独活寄生汤调节炎症反应抑制骨关节炎软骨退变的作用机制探讨

林平冬　马玉环　陈后煌　邵翔　郑文伟　刘献祥　李西海　叶蕻芝

【摘 要】 炎症是引起骨关节炎软骨退变的重要原因之一，细胞内炎症信号通路在骨关节炎软骨退变过程中具有重要作用。独活寄生汤具有补肝肾、益气血、除寒湿、止痹痛的功效，对于风寒湿痹型骨关节炎具有良好的临床疗效。文章主要综述骨关节炎中介导炎症的相关信号通路的作用机制，结合独活寄生汤治疗骨关节炎的实验及临床研究，探讨独活寄生汤调节炎症反应抑制骨关节炎软骨退变的可能作用

机制。

【关键词】 骨关节炎；独活寄生汤；软骨退变；炎症细胞因子；炎症反应

doi：10.3969/j.issn.2095-4174.2016.01.016

骨关节炎（osteoarthritis，OA）是以关节软骨退变、骨赘形成为主要病理特征的慢性关节疾病，属中医学“痹证”范畴，其中医病理特点为“本虚标实，本痿标痹”，以肝肾亏虚为本，瘀血痰浊阻络为标，补益肝肾是OA的基本治法[1]。独活寄生汤（《备急千金要方》）以补肝肾、益气血、除寒湿、止痹痛为主要功效，并具有抗炎镇痛、扩张血管、免疫调节、改善微循环等药理作用[2]，针对OA的中医病理特点，“方-证”对应，以扶正祛邪，标本兼顾，祛除痹证为治则，能够满足膝痹的治疗需求，对风寒湿痹、肝肾亏虚型OA具有良好的临床疗效[3]。

风寒湿痹型是膝OA的常见证型之一，肝肾亏虚、风寒湿邪、痰瘀痹阻为其主要病因，但目前OA的具体发病机制尚不明确。因此，通过研究相关细胞内信号转导通路，探讨独活寄生汤调节炎症反应抑制OA软骨退变的可能作用机制，对独活寄生汤治疗OA在临床的广泛应用具有重要意义。

1 OA中介导炎症的相关信号通路的作用机制

炎症细胞因子是指参与炎症反应的各种细胞因子，主要有肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-1β、IL-6等，其中IL-1β和TNF-α是炎症反应过程中出现较早、最重要的炎症细胞因子[4]。炎症细胞因子作用于软骨细胞，诱导生成基质降解酶，引起软骨细胞基质降解及其他更多的分解代谢，导致关节炎性改变以及软骨退变[5]。而这些炎症细胞因子都是通过特异性地与其相关受体结合，传递信号进入细胞核，启动炎症基因转录和表达，诱导激活细胞信号通路而起作用[6]。细胞内炎症信号通路主要有丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）信号通路、核转录因子（NF-κB）信号通路、Toll样受体4（TLR4）信号通路以及Wnt/β-catenin信号通路，这些信号通路交汇作用，共同参与炎症时信号的转导和基因调控，介导OA软骨退变。

1.1 MAPKs信号通路 MAPKs信号通路是存在于真核细胞内的一类丝/苏氨酸蛋白激酶，能够被细胞外信号激活，将细胞外信号逐级放大传至细胞核内，调节转录因子的活性，调控相应基因的表达，进而引起细胞反应的一类重要信号系统，在介导OA软骨损伤的信号转导中起重要作用[7]。MAPKs有多个亚家族，而参与OA发病的信号通路有p38 MAPK、细胞外信号调节蛋白激酶（ERK）、c-Jun N-末端激酶（JNK）3条，其中p38 MAPK和JNK信号转导通路是调控炎症反应的重要信号通路[8]。p38 MAPK信号通路能够被一氧化氮、IL-1β等激活，诱导炎症发生，还参与炎症信号介质促进前列腺素E2（PGE2）和环氧化酶-2（COX-2）的合成，激活的p38 MAPK信号通路引起基质金属蛋白酶（MMPs）表达增加，导致Ⅱ型胶原降解，破坏软骨，引起OA[9]。JNK信号通路在关节软骨应激损伤中具有重要作用，IL-1β等炎症细胞因子可以使JNK磷酸化，磷酸化的JNK通过其下游转录因子AP-1蛋白使MMPs表达增加，引起软骨细胞基质降解[10-11]。

