骨碎补在治疗口腔骨相关疾病的研究进展

黄元鸿 彭显 周学东

口腔疾病防治全国重点实验室 国家口腔医学中心 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院牙体牙髓病科 成都 610041

骨碎补，又名肉碎补、石岩姜，具有疗伤止痛、补肾强骨功效[1]。骨碎补主要含有黄酮类、三萜类、苯丙烷类、木脂素、酚酸等化合物[2]。根据现代药理和临床研究表明，骨碎补具有调节骨代谢和降低炎症因子水平的作用，可以减轻骨关节炎症、促进骨折愈合和牙齿生长[3]。口腔疾病中，牙周炎、正畸治疗的牙移动、种植体骨结合等都与牙槽骨的骨改建过程密切相关。

因此，本文针对骨碎补在口腔骨相关疾病有关的生物学功能和研究进展作一综述，以期对骨碎补在口腔领域的应用价值有更清晰和更深入的了解，为口腔疾病的治疗提供便捷有效的新思路和新方法。

1 骨碎补的生物学功能

骨的功能是为肌肉收缩提供附着处及保护内脏等重要器官。有2种细胞在骨代谢中起着关键的作用，一类是影响骨吸收的破骨细胞，另一类是影响骨形成的成骨细胞。成骨细胞和破骨细胞之间形成的骨平衡，对维持骨功能起到不可替代的作用。骨碎补不仅可以促进成骨细胞分化，抑制破骨细胞成熟，还能减少炎症因子水平，抑制骨吸收，促进成骨，调节骨代谢，可用于治疗骨相关疾病[4]。

1.1 促进成骨

研究表明，骨碎补具有成骨作用，可以促进骨折愈合，提高骨强度及骨密度。Chen等[5]将骨碎补联合阿仑膦酸盐对骨质疏松骨折大鼠灌胃给药后，在2周、4周和6周对骨折部位测试，发现骨碎补（每日90 mg·kg-1）配伍阿仑膦酸盐灌胃可以加速骨质疏松大鼠的骨痂形成和骨折愈合。Guo等[6]将骨碎补在骨质疏松性骨折模型大鼠股骨骨折处穿皮给药，并在手术后3周和6周检测股骨的骨髓密度，发现大鼠骨折处有骨痂形成和新骨愈合。在右股骨部位局部应用骨碎补（每日30 mg·kg-1）不仅提高了骨质疏松性骨折大鼠的骨小梁骨密度，还增强了大鼠股骨干的骨强度[6]。

骨碎补促进成骨的作用可能与骨形态发生蛋白质（bone morphogenetic protein，BMP）/Smad蛋白（contraction of Sma and Mad，Smad）信号通路、Wnt蛋白质（contraction of “Wingless” and“Ⅰnt”，Wnt）/β-连环蛋白（β-catenin）信号通路、磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidyl inositol 3 kinase，PⅠ3K）/蛋白激酶（protein kinase B，AKT）信号通路、细胞外信号调节激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）信号通路和Notch信号通路促进成骨细胞的增殖和分化有关。Sun等[7-8]使用不同浓度骨碎补灌胃治疗骨折模型大鼠，12周后进行检测，发现骨碎补通过BMP/Smad信号通路提高了大鼠骨形态发生蛋白质（bone morphogenetic protein，BMP）-2、Smad1、Smad4、runt相关转录因子2 （runt-related transcription factor 2，RUNX2）、成骨相关转录因子、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和缺氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1，HⅠF-1）的表达。苏木精-伊红（hematoxylin and eosin，HE）染色和Masson染色以及骨髓基质细胞（bone marrow stromal cell，BMSC） 体外碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）水平的结果也证明了骨碎补的上述作用，且血管造影成像表明骨缺陷区域的新血管生成，促进新骨基质的形成及矿化。含有骨碎补（50 μg·mL-1）的成骨培养基培养BMSC，发现BMSC的ALP活性、钙沉积水平和茜素红染色程度呈现剂量依赖性增加[9]，同时降低了过氧化物酶体增殖物激活受体γ2水平。此外，Notch信号抑制剂逆转了骨碎补对BMSC的影响，表明骨碎补可能通过Notch信号通路发挥成骨作用。研究发现经骨碎补处理后，大鼠成骨细胞的RUNX2、骨桥蛋白（osteopontin，OPN）、ALP、骨钙素（osteocalcin，OCN）、骨保护素（osteoprotegerin，OPG）、PⅠ3K、AKT、ERK1/2等成骨相关因子表达增加[10]，说明骨碎补可能通过PⅠ3K/AKT、ERK1/2信号通路加速细胞周期，发挥促进成骨细胞增殖和成骨活性的作用。研究发现骨碎补总黄酮可促进小鼠胚胎成骨细胞前体细胞（mouse embryonic osteoblast precursor cells，MC3T3-E1）细胞中β-catenin、低密度脂蛋白受体相关蛋白5（low-density lipoprotein receptor-related protein 5，LRP5）、RUNX2表达，而阻断Wnt/βcatenin 信号通路会抑制上述β-catenin、LRP5、RUNX2的表达[11-12]。除了直接促进成骨细胞的增殖分化之外，骨碎补还被发现可以通过VEGF信号通路增加骨缺损区域的新血管形成，间接促进成骨。

