柚皮苷防治骨质疏松症的研究进展

梁 健 伍 亮 黄先盈 宋泉生

骨质疏松症(osteoporosis,OP)是一种全身代谢性骨病，由于成骨细胞的活性下降，破骨细胞的活性增强，骨吸收大于骨形成，引起全身骨量减低、骨细微结构被破坏，骨密度和骨强度下降，骨骼的脆性增加，增加了骨折的发生风险，严重影响患者的生活质量。我国正步入老龄化社会，骨质疏松症的发生率逐年上升，相应的医疗支出也在逐年增加，这说明骨质疏松症已成为我国乃至全球面临的重要公共卫生问题之一[1]。目前临床上治疗骨质疏松症以西药为主，主要的药物分类是抑制骨吸收剂、促骨形成剂以及骨代谢调节药物等，但大多存在一定的不良反应，疗效并不理想[2，3]。随着我国国际影响力的提高，中医药被越来越多的人所重视，应用中药防治骨质疏松症也是近年来的研究热点。随着现代药理学的发展，研究发现，柚皮苷具有良好的抗骨质疏松症活性。本文就柚皮苷防治骨质疏松症的机制进行综述，旨在为临床运用柚皮苷治疗骨质疏松症提供经验。

一、骨质疏松症的发生机制

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是一种来源于骨髓间充质的多能干细胞，具有分化为成骨细胞的潜能，并通过调节相关基因的表达抑制破骨细胞的分化[4]。正常骨量的维持主要依赖于骨形成和骨吸收之间的平衡，以及骨骼中各种细胞之间的相互作用。骨质疏松症的发生，主要是由于成骨细胞(osteoblast,OB)介导的骨形成和破骨细胞(osteoclast,OC)介导的骨吸收的平衡失调，骨吸收逐渐占据主导地位，骨量丢失严重[5]。因此，骨质疏松症的发生机制可以从成骨细胞、破骨细胞、BMSCs 3个方面考虑。

二、柚皮苷对破骨细胞的影响机制

破骨细胞是骨组织中唯一的骨吸收细胞。在老化的骨骼中，破骨细胞介导的骨吸收逐渐占据主导地位，打破骨重建平衡，导致骨质疏松症的发生。巨噬细胞集落刺激因子(monocyte colongstimulating factor,M-CSF)和核因子κB受体活化因子配体 (receptor activator for nuclear factor-κB ligand,RANKL) 是破骨细胞分化过程中最关键的两种因子，RANKL/RANK/OPG信号通路是破骨细胞分化过程中最重要的调节方式[6]。RANK是RANKL的受体,两者相互结合可促使破骨细胞分化、成熟和活化，在RANKL联合M-CSF的调控下，破骨细胞前体细胞与c-Fms结合，并诱导RANK的表达，从而激活细胞外信号调节激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)信号通路，促进破骨细胞的生成，并促进成熟破骨细胞的骨吸收作用[7]。骨保护素(ostoeprotegerin,OPG)可以与RANKL竞争性结合，抑制RANKL/RANK的作用，进而抑制破骨细胞的生成，并促进成熟的破骨细胞凋亡，抑制骨吸收[8]。

研究表明，柚皮苷可以通过介导线粒体凋亡途径促使破骨细胞凋亡，从而抑制OVX大鼠模型的骨质流失，提高去势大鼠的骨密度、骨小梁厚度、骨矿化和机械强度，表现出抗骨质疏松的药理活性[9,10]。Ang等[11]研究认为，柚皮苷是破骨细胞形成和骨吸收的抑制剂，能够抑制RANKL介导的ERK和NF-κB信号转导，进而下调破骨细胞关键基因的表达，干扰破骨细胞的形成和骨吸收。李风波等[12]应用不同浓度柚皮苷单体干预RANKL诱导的破骨细胞，发现各个浓度的柚皮苷均可减少破骨细胞的数量，抑制BCL-2和MMP-9的表达，促进破骨细胞的凋亡，并呈现剂量依赖。刘朝晖等[13]研究发现，柚皮苷通过降低integrin-β3、c-src及psrc等因子的表达，抑制破骨细胞的分化，降低骨吸收的水平，表现出抗骨质疏松症的效果。张鹏等[14]推测，柚皮苷可以通过下调骨质疏松症患者体内的肿瘤坏死因子、RANKL的表达，减少破骨细胞的生成，抑制骨吸收，维持骨量，达到防治骨质疏松症的作用。

三、柚皮苷对成骨细胞的影响机制

成骨细胞来源于未分化的BMSCs，是骨组织的关键性功能细胞，分布在骨组织表面，负责骨基质的合成、分泌和矿化,其增殖和分化是骨形成的关键因素[15]。成骨细胞通过分泌骨钙素(BGP)、成纤维细胞生长因子等活性物质，促进骨形成，抑制骨吸收，维持正常骨量[16]。骨特异性碱性磷酸酶是成骨细胞的一种细胞外酶，具有一定特异性及稳定性，参与骨形成的过程，与骨组织的生长密切相关，能够反映成骨细胞的活性，是成骨细胞成熟的标志[17]。重组人骨形态发生蛋白(bonemorphogenetic proteins,BMPs)能够诱导未分化间充质干细胞的迁移、增殖和分化,形成成骨细胞，加速骨缺损组织的修复[18]。Runx2是骨骼发育所必需的特异性转录因子，在成骨细胞分化的早期，Runx2通过激活骨基质蛋白基因的表达，使成骨细胞维持在分化较早期阶段并阻止成骨细胞的进一步分化，为机体提供大量未成熟的成骨细胞[19]。此外，成骨细胞还可以通过形成自噬体降解受损细胞和细胞器来维持细胞的稳定状态，促进成骨细胞的形成和晚期成骨[20]。