1.2 NF-κB信号通路 NF-κB是由复杂的多肽亚单位组成的蛋白家族，是细胞中重要的转录因子，能够被多种刺激因子诱导活化，产生炎症因子、趋化因子、粘附因子等细胞因子参与炎症反应[12]。OA中的NF-κB在MMPs和炎症基因及蛋白表达中起主导作用。NF-κB通路被TNF-α或IL-1诱导激活，降低软骨中Ⅱ型胶原基因和连接蛋白基因的表达而促进软骨细胞前炎症因子、化学因子以及MMPs的表达[13]。特异性地抑制NF-κB信号通路的同时，还能抑制NF-κB p65蛋白的表达，从而减少滑液中IL-1β及TNF-α的含量，减轻滑膜炎症和软骨丢失[14]。

1.3 TLR4信号通路 TLRs是一种模式识别受体，在多数免疫及非免疫细胞中表达，被活化后诱导产生一系列炎症因子、趋化因子而导致炎症反应。TLR4是介导内毒素/脂多糖应答的主要受体，而TLR4/CD14信号通路是介导内毒素诱导的炎性反应的重要通路[15]。TLR4信号通路中的髓样分化因子（MyD88）依赖性或MyD88非依赖性信号通路激活细胞内信号转导，引起胞质区NF-κB活化，激活炎症转录程序，导致IL-1、TNF-α等炎症因子释放，产生炎症反应，在调节关节软骨细胞凋亡，介导关节软骨基质降解中具有重要作用[16-17]。

1.4 Wnt/β-catenin信号通路 Wnt蛋白是一类由Wnt基因编码的分泌型糖蛋白，不同的Wnt蛋白可激活不同的信号通路。Wnt通路是目前骨骼系统相关疾病发病机制和骨代谢研究的新热点，是OA软骨破坏过程中最重要的细胞信号通路[18]。Wnt/β-catenin通路是Wnt通路中的经典通路，它对成人软骨细胞和组织的功能维持及退变具有重要作用，参与维持关节的胚胎发育和成人骨骼的代谢平衡，调节软骨的增殖分化、凋亡及软骨基质代谢，参与软骨退变，影响OA的病理过程，是OA软骨破坏病程中最重要的信号通路[19]。研究证实，Wnt/β-catenin信号通路以及相关产物可以通过促进COX-2、MMPs等蛋白酶的产生，减少或抑制软骨细胞中Ⅱ型胶原以及细胞外基质（ECM）的合成；影响软骨细胞的成熟、分化与凋亡；诱使关节软骨、软骨下骨、滑膜等生化、形态学改变等OA一系列病理变化[20]。而特异性地抑制Wnt/β-catenin信号通路的β-catenin信号后，则会促进MMP-3和MMP-13的基因表达，同时增强了IL-1β的效应[21]。

2 独活寄生汤调节炎症反应防治OA的可能作用机制

目前研究表明，经独活寄生汤治疗后，OA患者关节液中IL-1、TNF-α、MMPs等炎症介质的水平均显著降低，滑膜炎性病变减轻[22-25]。OA中，IL-1β主要在关节软骨和滑膜中分泌，在OA的软骨退变和降解，以及软骨与滑膜的炎症反应过程中发挥重要的作用。IL-1β诱导的软骨细胞退变过程可能激活Wnt/β-catenin以及MAPK通路，并可通过多种途径加速软骨的分解代谢，抑制其合成代谢，破坏软骨稳态及导致软骨退变，进而促使OA的发生和发展[26-27]。TNF-α在OA基质降解和软骨破坏中起关键作用。TNF-α以促滑膜成纤维细胞样细胞增殖作用为主，使滑膜组织纤维性变及滑液中细胞因子水平异常升高，改变关节生物力学特征和软骨细胞的生活微环境最终使关节软骨降解、退变[28-29]。TNF-α可以诱导其他细胞因子如IL-6、IL-8的产生，并协同IL-1β导致软骨降解及滑膜炎，通过上调MMPs表达使OA炎症发生[30]。

