基于“骨肉不相亲”理论探讨骨骼肌源性外泌体在老年性骨质疏松中的作用

沈耿杨 黄璇 尚奇 江晓兵 余翔 张志达 招文华 汤凯 梁德 任辉*

1.广州中医药大学第一附属医院，广东 广州 510405 2.广州中医药大学岭南医学研究中心，广东 广州 510405 3.广州中医药大学，广东 广州 510405

老年性骨质疏松(senile osteoporosis，SOP)是一种与年龄相关，以骨量低下、骨微细结构破坏而导致骨脆性增加、易发生骨折为特征的代谢性骨病[1]。伴随全球人口老龄化，SOP的发病率、致残率和致死率呈显著上升趋势，对公众健康造成严重威胁。预计到2050年，中国SOP患者将达到2.12亿[2]；全球范围内，由SOP导致的脆性骨折每3 s即发生一例，长期卧床致死率达20%，永久性致残率达50%[3-4]。因此，进一步研究SOP的发病机制、寻找SOP的防治靶点迫在眉睫。

骨骼肌与骨骼在解剖位置上相互依存，在结构与功能上相互联系、相辅相成，存在Crosstalk关系[5]。生理上，这与中医学“脾主肌肉”“肾主骨”的“脾肾相关”理论相符；病理上，中医学“骨肉不相亲”理论高度概括了SOP骨骼和骨骼肌的内在失衡状态[6]。最新研究表明，外泌体作为一种细胞外囊泡可携带多种生物活性分子在“骨-肌Crosstalk”中发挥关键调控作用[7]。因此，本文基于“骨肉不相亲”理论对骨骼肌源性外泌体在SOP中的作用进行探讨，以期为临床防治SOP提供新思路。

1 中医学对SOP“骨肉不相亲”的认识

中医学并无SOP的病名，根据其病理特征和临床表现，归属于“骨痿”“骨枯”的范畴。《素问·生气通天论》云：“是故谨和五味，骨正筋柔，气血以流，腠理以密，如是则骨气以精。谨道如法，长有天命”。骨骼强健，筋脉柔和，气血通畅，腠理致密，骨气就精强有力，该句话反映了骨骼的强健有力既源于骨骼自身，亦需要腠理(肌肉和皮肤的纹理)的支持、营养与保护，对骨骼和肌肉生理状态下的相互依存、相辅相成的关系进行了生动地阐释。《素问·痿论》亦有“肾气热，则腰脊不举，骨枯而髓减，发为骨痿”“治痿独取阳明”的认识，分别从肾、脾两个方面谈及骨痿的病机和治疗。《难经·二十四难》首次提出“骨肉不相亲”一词，对SOP“骨肉不相亲”的病理机制进行了阐述，“足少阴气绝，则骨枯……骨髓不濡，即肉不着骨；骨肉不相亲，即肉濡而却；肉濡而却，故齿长而枯，发无润泽；无润泽者，骨先死。”肾精不足，则骨髓空虚，骨髓不能濡养肌肉和骨骼，肌肉瘦削，骨枯肉痿髓减，最终造成“骨肉不相亲”的病理状态，发为SOP。中医学认为肾主骨生髓，为先天之本；脾主肌肉，为后天之本、气血生化之源，脾肾相资相助，互相为用，使人体骨骼肌肉强健有力，反之则骨枯肉痿，即“骨肉不相亲”。因此，“骨肉不相亲”理论高度概括了骨骼和肌肉的内在失衡状态，是SOP的重要病理机制。

2 SOP“骨肉不相亲”的现代科学内涵

骨稳态由成骨细胞介导的骨形成及破骨细胞介导的骨吸收构成，近年来围绕骨稳态防治SOP取得了巨大进步，然而靶点及药物的多样性和不明确性为临床防治研究带来新的问题和挑战。近年来，基于“骨-肌Crosstalk”关系防治SOP是现代医学研究的新方向。在胚胎时期，肌肉骨骼系统共同起源于轴旁中胚层，预示着两者在随后生命过程中的紧密联系[8]。研究表明，骨骼和肌肉通过力学作用和化学调节途径密切相连。力学调节方式主要指通过骨骼肌收缩，对骨骼产生应力作用，维持对骨骼的力学刺激，促进骨骼生长发育，使骨密度和骨强度增加[9-10]；反之，骨密度和骨强度降低，同样伴随着肌肉力量的下降和萎缩[11]。化学调节作用是指骨骼肌通过旁分泌或内分泌信号作用于骨组织，调控骨组织细胞(如成骨细胞、破骨细胞、骨细胞)，介导骨形成与骨吸收，从而影响骨稳态。研究发现，肌肉可能分泌IL-8、BNDF、irisin等发挥调节骨骼再生的作用[8]。此外，骨骼亦可通过分泌ATP、DKK1、FGF-23、OPG发挥调节骨骼肌再生的作用[12-15]。其他研究表明，SOP及脆性骨折、骨骼肌退变均与年龄增长密切相关[16-17]，表明骨骼和肌肉的退变具有一致性；肌肉和骨骼中的GH/IGF1轴与SOP和肌肉萎缩密切相关[18]；治疗骨质疏松的经典药物阿仑膦酸钠同时具有恢复肌肉萎缩的效果[19]；同时改善骨骼和肌肉力量有利于更好地预防跌倒和降低骨折风险[20]。因此，从“骨-肌Crosstalk”失衡的角度阐释SOP“骨肉不相亲”的现代科学内涵，对深入挖掘SOP的发病机理及中医药的防治靶点具有重要意义。