1.2 抑制破骨

骨碎补抑制破骨作用可能与雌激素通路、OPG/核因子-κB受体活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK）/核因子-κB受体活化因子配体（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）信号通路和Wnt3a蛋白/β-catenin信号通路有关，可以抑制破骨细胞活性，减少骨质流失，维持骨密度。研究[13]发现骨碎补（每日225 mg·kg-1）通过雌激素受体依赖性途径可以增强股骨力学强度和防止骨小梁微结构恶化，减少骨质流失。骨碎补可以通过协同增强1α，25-二羟基维生素D3在体外促进成骨细胞分泌骨蛋白，并影响破骨细胞的产生，减少骨质流失[14]。骨碎补（每日135 mg·kg-1）通过增加骨缺损大鼠RUNX2、OPG和OCN的表达，降低破骨细胞的RANKL 水平，抑制破骨细胞分化，从而激活OPG/RANK/RANKL信号通路，促进新骨形成[15]。骨碎补结合碳酸钙灌胃可激活卵巢切除大鼠的Wnt3a/β-catenin信号通路，增加Wnt3a、β-catenin和磷酸化β-连环蛋白抗原的表达[16]。不仅能修复股骨的骨小梁，还能防止骨组织中胶原纤维的减少，促进新骨及软骨组织的再生，减少骨质流失。

1.3 抗炎

研究表明，骨碎补125~600 μg·mL-1能通过丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、PⅠ3K/AKT和核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）信号通路，降低炎症软骨细胞炎症因子分泌水平，降低骨关节炎（osteoarthritis，OA）大鼠的膝关节肿胀程度，减轻软骨组织结构损伤和侵蚀，在骨关节炎过程中发挥抗炎作用。Chen等[17]发现骨碎补（600 μg·mL-1）可以增加骨关节炎大鼠中基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP） -1、MMP-3和MMP-13水平，降低金属蛋白酶组织抑制因子-4的表达，减轻OA大鼠膝关节软骨组织的病理改变。此外，骨碎补（2.5 mg·mL-1）可以降低骨关节炎大鼠细胞中缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factor，HⅠF）-1α上游的炎症因子白细胞介素（interleukin，ⅠL）-6、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α水平，并抑制PⅠ3K/AKT、NF-κB、ⅠL-17和TNF通路的活化[18]，说明骨碎补对OA的治疗机制可能与PⅠ3K/AKT、NF-κB途径密切相关。骨碎补（125 μg·mL-1）通过抑制骨关节炎大鼠MAPK、PⅠ3K/AKT和NF-κB信号通路的异常活化，下调TNF-α水平，可以抑制成纤维细胞样滑膜细胞的炎症反应、关节肿胀和滑膜异常[19]。骨碎补配伍淫羊藿可以减少OA大鼠软骨组织中MAPK信号通路的p38 MAPK、细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的磷酸化水平，并降低炎症因子ⅠL-1β、ⅠL-6和TNF-α水平[20]。