MMPs是参与降解包括骨在内的全身各种组织ECM的蛋白酶家族，在软骨退变机制中起重要作用，其异常表达导致软骨基质损伤被认为是OA发病的“共同通路”，由炎症细胞因子刺激产生MMPs能够降解ECM的大部分成分，是导致OA产生的主要原因[31-32]。MMPs可被金属蛋白酶抑制剂（TIMP）抑制，在OA退变软骨中MMP-1、MMP-3高表达而TIMP增加甚少，且随OA病情发展，MMP-3含量与软骨细胞凋亡呈相关性。因此，MMPs与TIMP之间的平衡决定了蛋白酶被激活后是否能够引起OA[33-35]。另外，在炎症反应过程中，小凹蛋白-1（Caveolin-1）作为炎症信号转导途径的重要因素之一，能够通过调节炎症信号转导通路的活性，影响炎症细胞对炎症反应的应答，进而影响炎症反应过程[36]。Caveolin-1能使p38 MAPK、NF-κB等信号转导途径激活，起促进炎症的作用[37]。研究表明，独活寄生汤能通过下调p38 MAPK信号通路中Caveolin-1、p-p38的表达，从而抑制p38 MAPK、JNK、NF-κB等介导炎症的细胞信号通路的激活，并进一步抑制这些细胞信号通路的下游效应指标IL-1β、TNF-α、MMPs等[38]，维持MMPs与TIMP平衡，维护软骨ECM稳态，延缓关节软骨退变；同时，炎症细胞因子水平降低，使得炎症反应减轻，对OA达到治疗目的。

3 小 结

OA病因病机复杂，高龄是最主要的致病因素之一，其发病率与年龄增长呈正相关。随着人口老龄化的加剧，OA的总体发病率逐渐升高，已经成为整个社会关注的健康问题，因此OA的防治是当今国内外医学界研究的热点问题之一。西药治疗OA疗效快，针对性强，但通常有胃肠道反应及毒副作用的局限性，中医药有治法多样、疗效可靠、价格低廉、副作用小等优势，从而被广泛应用于OA的治疗。近年来，中医药治疗OA的实验研究取得了很大的进展，为中医药临床治疗本病提供了大量的理论依据，但其作用的生物学机制尚未明确。独活寄生汤治疗OA可内外兼顾、标本兼治，具有良好的疗效和安全性。而关于独活寄生汤治疗OA的前瞻性研究不多，大多数属于临床疗效观察后的回顾性总结，包括独活寄生汤的单方应用、配合其他药物或治疗手段的联合应用等。独活寄生汤治疗OA的疗效实验研究为临床应用提供了实验依据，验证了其对OA的治疗作用，而关于独活寄生汤治疗OA的具体作用机制的研究相对不足。

信号转导通路是现代分子生物研究的前沿，也是影响疾病发生发展机制的重要因素[39]。中药对信号通路的作用靶点和机制对中医药的现代化发展以及疾病的治疗都具有十分重要的意义，而独活寄生汤对OA的治疗作用与参与调控OA的众多信号通路，尤其是炎症细胞因子诱导活化的炎症信号通路密切相关。近年来，对OA软骨以及滑膜细胞中信号通路的研究不断深入并取得重要的进展，证实了炎症细胞因子在信号通路的诱导和调节上发挥重要的作用。因此，抑制这些信号通路的活化，是治疗OA的有效途径之一。探讨独活寄生汤如何通过调节炎症相关信号通路抑制OA软骨退变，有助于寻找新的药物治疗靶点，为阐述独活寄生汤治疗OA的依据及进一步实验研究提供新的思路。

4 参考文献

[1] 李西海，张翼，叶蕻芝，等.独活寄生汤治疗风寒湿痹型膝骨关节炎的机制[J].中医正骨，2012，24（1）：68-71.

