中药调节Wnt/β-catenin信号通路防治骨质疏松症研究进展*

杨智军 杨文龙 杨凤云

骨质疏松症(Osteoporosis，OP)是临床上常见的一种全身性代谢性骨疾病，以骨量减少、骨强度降低及骨组织微结构紊乱，导致骨脆性增加、易发生骨折为特征[1]。OP可引起疼痛、腰膝酸软、脊柱变形及脆性骨折等，严重危害患者的健康和生活质量。随着中国人口老龄化的加剧，OP的患病率呈上升趋势，相应的治疗费用给家庭及社会带来沉重负担[2]。据统计，中国65岁以上人群的OP患病率已达到32%[3]。

中医学将OP归属为“骨痿”“骨枯”等范畴，认为其病机与肾精亏虚、肝郁血虚、脾胃虚弱及血瘀气滞等有关，治疗以滋补肝肾、填精益髓、补益脾胃、活血化瘀等为主[4]。

Wnt/β-catenin信号通路是当前研究OP的热点，它对调节骨代谢发挥重要作用，尤其在成骨分化方面[5]。大量研究表明，单味中药单体及中药复方可通过直接或间接调节Wnt/β-catenin信号通路，影响骨髓间充质干细胞(Bone mesenchymal stem cells，BMSCs)和成骨细胞(Osteoblast，OB)的增殖、分化及活性等，促进骨形成，从而发挥治疗OP的作用。因此，本文就中药单体与中药复方抗OP的Wnt/β-catenin信号通路研究进展进行综述，以期为中药研发以及临床治疗提供思路。

1 Wnt/β-catenin信号通路影响骨代谢的研究

Wnt/β-catenin信号通路是经典的Wnt信号通路，它由 Wnt 蛋白家族、低密度脂蛋白相关受体蛋白5 /6 ( LPR5 /6)、卷体蛋白 (Frz)、散乱蛋白 (Dsh)、结直肠腺瘤性息肉蛋白 (APC)、轴蛋白 ( Axin)、糖原合成酶激酶-3β (GSK-3β)、β-连环蛋白 ( β-catenin)、转录因子T细胞因子/淋巴细胞增强因子 (TCF /LEF)、下游调控因子等多种蛋白和基因组成[6]。

当胞外的 Wnt 蛋白与细胞膜受体 (由LPR5 /6和Frz组成) 结合，活化胞内Dsh并直接作用于Axin，诱导胞质复合物 ( Axin、APC、GSK-3β和β-catenin组成) 降解，抑制 GSK-3β 活性，并降低 β-catenin的磷酸化，使 β-catenin在胞内稳定积累，且精准入核，与TCF /LEF结合，调控Runx2、Cbfa1、PPARγ等靶基因的转录或表达，促进 BMSCs 分化为OB[7,8]。因此，Wnt/β-catenin信号通路的激活，使信号由胞外传导到核内，并启动成骨相关靶基因转录或表达，促进OB分化，增加骨形成[9]。

2 中药调节Wnt/β-catenin信号通路防治OP的研究

2.1 中药单体中药单体指某味中药对某种疾病产生疗效的有效成分。中药单体的研究，有助于明确药物发挥作用的具体机制。通过调节Wnt/β-catenin信号通路防治OP的中药单体主要有3大类，分别是补益类、活血类、清热类。

2.1.1 补益类补益类中药经Wnt/β-catenin信号通路治疗OP的研究较多。常见的有骨碎补总黄酮、淫羊藿苷、淫羊藿黄酮、菟丝子黄酮、黄芪甲苷、续断皂苷 VI、肉苁蓉多糖等。

李晋玉等[10]研究发现，骨碎补总黄酮可下调GSK-3β的表达，上调LRP5、Runx2、β-catenin的表达，促进MC3T3-E1细胞的增殖和成骨分化，其作用机制与激活Wnt/β-catenin信号通路有关。郭英等[11]用骨碎补总黄酮干预SD大鼠BMSC，发现给药组比空白组的ALP活性更高，矿化结节更多，β-catenin、LEF-1和cycline D mRNA表达上调。这说明骨碎补总黄酮通过调节Wnt/β-catenin信号通路，可诱导大鼠BMSC向OB分化。

