切，但其作用机制尚不明确。文章以OA与炎症的关系为切入点，探讨乌头汤抑制OA炎症反应的可能作用机制。

1 OA的“痹”

OA病在筋骨，病位在肝肾，病机为本痿标痹。因肝藏血、主筋，肾藏精、主骨，肝肾亏虚，精血不足，筋骨失养，腠理空虚而感风寒湿邪故为痹[2]。OA属中医学“痹证”范畴。阴阳、气血及脏腑之虚与本病的发生、发展关系密切，阳虚致卫阳不固，痰湿之邪易乘虚而入；气虚致血脉不能正常运行，血行不畅而致其瘀滞；脾主运化水湿，脾虚而致湿停；肝藏血、主筋，肝血不足，血不养筋而致筋脉拘急，关节屈伸不利；肾藏精、主骨，腰为肾之府，肾精亏虚，骨失濡养，可致腰膝酸软疼痛[3]。《素问·痹论》曰：“荣者，水谷之精气也，和调于五藏，洒陈于六府，乃能入于脉也，故循脉上下，贯五藏络六府也。卫者，水谷之悍气也，其气慓疾滑利，不能入于脉也，故循皮肤之中，分肉之间，熏于肓膜，散于胸腹，逆其气则病，从其气则愈，不与风寒湿气合，故不为痹。”表明气血亏虚、营卫失调，致筋骨失养，易生痹证。营卫失调，腠理不密，风寒湿邪易乘虚而入，致筋脉痹阻、气血凝涩。痹证日久，内损脏腑，伤及真阴，阴伤易致血脉日益凝涩，邪气日益痼结，筋脉日益痹阻[4]。

2 炎症与OA的关系

2.1 炎症引起软骨细胞凋亡 软骨细胞是软骨组织的唯一细胞类型，软骨细胞的增殖、分化和凋亡对平衡软骨的负重及维持软骨完整性具有重要的意义，其中软骨细胞的凋亡与OA的发生关系最为密切。软骨细胞凋亡与信号通路、细胞因子、基因等具有相关性，细胞因子如白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是引起OA的主要炎症因子。IL-1β诱使软骨细胞产生的活性氧（ROS）可加速软骨细胞凋亡，破坏软骨应力结构，最终导致OA的形成。研究证实，IL-1β可促使线粒体形态、功能退化，引起线粒体呼吸链Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ减少及ATP合成减少，同时引起膜电位下降[5-8]。炎症介质的直接效应可使软骨细胞线粒体电子传递发生紊乱并产生ROS。ROS的量到达一定值可激活核转录因子（NF-κB）引发炎症反应，刺激体外培养的人关节软骨细胞释放ROS，可经过半胱氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）途径诱导细胞凋亡发生[8]。IL-1β刺激细胞后，IκB激酶被激活，引起IκB蛋白磷酸化和泛素化，IκB蛋白降解，激活NF-κB二聚体使之转移到细胞核，促进软骨细胞炎症基因的转录，诱导软骨细胞炎症介质的表达[8-10]。TNF-α也参与IL-1β类似的炎症反应，不仅在表层，甚至在中、深层OA软骨细胞中均呈过量表达，TNF-α作为炎性因子不仅导致免疫反应的加重，还可以刺激软骨细胞产生更多的一氧化氮（NO），促使软骨细胞凋亡加剧[10]。

2.2 炎症促进细胞外基质（ECM）降解 炎症因子作为OA发生过程中的关键性因子，能够诱导软骨ECM降解从而导致OA的发生与发展[11-13]。IL-1β可诱导基质金属蛋白酶（MMPs）和去整合素金属蛋白酶（ADAMTS）的表达，ADAMTS-5的表达量增加与软骨基质降解成正相关，在OA的形成过程中发挥重要作用[14-16]。MMPs是降解ECM的主要酶系，包括MMP-1、MMP-3、MMP-13，几乎能降解所有的软骨ECM，破坏软骨结构[17]；软骨ECM主要包含蛋白聚糖和Ⅱ型胶原等成分，IL-1β还可通过增强胶原酶和蛋白聚糖酶活性，抑制软骨细胞蛋白多糖合成，促进胶原和蛋白多糖降解，且可促进单核细胞对软骨ECM的破坏作

用[18-19]。TNF-α不能直接引起OA软骨ECM降解，而是通过与靶细胞表面的特异性受体结合发挥生理和病理作用。目前已发现TNF受体（TNFR）存在两种形式即P55和P75，通过诱导软骨细胞产生MMP-3使软骨基质降解，导致关节软骨生存环境改变而导致OA发生[20-21]。