[2] 陈成然.独活寄生汤现代药理研究及临床应用[J].现代中西医结合杂志，2004，13（21）：2926-2928.

[3] 陈天宇，郭进秋，向波，等.独活寄生汤治疗膝骨关节炎的“方-证”对应特点及疗效特色探讨[J].家庭心理医生，2015，11（4）：456-457.

[4] 黄淑婷，徐建华，丁长海.炎症细胞因子及力学因素在膝骨关节炎发病机制和关节结构改变中的作

用[J].安徽医学，2013，34（9）：1417-1419.

[5] 顾翔，杜宁.细胞因子在骨关节炎软骨退变中的作

用[J].中国骨伤，2007，20（11）：792-795.

[6] 张林，陆军，李永刚.骨关节炎中介导软骨细胞代谢失衡的相关信号通路研究进展[J].东南大学学报：医学版，2013，32（4）：465-472.

[7] Chowdhury TT，Salter DM，Bader DL，et al.Signal transduction pathways involving p38 MAPK，JNK，NFkappaB and AP-1 influences the response of chondrocytes cultured in agarose constructs to IL-1beta and dynamic compression[J].Inflamm Res，2008，57（7）：306-313.

[8] Prasadam I，Friis T，Shi W，et al.Osteoarthritic cartilage chondrocytes alter subchondral bone osteoblast differentiation via MAPK signalling pathway involving ERK1/2[J].Bone，2010，46（1）：226-235.

[9] Joos H，Albrecht W，Laufer S，et al.Differential effects of p38MAP kinase inhibitors on the expression of inflammation-associated genes in primary，interleukin-1beta-stimulated human chondrocytes[J].Br J Pharmacol，2010，160（5）：1252-1262.

[10] Fanjul-Fernandez M，Folgueras AR，Cabrera S，et al.Matrix metalloproteinases：evolution，gene regulation and functional analysis in mouse models[J].Biochim Biophys Acta，2010，1803（1）：3-19.

[11] Akhtar N，Rasheed Z，Ramamurthy S，et al.Micro-

RNA-27b regulates the expression of matrix metalloproteinase 13 in human osteoarthritis chondrocytes[J].Arthritis Rheum，2010，62（5）：1361-1371.

[12] 王晓晨，吉爱国.NF-κB信号通路与炎症反应[J].生理科学进展，2014，45（1）：68-71.

[13] Marcu KB，Otero M，Olivotto E，et al.NF-kappaB signaling： multiple angles to target OA[J].Curr drug Targets，2010，11（5）：599-613.

[14] 陈刚，乔玉芳，林旭，等.NF-κB/p65特异的RNAi腺病毒载体的构建及其对p65表达的抑制效应[J].中华内分泌代谢杂志，2007，23（4）：363-367.

[15] 陈洁，姜虹.TLR4信号通路与炎性反应[J].医学综述，2009，15（19）：2902-2904.

[16] Chen LX，Lin L，Wang HJ，et al.Suppression of early experimental osteoarthritis by in vivo delivery of the adenoviral vector-mediated NF-kappaBp65-specific

siRNA[J].Osteoarthritis Cartilage，2008，16（2）：174-184.

[17] Liu-Bryan R，Terkeltaub R.The growing array of innate inflammatory ignition switches in osteoarthritis[J].Arthritis Rheum，2012，64（7）：2055-2058.

[18] 黄研，张晓玲，戴尅戎.Wnt/β-catenin信号通路与骨病-作为药物靶标的潜力[J].国际骨科学杂志，2010，31（6）：328-330.

[19] 陶可，熊奡，曾晖.Wnt信号通路与骨关节炎关系的研究进展[J].中华风湿病学杂志，2011，15（8）：564-568.

[20] 高宁阳，曹月龙，刘婷，等.Wnt信号通路与骨关节炎[J].中国骨伤，2010，23（4）：320-323.