Huang等[12]通过体外实验发现，淫羊藿苷可促进 GSK-3β 的磷酸化，使β-Catenin的表达上调，促进β-Catenin向细胞核内转运，增加Runx2、ALP和Collagen I的表达，并抑制PPARγ、Fabp4和adipsin的表达，促进BMSCs的成骨分化。 体内实验发现，淫羊藿苷减轻了卵巢切除 (OVX) 小鼠股骨远端松质骨的丢失。该研究表明淫羊藿苷通过经典 Wnt 信号通路调节 BMSCs 的双向分化来发挥其抗OP作用。另一研究也发现淫羊藿苷可通过激活 Wnt /β-catenin 信号通路，上调β-catenin的表达，下调 GSK-3β的表达，促进大鼠 MSCs 成骨分化并抑制其成脂分化[13]。

张锦芳等[14]实验表明，淫羊藿黄酮可提高BMSCs的ALP活性，并上调β-cantenin、Runx2、cyclinD、 BMP-2及BMP-4的mRNA 表达，但Wnt信号通路抑制剂DKK-1和BMP信号通路抑制剂Noggin抑制了淫羊藿黄酮诱导BMSCs的成骨分化，提示淫羊藿黄酮诱导BMSCs的成骨分化与Wnt/β-catenin和BMP信号通路有关。

赵素霞等[15]观察菟丝子黄酮对OVX大鼠的骨代谢影响，发现菟丝子黄酮组血清β-catenin、OPG水平高于模型组，血清RANKL、DKK1水平低于模型组，在腰椎及股骨近端骨密度(BMD)上均高于模型组，提示菟丝子黄酮通过调节OVX大鼠β-catenin、DKK-1、OPG、RANKL等Wnt/β-catenin信号通路相关因子的水平，增加BMD，改善OP。

张贤等[16]观察杜仲醇提取物对大鼠BMSCs成骨分化及Wnt信号通路相关基因表达的影响，结果与阴性对照组比较, 杜仲醇组Fzd2、Fzd3、β-catenin表达增加，Wnt抑制因子表达下降，这与汤军等[17]研究杜仲提取物在诱导大鼠BMSCs成骨分化过程中的结果具有一致性，提示杜仲醇提取物促BMSCs成骨分化可能与Wnt/β-catenin信号通路有关。

李家等[18]研究续断皂苷VI对小鼠OP的防治及作用机制，结果显示，续断皂苷VI可改善OVX小鼠的骨小梁微结构，增加其股骨骨量，并促进BMSCs增殖及细胞基质矿化，增加 β-catenin、Runx2、BMP-2、OCN的基因表达, 但DKK-1可抑制以上成骨相关基因的表达，说明续断皂苷VI对可改善小鼠OP，其作用机制与续断皂苷VI调控Wnt /β-catenin信号通路，促进BMSCs成骨分化有关。

Wang等[19]研究肉苁蓉治疗OP的有效成分及其潜在作用机制，发现肉苁蓉总糖苷和多糖可促进SAMP6小鼠OB的骨形成，改变骨转换的生物标志物并有效改善骨微结构。此外，它们可下调RANKL、p-β-catenin的表达，并上调BMP-2、OCN、OPG和p-GSK-3β的表达。这表明总糖苷和多糖是肉苁蓉治疗OP的有效成分，其潜在机制与它们激活Wnt/β-catenin信号通路有关。

成鹏等[20]观察黄芪甲苷对OVX大鼠OP的影响并探讨其作用机制，对雌性SD大鼠切除卵巢建立OP模型，术后予黄芪甲苷灌胃8周。实验结果显示，与模型组相比，给药组OPG水平增加，RANKL水平降低，腰椎、股骨BMD增加，胫骨的最大载荷及最大应力升高。此外，黄芪甲苷可上调Wnt2、β-catenin蛋白表达，下调FoxO3a蛋白表达。由此可见，黄芪甲苷可通过调控Wnt2/β-catenin/FoxO3a通路，增加BMD，提升骨生物力学性能，从而改善氧化应激介导的OVX大鼠OP。

