基于“肝肾同源”理论探讨OPG/RANKL/RANK 信号系统在骨转移癌痛中的调控机制*

李 玲，李 菁

1 上海中医药大学附属曙光医院，上海 201203；2 湖南中医药大学第一附属医院

肺癌、乳腺癌、前列腺癌等疾病易出现肿瘤骨转移，预后较差，治疗棘手[1-2］。骨转移伴随产生的骨骼相关事件（skeletal-related events，SREs），比如难以忍受的剧烈疼痛和病理性骨损害[3］等，会使患者生活行为和社会功能受损、低生活质量，加速患者死亡。中医古籍中并未明确提出骨转移癌这一病名。临床上多按发病表现归属于中医学“骨蚀”“骨痹”“石瘤”“石疽”等范畴[4］。《灵枢·刺节真邪》篇即对骨转移癌痛（cancer-induced bone pain，CIBP）有了具体描述：“骨疼而肉枯，内伤骨为骨蚀”。中医药对CIBP 具有独特的治疗优势，尤其体现在肝肾同源、精血理论基础指导下的临床实践方面。肾藏精，主骨生髓，肝藏血，主筋，肝肾充足，精血有源，筋骨得养。肝肾不足，筋脉不畅，精血不荣，易出现骨性疼痛。从肝肾二脏来治疗CIBP 的临床疗效已被临床和实验研究证实，但尚缺乏确切的分子生物学理论来解释其作用机理。

1 CIBP的发病机制

CIBP 是一种复杂的临床综合征，具有炎症性和神经性疼痛的共同特征[5-6］。其发病的主要原因是骨环境稳态被破坏，而骨环境的稳定，依赖于成骨细胞、破骨细胞及骨细胞三者之间的相互作用[7］。肿瘤细胞侵袭至骨组织时，与成骨细胞、破骨细胞及骨细胞建立了病理联系，使三者在骨代谢关系上由良性循环转为恶性循环[8］。最常见的骨代谢失衡是溶骨性骨损害，常见于乳腺癌。当溶骨性肿瘤细胞转移到骨组织时，癌细胞开始分泌破骨细胞刺激因子，如表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）、激活素A（activin A）等刺激破骨细胞增殖生长，同时还分泌破骨细胞分化因子，如RANKL、巨噬细胞集落刺激因子（macrophagecolonystimulatingfactor，M-CSF）、白细胞介素1、6 和11等促进破骨细胞前体向破骨细胞分化成熟，导致RANKL 与RANK 竞争性结合，使得大量的破骨细胞增殖成熟，产生高度溶骨效应。当破骨细胞吸收溶解骨质的同时，骨基质中的生长因子（growth factor，GF）、转 化 生 长 因 子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）、骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）和血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）被释放，进一步促进癌细胞的生长，形成骨质破坏的恶性循环。此外，骨细胞在此过程中通过分泌硬化蛋白（sclerostin，SOST）抑制成骨细胞的活性，降低骨保护素（osteoprotegerin，OPG）分泌，使骨形成减少，溶骨性骨破坏加深，刺激骨膜伤害性感受器中瞬时感受器电位离子通道蛋白（transient receptor potential vanilloid，TRPV）和 酸 离 子 敏 感 通 道（acidsensing ion channel，ASIC）受体，使骨的感觉神经细胞除极化，将疼痛信号上传至脊髓疼痛中枢，引起痛感[9-10］。总之，CIBP 的发生是由于肿瘤细胞扩散至骨组织时，通过产生多种细胞因子和炎性介质，在OPG/RANKL/RANK 信号系统介导的情况下破坏了稳态骨环境。