2 骨碎补用于治疗口腔骨相关疾病

骨碎补因其良好的调节骨代谢及抗炎的作用，近年来逐渐被用于口腔骨相关疾病的治疗，在牙周炎导致的骨吸收、加速正畸牙移动及促进种植体表面骨结合方面均取得了一定的效果。

2.1 治疗牙周炎

牙周炎是由牙菌斑生物膜引起的牙周支持组织慢性感染性疾病。主要表现为牙周支持组织的破坏，如炎症、附着丧失和牙槽骨吸收，最终导致牙齿松动脱落[21]。骨碎补（100 μg·mL-1）不仅可以提高牙周膜细胞的增殖及成骨分化潜能[22]及牙周韧带细胞的增殖活性[23]，还可以促进根分叉病变的牙槽骨再生[24]，减少牙槽骨吸收。作为牙周炎辅助药物，骨碎补可以改善牙周炎牙槽骨的骨代谢[25]，减轻炎症相关因子水平，减轻牙周组织炎症反应[26-27]。骨碎补可通过Hedgehog信号通路促进人牙周膜干细胞的成骨分化，增加其 ALP、OCN和RUNX2等成骨相关基因的表达[22]。而加入Hedgehog通道抑制剂后，牙周膜干细胞的成骨相关基因和蛋白的表达量均降低[22]。骨碎补作用于玉米蛋白支架上的牙周韧带细胞（periodontal ligament cells，PDLC） 后，在扫描电子显微镜下PDLC表现出完全拉伸和旺盛生长，说明骨碎补可以提高牙周韧带细胞的增殖活性[23]。也有研究表明，骨碎补局部用药可促进根分叉病变处牙槽骨的再生。Afifi等[24]用骨碎补治疗实验犬的根分叉病变，在4周和8周时对前磨牙进行处理并评估治疗结果，发现成骨细胞数量、骨基质中胶原蛋白的百分比和ALP表达水平均明显升高。作为牙周治疗的补充药物，骨碎补不仅能减少破骨细胞数量，还能在牙根部形成新生骨基质，从而减少牙槽骨吸收[25]。骨碎补（每日240 mg·kg-1）灌胃可降低牙周炎大鼠龈沟液骨钙素水平，增加牙槽骨骨密度，对大鼠牙周炎具有一定治疗作用[26]。还能改善患者牙周指数，降低患者龈沟液中的TNF-α和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）水平，减轻牙周炎症反应[27]。

骨碎补不仅能减轻牙周炎症反应，还能提高牙周膜细胞增殖和成骨分化潜能，促进牙周炎骨再生，有做为牙周治疗辅助药物的发展潜力。但上述研究多局限在体外研究和动物研究，尚缺乏临床研究的证据。骨碎补对牙周炎致病菌的影响尚不明确，仍然需要更多、更深入的研究。骨碎补治疗牙周炎的临床研究和对牙周致病微生物的影响可作为未来的研究方向，为骨碎补在牙周炎的治疗提供更进一步的临床证据。

2.2 加速正畸治疗

正畸治疗是一个耗时的过程，通常需要2~3年，有较高的并发症风险，可能对患者产生不良影响[28]。如何在对牙周膜、牙槽骨以及牙髓无不可逆性损伤的条件下加快牙移动速度、缩短正畸治疗时间，一直是国内外正畸学者关注的热点[29]。正畸治疗过程中，正畸力作用于牙引发的牙周组织上显著的压力和张力可诱导骨代谢相关的信号通路和蛋白，如OPG/RANK/RANKL信号通路、OPN、骨涎蛋白、成骨体等[30]，刺激牙周支持组织炎症性骨重塑，是牙槽骨改建和牙移动的必要条件[31]。研究发现骨碎补（每日0.9 g·kg-1）灌胃能降低牙周炎正畸大鼠牙移动保持阶段的RANKL表达，促进牙槽骨成骨和牙周膜稳定及改建，对正畸牙槽骨改建和牙移动加速起到重要作用，从而缩短正畸治疗时间[32-33]。采用骨碎补（每日6 g·kg-1）对正畸模型大鼠灌胃后，第7、14、21、28天测量上颌第一磨牙的运动距离和牙槽骨密度改变，发现骨碎补可以增加正畸模型大鼠牙齿运动距离并减缓牙槽骨密度降低[34]。骨碎补（每日6 g·kg-1）灌胃及弓丝加力作为局部因素可加快大鼠上颌第一磨牙近中移动的速度[35]，为进一步将中药材应用于加快正畸牙移动提供了初步的实验基础和理论参考。