[21] Yuasa T，Otani T，Koike T，et al.Wnt/beta-catenin signaling stimulates matrix catabolic genes and activity in articular chondrocytes： its possible role in joint degeneration[J].Lab Invest，2008，88（3）：264-274.

[22] 刘英杰，马利杰，王相利.独活寄生汤对兔膝骨性关节炎关节液白细胞介素-1和肿瘤坏死因子的影

响[J].河北中医，2007，29（8）：748-750.

[23] 李军，王朝阳.独活寄生汤对兔膝骨性关节炎关节液肿瘤坏死因子-α、白介素-6和基质金属蛋白酶-1水平的影响[J].中国老年学杂志，2012，32（5）：1002-1003.

[24] 程维，张玉辉.独活寄生汤对膝关节骨性关节炎患者关节液中TNF-α、IL-6及MMP-3的影响[J].中医药导报，2012，18（4）：30-31.

[25] 詹宏钢，林剑.独活寄生汤对膝骨关节炎患者Wnt/β-catenin-BMP信号通路调控作用的临床研究[J].中国中医药科技，2013，20（5）：451-452.

[26] 苏友新，林学义，陈秀明，等.IL-1β对大鼠关节软骨细胞“Wnt/β-catenin”通路的影响[J].福建中医药，2012，43（6）：46-48.

[27] Carroll HP，Paunovic V，Gadina M.Signalling，inflammation and arthritis：Crossed signals：the role of interleukin-15 and-18 in autoimmunity[J].Rheumatology（Oxford），2008，47（9）：1269-1277.

[28] Ishida S，Yamane S，Ochi T，et al.LIGHT induces cell proliferation and inflammatory responses of rheumatoid arthritis synovial fibroblasts via lymphotoxin beta receptor[J].J Rheumatol，2008，35（6）：960-968.

[29] 奚正德，李宁丽，张雁云，等.滑膜成纤维细胞在关节炎发病中的作用[J].自然杂志，2004，26（4）：205-209.

[30] 何凡，丁长海，徐建华.代谢性炎症在骨关节炎发病机制中的作用[J].中华风湿病学杂志，2013，17（9）：632-635.

[31] 杨坚，史晨辉.MMPs及相关细胞因子在骨性关节炎中的研究进展[J].农垦医学，2009，31（5）：448-451.

[32] 董刚，周辉.金属蛋白酶在骨关节炎软骨内环境中的表达与调控[J].中国骨伤，2009，22（2）：156-159.

[33] 张荣凯，方航，卢华定，等.MMP3在早期骨关节炎模型软骨下骨的表达及其意义[J].中国病理生理杂志，2011，27（12）：2391-2395.

[34] 黄胜，李雄峰，管国华，等.实验性骨关节炎MMP-3与软骨细胞凋亡[J].中医正骨，2010，22（11）：19-21.

[35] 赵雪梅，李鸿斌，肖镇.骨关节炎发病机制研究进

展[J].内蒙古医学杂志，2011，43（3）：321-326，366.

[36] 戴先鹏，熊国祚.Caveolin-1在炎症反应中的作用[J].当代医学，2012，18（9）：29-31.

[37] Dai SM，Shan ZZ，Nakamura H，et al.Catabolic stress induces features of chondrocyte senescence through overexpression of caveolin 1：possible involvement of caveolin 1-induced down-regulation of articular chondrocytes in the pathogenesis of osteoarthritis[J].Arthritis Rheum，2006，54（3）：818-831.

[38] 林飞太，林煜，张怡元，等.独活寄生汤含药血清对兔退变软骨细胞“caveolin-p38MAPK”信号通路调控作用的影响[J].风湿病与关节炎，2015，4（4）：5-9.

[39] 李可成，运晨霞，王坤.中药复方调节ERK信号转导通路研究进展[J].辽宁中医药大学学报，2010，12（6）：167-169.

收稿日期：2015-06-02；修回日期：2015-09-26