3 骨骼肌源性外泌体调控骨稳态在SOP“骨肉不相亲”防治中的意义

外泌体是一类胞外囊泡，可通过脂质、mRNA、miRNA、蛋白质等生物活性分子的运输，在局部或全身细胞与细胞间的通讯中扮演重要角色[21-22]。最新研究发现，骨骼肌来源外泌体和骨组织细胞外泌体分别在骨骼肌再生和骨稳态中发挥重要的调控作用[23-27]。例如，骨骼肌源性成纤维细胞释放的外泌体miR-199a-5p促进骨骼肌纤维化[27]；破骨细胞来源的外泌体miR-214抑制成骨分化及骨形成[23]。亦有研究提示外泌体可能在“骨-肌Crosstalk”中起关键作用[23]。肌肉生长抑素干预骨细胞系Ocy454后，其外泌体miR-218表达下调，经成骨细胞系MC3T3摄取后负向调控成骨分化[24]；小鼠成肌细胞系C2C12外泌体miR-34a可显著促进BMSC衰老[25]；C2C12外泌体miR-27a可明显促进MC3T3成骨分化和矿化，并且可以作为治疗肌萎缩性脊髓侧索硬化症(一种肌肉骨骼退行性疾病)的潜在方法[26，28]。目前尚未有骨骼肌源性外泌体递送脂质、mRNA、LncRNA、蛋白质等调控骨稳态的报道，可能是未来的一个重要研究方向。因此，骨骼肌释放携带有各种生物活性分子的外泌体，从而调控成、破骨分化及骨稳态，在SOP发病中可能发挥重要作用。

如前所述，“骨肉不相亲”高度概括了SOP骨肌在病理状态下的内在关系，骨骼肌软弱无力，可影响骨骼的生长发育，导致骨稳态失衡，最终引起骨枯髓减。骨骼肌源性外泌体递送miRNA等生物活性分子进而调控骨稳态搭建了骨骼肌和骨骼联系的重要桥梁，可能是SOP“骨肉不相亲”的重要分子机制。在SOP的诊断中，骨骼肌源性外泌体相关活性分子是否可以作为重要的生物标志物；在SOP的治疗中，一方面可以从骨骼肌源性外泌体着手，通过抑制或促进外泌体递送相关miRNA、mRNA、LncRNA、脂质、蛋白质等维持骨稳态。另一方面，根据“骨肉不相亲”的中医理论，运用“脾肾相关”学说选择中医药治疗SOP亦是重要的研究方向。脾肾两虚证(含脾肾气虚证、脾肾阳虚证等)是SOP的重要证型[29-32]，近年来，应用补肾健脾的方剂(如肾气丸、补肾健脾汤)治疗SOP体现出独特优势，能在较少副作用的情况下有效缓解患者骨骼疼痛，改善功能，提高生活质量，在一定程度上弥补目前抗SOP药物的不足[33-36]。然而，由于起效机制不明确及缺乏系统研究数据的支持，限制了中医药的临床应用，因此很有必要对中医药调控SOP的分子机制进行探讨。补肾健脾中药是否可以通过增强或者抑制骨骼肌源性外泌体递送相关miRNA、mRNA、LncRNA、脂质、蛋白质等活性分子调控骨稳态值得进一步研究(图1)。

图1 骨骼肌源性外泌体调控骨稳态在SOP“骨肉不相亲”防治中的意义Fig.1 The significance of skeletal muscle-derived exosomes regulating bone homeostasis in the prevention and treatment of disharmony between bone and skeletal muscle of SOP

综上所述，SOP的发生与骨骼和肌肉的功能失调密切相关，中医学的“骨肉不相亲”较好地阐释了SOP的病理发生机制，补肾健脾、强肌健骨的方剂可以有效治疗SOP“骨肉不相亲”的状态，运用骨骼肌源性外泌体调控骨稳态改善“骨肉不相亲”的病理状态对于解释SOP的分子机制及其治疗SOP都具有重要意义。探索骨骼肌源性外泌体调控骨稳态改善SOP“骨肉不相亲”的分子机制，一方面可以丰富SOP发病机制的理论内涵，加深对中医“骨肉不相亲”“脾肾相关”理论科学内涵的认识；另一方面，对推广中医药防治SOP、改善患者生活质量、减轻社会和经济负担也具有重要意义。