2.1.2 活血类中医学认为血瘀是骨痿的重要病机之一，故活血类中药也常用于骨痿的治疗。目前活血类中药单体经Wnt/β-catenin抗OP的研究较少，主要见于丹参酚酸B。活血类中药常和补肾类中药配伍组方，在中药复方治疗OP中研究较多。

Cui等[21]研究丹参酚酸B对糖皮质激素诱导的OP (GIO)大鼠模型和OB分化、血管生成、脂肪生成的影响，体内实验发现，丹参酚酸B可改善GIO大鼠模型，促进BMP 表达，减少松质骨丢失，增加松质骨形成率，抑制脂肪生成，并扩张毛细血管改善局部微循环。体外研究发现，丹参酚酸B可刺激骨髓基质细胞向OB分化，增强OB的活性，并减少脂肪生成，此外，PPARγ、Dickkopf-1 mRNA 表达减少，β-catenin 、Runx2 mRNA 表达增加。于是得出结论，丹参酚酸B通过刺激成骨分化、骨髓血管生成和抑制脂肪生成来改善GIO大鼠的骨质流失。

2.1.3 清热类在 OP 的治疗中，清热类中药应用较少。但研究发现黄芩苷、小檗碱、白藜芦醇、秦皮乙素等对清热类中药单体可影响Wnt/β-catenin 信号通路，促进成骨分化。

Kimura等[22]研究黄芩苷对OB成骨分化的影响，发现与空白组相比，药物组可促进GSK3β蛋白的磷酸化，上调ALP 和 Runx2 蛋白与mRNA表达水平，增加ALP活性和矿化结节，而这些都被DKK-1抑制。因此，黄芩苷可通过Wnt/β-catenin信号通路促进OB的成骨分化。另外，李晨睿等[23]研究黄芩苷对大鼠BMSC成骨分化及Wnt/β-catenin信号通路的影响，结果显示黄芩苷可提高ALP的活性，增加ALP克隆数，促进钙化结节形成。此外，还可上调β-catenin、Wnt10a、LEF1及osteocalcin mRNA表达与Runx2、β-catenin蛋白表达。这说明黄芩苷可促进大鼠BMSC的成骨分化、成熟，其作用机制可能是Wnt/β-catenin信号参与BMSC的成骨分化。

王继荣等[24]观察秦皮乙素对增龄性OP的治疗作用及OB分化的调控，取7月龄C57BL/6小鼠，予秦皮乙素灌胃3个月，X射线检测发现给药组小鼠胫骨BMD高于对照组，HE染色显示给药组小鼠骨小梁多于对照组，茜素红染色也显示给药组BMSCs矿化结节增多。此外，秦皮乙素可促进ALP、Runx2、Lef1、Col1 mRNA表达。因此，秦皮乙素可能通过调控经典Wnt信号通路相关因子，促进OB分化及矿化，改善BMD及骨小梁结构，从而延缓增龄性OP的发病。

小檗碱是黄柏的主要提取成分，Ke等[25]研究小檗碱对BMSCs成骨分化的刺激作用及机制，用10 μM小檗碱干预BMSCs 7 d后，与DMSO组相比，小檗碱组可促进成骨分化和β-catenin、OPN、OCN、Runx2等成骨基因的表达，而软骨形成和脂肪形成相关标记基因的表达水平受到抑制。在加入DKK-1后，β-catenin、OPN、OCN及Runx2 基因的表达减少，这表明小檗碱可通过激活经典 Wnt/β-catenin 信号通路来刺激 BMSCs 的成骨分化，它是一种改善OP的潜在药物。