2 肝肾同源理论与CIBP的辨治机理

中医认为CIBP 病位在骨，与肝肾二脏密切相关。中医五行理论认为，肝属木，肾属水，肾水生肝木，故肾为肝之母脏，肝为肾之子脏。中医的脏象理论认为，肝主筋，藏血；肾主骨，藏精。肝血养肾精，肾精化肝血。精盛血自充，血充精自足，精血可相互转化充养[11］，明确地指明肝肾同源于精血。《圣济总录》记载：“肾脏虚损，肝元伤疲，则筋骨受病，故腰膝为之不利。”随着年龄的增长，肾精不足，筋骨活动不利。而CIBP 的发生，离不开肝肾二脏。肝肾不足则气滞血少精亏，气滞经血不行为不通，血少精亏筋骨失养为不荣。不通不荣是肝肾亏虚的最终表现，也是CIBP 的发病基础。故“肝肾不足-气滞血枯精亏-不通不荣-筋骨不利”是CIBP 发生的关键病机。筋膜附着于骨而聚于关节，是联络关节、肌肉的一种组织。正所谓乙癸同源，精血互生，筋骨功能的正常运转依赖于肝肾精血的充养和肾阳的温煦。肿瘤患者正气亏虚、易感外邪，当复感风寒湿邪时，邪气阻滞经络，气血运行愈加不畅，可导致筋骨的疼痛程度加剧。肾精充盈则骨髓化生有源，骨骼受其滋养而壮健；肾精亏损则骨髓生化无源，骨骼失其濡养而痿软。肝主疏泄，只有当肝之气机条达舒畅时，精微才能输布于筋骨[12］。故在防治CIBP 时，应注意整体调摄，重在肝肾。

3 OPG/RANKL/RANK 信号系统在CIBP 中的调控作用

OPG/RANKL/RANK 信号系统由三个重要的信号分子组成：OPG、RANKL、RANK，其在调节骨形成、吸收和骨代谢平衡方面扮演重要的角色[13］。尤其在介导肿瘤骨转移部位的溶骨性破坏和转移后行为上，可直接导致肿瘤性的骨破坏[14］。研究表明，破骨细胞的分化和激活受到肿瘤坏死因子和肿瘤坏死因子受体蛋白超家族成员（tumor necrosis factor receptor superfamily，TNFRSF）的正向和负向调控。OPG 是肿瘤坏死因子受体超家族的可溶性成员，在许多组织和细胞中都有表达，尤其是成骨细胞。它负责调控破骨细胞的分化，是破骨细胞形成的一种强有力地抑制剂，以此维持正常的骨密度。OTTEWELL 等[15］发现，重组OPG 显著抑制了小鼠模型中的MDA-MB-231 细胞（人乳腺癌细胞）的生长，从而阻止了乳腺癌骨转移瘤的发展。OPG 的配体即RANKL 蛋白广泛存在于各组织器官，如大脑、肠、骨骼肌、肾等，但在骨组织中高表达[16］。RANKL 是破骨细胞由前体分化为成熟的必需因子，能强有力地促进破骨细胞的分化成熟，正向调控骨的吸收。它对骨吸收的调节，依赖于成熟破骨细胞或其前体表面的膜蛋白受体RANK的相互作用。RANKL 首先召集信号通路的开关——肿瘤坏死因子受体相关因子，进而通过磷酸肌醇3-激酶、蛋白激酶B、NF-κB 等通路来诱导破骨细胞前体转向成熟，同时增加细胞数量及大小，介导破骨作用[17］。另外，有研究[18］表明，炎症因子如TNF-α、白细胞介素1β和白细胞介素6可通过激活NF-κB 通路，强烈诱导破骨细胞的溶骨作用。RANK 作为TNF 受体超家族成员之一，是RANKL 刺激破骨细胞增殖、分化、成熟唯一的特异性受体，但由于RANK 蛋白缺乏酪氨酸激酶活性，只能通过借助接头蛋白TRAF（TNF-receptor associated factor）才能传递细胞信号，与RANKL 结合来调控骨质形成。在TRAF 家族成员中，TRAF6 无疑是影响破骨细胞形成及破骨功能的关键角色。NAITOA等[19］通过敲出小鼠上的TRAF6 基因发现，缺乏TRAF6 的小鼠由于破骨细胞的分化障碍，发生了严重的骨骼石化症。进一步证实了RANK 在骨质形成上扮演了重要的角色。当肿瘤细胞转移到骨组织时，会释放许多细胞因子和炎性因子，促使RANK 与RANKL 蛋白竞争性结合[20］，破坏骨微环境中OPG、RANK、RANKL 的平衡，导致RANKL/OPG 比例增长，破骨细胞由前体状态迅速地分化为成熟状态，成熟的破骨细胞增生活跃。大量的破骨细胞吸收溶解骨基质，并在局部形成高度酸化的微环境，激活了酸敏感离子通道3（acid sensing ion channel 3，ASIC3）和 辣 椒 素 受 体1（transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1），出现痛感[21］。与此同时，OPG 蛋白在肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体（TNF-related apoptosisinducing ligand，TRAIL）作用下，凋亡裂解，释放出大量的细胞基质和细胞因子，为肿瘤细胞的增殖提供了良好的土壤[22］，造成骨质破坏的恶性循环，进而加重骨性癌痛的程度。