2.3 炎症引起软骨下骨改变 OA发生过程中软骨下骨病变包括骨吸收和骨形成。在OA形成早期软骨下骨表现为骨吸收，晚期则表现为骨硬化，骨硬化为OA病理改变的重要标志之一[22]。炎症因子IL-1β、TNF-α等可刺激前列腺素E2（PGE2）、Wnt信号上调而骨保护素（OPG）下调等，可刺激骨重建[23-24]。OA患者中软骨下骨PGE2过表达，PGE2在体内具有较强的促进骨组织生成的作用，并且可促使软骨下骨矿化结节产生及成骨前体细胞增殖[25-26]。一定浓度的PGE2可提高cAMP的含量来增加成骨细胞ALP的增殖能力，并且能促进干髓端骨形成和骨膜内骨形成[27-28]。因此，OA患者中炎症因子导致的PGE2升高对软骨下骨的功能状态产生重要影响。

3 乌头汤的立论依据

乌头汤组方为麻黄、芍药、黄芪、甘草、川乌。方中乌头驱寒逐湿；麻黄通阳行痹；芍药、甘草开痹而通血脉，使阴阳宣通，气血畅行；黄芪实卫且防麻黄发散太过；白蜜甘缓药力，使寒湿之邪微微汗解且减低乌头毒性。诸药合用，共成散寒祛湿、除痹止痛之剂，具有温补肝肾、健脾调胃、舒筋活血的功效，切中OA病理机制。现代研究表明，乌头汤还具有镇痛、抗炎、改善微循环、调节免疫功能、抑制血小板聚集等作用[29]，是中药治疗风寒湿痹OA的常用方。

4 乌头汤抑制OA炎症反应的可能作用机制

川乌具有明显的抗炎镇痛功效，其有效化学成分包含乌头碱、次乌头碱等。研究发现，川乌总碱能够抑制多种致炎剂如五羟色胺（5-HT）、组胺、二甲苯、蛋清的致炎作用，以及抑制白细胞游走、肉芽组织增生，减少炎症因子渗出，同时对佐剂性关节炎大鼠免疫性炎症也有良好的抑制作用[30-31]。

麻黄具有抗炎、解热、抗变态反应等作用，有效化学成分为苯丙胺类生物碱，其中主要为麻黄碱和伪麻黄碱，另一有效成分麻黄唾酮也有抗炎作用，但含量低[32]。研究表明，麻黄-甘草药对能抑制组织内IL-1β、TNF-α含量升高，其可能的机制是影响了炎症介质的释放和抗氧化作用[33]。

现代药理研究表明，白芍具有显著的抗炎作用[34-35]。其主要有效成分为苷类、黄酮、多糖等化合物。白芍总苷能够下调局部组织MMPs，降低关节炎大鼠增高的NO和PGE2水平，改善大鼠多发性关节炎的症状和足爪部肿胀情况；白芍总苷还可降低环氧化酶-2（COX-2）表达及DNA与NF-κB结合活性，增加巨噬细胞内抑制蛋白IKBA含量从而减少细胞核中P56蛋白含量，从多个途径调控NF-κB的活化从而抑制炎症因子表达[36-37]。

黄芪有效化学成分有皂苷类、黄芪多糖、氨基酸、黄酮类等化合物。现代药理研究证实，黄芪有提高免疫功能，抗炎镇痛等作用[38]。黄芪总苷可使角叉菜胶诱导大鼠气囊炎症中性白细胞游出数、炎症的渗出液量和蛋白质渗出量明显减少，对引起小鼠血管通透性增加的组氨酸（His）、5-HT数量有显著抑制作用，还可减少渗出液中PGE2和NO的含量[39]。此外，也有研究发现黄芪总苷对IL-1β引起的兔关节损伤有保护作用[40]

甘草化学成分含有三蔽类、黄酮类、香豆素类、木质素、氨基酸、生物碱、雌激素和有机酸等。现代药理研究表明，甘草具有抗炎症作用[41]。甘草通常与其他药物配伍使用比单用的抗炎效果更好，可能与甘草中的甘草酸具有抑制炎症关节组织PGE2生成有关[42]。

5 小 结

OA的发病机制尚未完全阐明，一般认为OA关节中存在非侵蚀性的滑膜炎，炎症的程度会影响关节病理变化的发生和发展，同时也是造成患者关节疼痛的原因之一。OA的现代药物治疗如解热镇痛抗炎药、皮质类固醇、金属蛋白酶抑制剂等均有抗炎症的作用，其副作用也比较明显。中医复方乌头汤具有温经散寒、祛风除湿的功效，治疗OA临床疗效明显。现代药理学研究表明，本方能抑制血清中IL-1β、TNF-α含量及MMPs表达水平，同时提高MMPs抑制剂的表达[29，43-44]，从而减轻炎症反应，抑制软骨基质降解，延缓软骨退变和骨赘的形成。以上可以看出乌头汤治疗OA可能是多靶点、多途径的综合结果，这一特点正是体现了中药复方治疗OA的独特优势。但复方中成分多样性和复杂性是限制其靶点研究的关键原因。此外，中医学治疗的特色是辨证论治，在治疗时，恰当的辨证论治，再结合一些专方、验方，根据不同的部位适当的药味加减也许能够取得比较好的疗效。

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