白藜芦醇为植物雌激素，主要存在于虎杖等中药，具有雌激素样作用。喻琴云等[26]研究白藜芦醇对OVX大鼠的保护作用及Wnt/β-Catenin信号通路的影响，通过切除SPF级雌性大鼠双侧卵巢建立OP模型，造模成功后，药物组予白藜芦醇灌胃12周，模型组予等量生理盐水。结果与OVX组相比，药物组BMD增加，β-catenin、LRP5 及Runx2 mRNA表达增加，而GSK-3β mRNA表达减少，提示白藜芦醇可增加OVX大鼠的BMD，减少骨丢失，其作用机制与调控Wnt/β-catenin信号通路有关。

2.2 中药复方中药复方由多种中药配伍组成，体现了中医辨证施治和整体观念的原则，可有效治疗OP。常见的调节Wnt/β-catenin 信号通路中药复方有六味地黄丸、右归丸、补肾活血颗粒、补肾填精方、二至丸等。

六味地黄丸是传统中药方剂，由地黄、山萸肉、薯蓣、泽泻、茯苓和芍药组成。Xia等[27]研究六味地黄丸对骨质疏松症及经典 Wnt信号通路的影响，结果显示，六味地黄丸可增加OVX大鼠股骨BMD，提高椎体最大负荷和弹性模量的生物力学能力。在组织形态学上，骨小梁排列有序，股骨未见明显轻微骨折。此外，六味地黄丸可促OB增殖，增加ALP及钙化结节数量。体内和体外实验中，LRP5、β-catenin、Runx2、Osx mRNA表达均上调。因此，六味地黄丸可减轻OVX大鼠的OP，促进成骨分化，其机制可能与调控Wnt/β-catenin 信号通路有关。

补肾活血颗粒在右归饮基础上加红花、桃仁而成，全方由熟地黄、附片、杜仲、肉桂、枸杞子、山萸肉、山药、红花、桃仁、甘草组成。许应星等[28]研究补肾活血颗粒含药血清影响OB分化及Wnt/β-catenin信号通路，探究其治疗OP的作用机制，予含药血清和空白血清分别干预原代OB，发现含药血清能提高ALP活性，促进矿化结节形成，并上调β-catenin、LRP5及TCF表达。这表明补肾活血颗粒可增加OB的成骨活性及矿化，促进骨形成，从而发挥治疗OP的作用，其机制与影响Wnt/β-catenin信号通路有关。

补肾填精方由熟地黄、鹿角胶、龟甲、制何首乌、淫羊藿、枸杞子、川牛膝、蛇床子组成。刘光旺等[29]观察补肾填精中药含药血清调节Wnt/β-catenin信号通路对小鼠BMSCs增殖、分化的影响，结果发现，含药血清可促进BMSCs增殖及钙化结节形成，并上调ALP、collagen-I、osteocalcin、Runx2 等相关成骨基因的mRNA表达，增加β-catenin、LRP-5、TCF蛋白表达。由此可见，补肾填精中药血清可通过调控Wnt/β-catenin信号通路，促进OVX小鼠BMSCs的增殖、成骨分化及矿化。

补肾活血方由鹿角胶、熟地黄、巴戟天、丹参、续断、党参组成。马威等[30]研究补肾活血方调控经典Wnt通路对OVX大鼠的影响，OVX大鼠造模成功后，中药组予补肾活血方灌胃，模型组予等量生理盐水，12周后检测大鼠BMD和骨组织Wnt2、LRP5、、β-Catenin 的mRNA表达。与模型组相比，中药组BMD增加，Wnt2、LRP5、β-catenin mRNA表达增高，提示补肾活血中药通过调节Wnt/β-catenin信号通路改善OVX大鼠的BMD，从而发挥治疗OP的作用。