Ge等[20]应用柚皮苷干预成骨细胞发现，柚皮苷可以促进成骨细胞自噬、增殖和分化，增加骨密度，并且随着柚皮苷浓度的增加，成骨细胞的增殖和分化能力呈现剂量依赖性增加。林春淑等[21]研究认为，高糖状态会抑制MC3T3-E1成骨细胞的增殖，促使成骨细胞凋亡，破坏骨代谢的动态平衡,导致骨形成减少，而柚皮苷可以在高糖环境下上调IGF-1的表达，激活Akt信号通路，上调Runx2、ALP的表达，促进成骨细胞的分化，抑制糖尿病性骨质疏松症的进展。秦红霞等[22]研究发现，柚皮苷可以降低脂多糖对成骨细胞分化的抑制作用，通过提高OPG/RANKL mRNA的比值和ALP活性，促进成骨。刘冲等[23]应用柚皮苷干预成骨细胞的前体MC3T3-E1细胞，发现柚皮苷可以上调miR-199a-5p/ECE1分子轴，提高Runx2、OPN、BMPs、ALP活性以及细胞钙化的表达，促进了MC3T3-E1细胞的成骨分化和矿化。另外，柚皮苷可以上调BMPs的表达促进成骨细胞的增殖、分化，促进骨形成，增加骨量[18]。

四、柚皮苷对骨髓间充质干细胞的影响机制

BMSCs是来源于中胚层的一类多潜能干细胞，是骨骼生长发育所必需的细胞，在一定诱导条件下,可以分化为成骨细胞。若BMSCs向成骨细胞分化能力下降，成骨细胞数量不足，骨形成能力下降，导致机体骨量降低，引起骨质疏松症。经典的 Wnt 信号通路由β-catenin蛋白介导，上调β-catenin的表达可以增强BMSCs的成骨分化[24]。BMPs是促进成骨的重要因子，对骨细胞的分化起决定性作用，通过上调BMP2基因的表达水平可以促进BMSCs向成骨细胞增殖、分化，促进骨形成[25]。Runx2基因在骨质疏松症发生过程中占有重要地位，可以通过调节TGF-β/BMP信号通路、Wnt信号通路及Notch信号通路调控BMSCs向成骨细胞分化，促进骨形成[26]。

宁宇等[27]研究发现，柚皮苷能够通过激活成骨信号轴BMP-2/Smads/Runx2/Osterix，上调Runx2、Smad1/5/8及Osterix mRNA及蛋白表达水平，促进BMSCs成骨分化。Wang等[28]应用柚皮苷干预人的BMSCs，发现柚皮苷通过激活ERK号通路，增加Runx2、OSX和COL-1因子的表达水平，进而促进BMSCs 向成骨分化，增加骨量，可以有效防治骨质疏松症，并且表明对人的BMSCs无明显毒性。Yu等[29]用柚皮苷干预大鼠的BMSCs，发现ALP活性和成骨细胞相关基因的表达以剂量依赖性方式增加，当用Notch抑制剂DAPT干预时可以减弱柚皮苷对BMSCs的生物学效应，表明柚皮苷通过激活Notch信号通路增强BMSCs的成骨作用。齐玉成等[30]通过综述表明，柚皮苷可以通过上调Runx2、BMP、OSX的表达，激活BMP-2/Smads/Runx2信号轴以及PI3K/Akt、Wnt/β-catenin、MAPK等信号通路发挥抗氧化作用，从而诱导干细胞成骨分化。

五、展 望

我国乃至全球正步入老龄化社会，老年人口的比重逐年增大，骨质疏松症的发生率也在逐年增高。但是骨质疏松症的发病早期无明显的临床症状，难以做到早发现、早诊断、早治疗，大部分患者待出现胸、腰、背部疼痛或椎体压缩性骨折等严重并发症才得以诊治，大大降低了临床治疗效果，加大了患者和社会的医疗负担。目前，西医临床上治疗骨质疏松症主要是骨吸收抑制药物，治疗周期长，不良反应较大，患者难以长时间坚持，导致治疗效果欠佳。随着国家对中医药事业发展的大力支持，越来越多的中药被证实具有抗骨质疏松症的作用，且由于中药的不良反应小，价格低，可以长期服用，这为骨质疏松症患者带来更多的选择。

中医学虽无骨质疏松症的病名，但《黄帝内经》中有骨枯、骨萎的记载，与骨质疏松症的症状最为相近。《素问·痿论篇》曰：“肾气热，则腰脊不举，骨枯而髓减，发为骨痿”，“肾藏精，精生髓，髓生骨，故肾主骨”。肾脏生理功能的正常和肾精的充盈对骨骼的生长发育至关重要。骨碎补性温、味苦，归肝肾经，具有活血续伤、补肾强骨的功效。柚皮苷是骨碎补的有效活性成分，现代药理学研究表明，柚皮苷具有抗肿瘤、抗氧化、抗骨质疏松症等作用。笔者通过综述发现，柚皮苷抗骨质疏松症主要是通过调控BMSCs向成骨分化、增强成骨细胞的活性、抑制破骨细胞主导的骨吸收，进而促进骨形成，增加骨量。目前对于柚皮苷抗骨质疏松症的研究仍处于细胞实验和动物实验阶段，缺乏大量的临床研究，且对于柚皮苷的毒性不良反应缺乏进一步研究。笔者期望柚皮苷能够早日应用于临床，为骨质疏松症的患者提供更安全有效、不良反应小、经济便捷的抗骨质疏松药物，推动中医药的发展。