4 肝肾同治法与OPG/RANKL/RANK 信号系统的相关性

OPG/RANKL/RANK 信号系统已被多位学者证实在维持骨的代谢中起到关键的作用。中医学认为，CIBP 的病位在骨骼、经筋，病机以肝肾不足、气滞血瘀为主，病性属于本虚标实。李东垣首次阐述肝肾同治法，他提出：“肾主骨，肝主筋，自古肾肝之病同一治。”因此治疗CIBP 多从肝肾二脏辨证论治，采用补肝肾、壮筋骨、活血化瘀、行气散结的方药。肝肾同源，筋骨相连。肝肾充足，精血满溢，荣养筋骨，癌痛自消。肝肾不足，精血匮乏，筋骨失濡，活动失常，最终导致CIBP 的发生和进展。因此，注重调护肝肾，肝疏肾充是维持筋骨关系正常的生理基础。在中医治病求本的原则和辨证论治的诊疗思维指导下的肝肾同治法，治疗CIBP 的核心在于疏通和营养筋骨，保护筋骨关节的形态结构和生理功能，从而减轻和延缓疼痛的程度与进展。邓博等[23］通过在大鼠后肢骨的骨髓腔接种乳腺癌细胞构造乳腺癌骨转移模型，续予三骨汤治疗后，骨质破坏明显减轻。三骨汤由骨碎补、补骨脂、透骨草按5∶5∶3 组成。全方采取肝肾同治之法，其中补骨脂可壮骨益肾；透骨草入肝经血分，可活血止痛，舒筋活络；骨碎补有接骨续筋，散瘀止痛的功效。实验结果表明，其作用机制可能是使骨微环境中的OPG 浓度增加，RANKL/OPG比值下降，从而使整个OPG/RANKL/RANK 信号系统对破骨细胞产生抑制性作用。宋程[24］通过补肾活血方治疗小鼠CIBP 时发现，补肾活血方组小鼠疼痛程度明显减轻。研究发现，补肾活血方能促进成骨细胞分泌OPG 蛋白，减少RANKL 和RANK 蛋白的表达，使增多的OPG 竞争性的与RANKL 结合，破骨细胞分化成熟受阻，从而抑制骨转移的发生和发展，减轻由此引发的疼痛。补肾活血汤以淫羊藿为君药，补肾壮骨，填精充髓；辅以桃仁、红花为臣药，入肝经血分，活血止痛；佐以当归补阴养肝，调经充血。全方补肝益肾壮骨，活血化瘀止痛，共演肝肾同治之法。相关药理学研究[25-27］表明，淫羊藿、骨碎补、补骨脂等具有补肝益肾，壮骨强筋的中药，可改善整个OPG/RANKL/RANK 信号系统内蛋白质表达的微环境，提高OPG和RANK表达量，使骨代谢系统向着促进成骨、抑制破骨的方向转变。中医在治疗CIBP 时，以肝肾同治为治疗大法，无论是中药复方还是单味中药，都有着改善骨系统内微环境的作用，而OPG/RANKL/RANK 信号系统作为多种细胞因子和激素影响骨骼代谢的下端通路[28］，在中药相关作用靶位上起到了关键的调控作用，是中医肝肾同治法治疗CIBP 的分子生物学基础之一。

5 小结

CIBP 的发生是各种因素作用的结果，其本质是肝肾关系，即筋与骨在结构和功能上的失调。从分子生物学层面上来讲，OPG/RANKL/RANK 信号系统的紊乱致骨代谢关系失常，骨代谢平衡被打破，引起相关致痛因子受体及通路敏化。基于中医学“肝肾同源”理论和“肝肾不足-气滞血枯精亏-不通不荣-筋骨不利”的发病机制，肝肾同治是最核心的治疗理念。随着中医药事业的稳步发展和现代分子生物学研究的不断深入，对于CIBP 的发病、防治，尤其基于肝肾同治法联合OPG/RANKL/RANK 信号通路，研制有特异性的靶向药可能是未来研究的方向之一。