二至丸由旱莲草、女贞子组成。孙为等[31]研究二至丸对OVX大鼠下颌骨微结构及Wnt/LRP5/β-catenin信号通路的影响。模型组卵巢切除12周后，体质量增长，血清E2、BALP下降，而TRAP5b上升。给药组下颌骨BMD、骨小梁数量、厚度较模型组增加，Wnt3a、LRP5、β-catenin mRNA表达增加，而DKK-1 mRNA表达减少。因此，二至丸可治疗OVX大鼠的OP，改善骨组织微结构，其作用机制与促进Wnt/β-catenin信号通路LRP5、Wnt3a、β-catenin的表达有关。

右归丸由熟地黄、肉桂、附片、菟丝子、山萸肉、山药、杜仲、当归等组成。李玲慧等[32]研究右归丸对OB影响及作用机制，予右归丸干预原代OB，1周后行ALP染色并检测β-catenin、GSK-3β蛋白表达。ALP染色显示，右归丸组阳性颗粒多于对照组，此外，右归丸可增加β-catenin蛋白表达，降低GSK-3-β蛋白表达。这表明右归丸可通过调控Wnt/β-catenin信号通路，增强OB的ALP活性，促进骨形成。

滋肾降糖丸由淫羊藿、黄芪、熟地黄、生地黄、五味子、鳖甲、狗脊等组成。赵恒侠等[33]研究滋肾降糖丸对糖尿病大鼠骨代谢和Wnt/β-catenin通路的影响，并探讨其对GIO的治疗机制，实验结果显示，与模型组比较，中药组骨组织结构紊乱减轻，Wnt3α、β-catenin、LRP5、Runx2 mRNA表达增加。因此，滋肾降糖丸可通过上调Wnt/β-catenin信号通路中Wnt3α、β-catenin、LRP5、Runx2的基因表达，促进OB分化，改善骨组织形态，从而减少糖尿病大鼠骨量丢失和防治OP。

生髓健骨胶囊由鹿角丸加减化裁而成，全方由鹿角胶、龟甲、熟地黄、当归、黄芪、葛根、丹参等构成。任树军等[34]观察生髓健骨胶囊对酒精性OP的影响，并探究其治疗机制。通过建立OP模型，予中药灌胃治疗，ELISA法检测骨组织β-catenin、LRP5表达，RT-PCR检测PPARγ2 mRNA表达。结果与对照组相比，中药组骨组织 β-catenin、LRP5表达增加，PPARγ2 mRNA表达减少。这表明生髓健骨胶囊可治疗酒精性OP，作用机制可能与其调控Wnt信号通路，抑制PPARγ2表达有关。

3 总结及展望

OP的产生，多由于年龄、性别、遗传、用药、运动或内分泌等因素影响机体正常的骨重建过程，破骨细胞介导的骨吸收活动大于成骨细胞的骨形成，骨量丢失过多，使骨吸收与骨形成的动态平衡被打破[35]。西药治疗OP以双膦酸盐、降钙素和雌激素为主，它们有一定的疗效，但长期服用大多出现不良反应[36]。中药毒副作用少，疗效可靠，对OP的防治具有自身特色及优势[37]。笔者发现，通过Wnt /β-catenin 信号通路治疗OP的中药主要有补益类、活血类及清热类。中医学认为OP的病机以肾虚、脾虚和血瘀为主，故补益类和活血类中药应用较多，而清热类中药相对较少。有观点认为[38]，补益类中药配伍清热苦寒药，能更好地达到补泻并存、补而不腻、温而不燥、阴阳平衡的效果，有利于提升整体疗效。

近年来，随着中医药现代化和分子生物学的发展，中医药研究深入到信号通路的蛋白、基因水平。笔者认为，中药调控经典 Wnt信号通路防治 OP的作用机制主要是促进GSK-3β的磷酸化，使β-catenin 稳定积累并转运入核，与TCF等结合，促进Runx2等成骨相关基因的表达，并抑制PPARγ等成脂相关基因的表达，增加骨形成。中药调节经典Wnt信号通路治疗OP的研究已取得较大进步，说明Wnt /β-catenin 信号通路可作为中药干预OP的重要靶点，但中药靶向调控Wnt /β-catenin 信号通路的安全性，以及与其他信号通路的联系有待于深入研究。