骨碎补可以改善正畸治疗大鼠的骨代谢，并维持正畸牙移动过程中牙周膜的稳定，加速正畸治疗牙移动。目前研究表明骨碎补可能通过OPG/RANK/RANKL信号通路在正畸治疗发挥调节骨代谢作用，但具体作用机制尚不明确。正畸过程中骨碎补的抗炎和促进新血管形成的作用影响，也需要进一步深入研究。

2.3 促进种植体骨结合

口腔种植体修复技术是在骨内种植体的基桩上安装义齿，为牙列的缺损、缺失的修复提供了一个极佳的选择，目前是备受患者青睐的修复缺牙方式[36]。骨碎补可以促进人成骨细胞或人骨髓基质干细胞的生长，作为种植体表面改性后的涂层，能促进种植体与周围牙槽骨的骨结合，辅助种植体成活[37]。李德超等[38]研究发现，通过先喷砂酸蚀（sand blasting and acid etched，SLA）、微弧氧化（micro-arc oxidation，MAO）技术对钛合金种植体表面处理后，再浸泡骨碎补形成的复合药物涂层，可以促进成骨细胞增殖，使骨结合作用有所提高。彭书浩等[39]将钛植体材料表面微弧氧化后形成多孔涂层，以植酸为载体将12.5 g·L-1骨碎补附着于多孔层中，在模拟体液浸泡后表面有羟磷灰石（hydroxyapatite，HA）生成，且自腐蚀电位降低，说明骨碎补复合涂层能增加植体表面的耐腐蚀性、结合力和生物结合功能。王树琪等[40]观察到50 g·L-1的复合涂层表面变得平整光滑，有较好的润湿性，且经过模拟体液浸泡后发现涂层表面长出大量的类羟磷灰石，说明钛合金MAO-植酸/骨碎补-生物复合涂层具有较好的生物活性。

作为生物复合涂层，骨碎补可以提高钛表面的材料生物性能，不仅能减轻钛植体植入初期牙槽骨的炎症反应，减少种植体周围炎的产生，还能促进植体表面细胞成骨分化并提高骨结合率，增加其作为种植体涂层材料的可行性[39-40]。但上述研究多为体外实验，目前尚缺乏相关的体内实验，可作为未来的研究方向进一步深入。

3 总结与展望

骨碎补可能通过BMP/Smad信号通路和Wnt/βcatenin 信号通路，促进成骨分化，通过OPG/RANK/RANKL信号通路和雌激素信号通路抑制破骨细胞成熟，从而发挥调节骨代谢，促进骨愈合的作用。此外，还能通过MAPK信号通路、NF-κB和PⅠ3K/AKT信号通路缓解骨关节炎的炎症反应、关节肿胀和滑膜异常，并减少软骨组织结构损伤和侵蚀。

因其优良的生物学功能及调节骨代谢中成骨相关通路的作用，近年来，骨碎补还被发现具有治疗口腔骨相关疾病的潜力。首先，骨碎补不仅可减轻牙周炎症反应，促进牙槽骨再生，还可维持牙槽骨密度水平和正畸牙移动过程中牙周膜的稳定，加速正畸牙移动。而作为一种生物复合涂层，骨碎补还可减轻植体植入初期牙槽骨的炎症反应，促进种植体表面细胞的成骨分化及提高骨结合率。但目前的研究多局限在体外研究和动物研究，尚缺乏临床研究的证据。其次，目前骨碎补的治疗多为灌胃给药，这种方式存在药物吸收效果不稳定、起效慢等缺点，后续研究可以考虑对给药方式进行改进，采用局部用药，以更符合口腔临床应用的特点和实际。除此之外，骨碎补调节骨代谢及炎症的机制尚不明确，仍需要更多的研究进行深入探索和证实。最后，目前尚无骨碎补在其他口腔骨相关疾病的治疗的相关报道，如牙齿脱矿[41]、牙髓炎[42]、根尖炎[43]、颌骨囊肿[44]等。这些疾病的发生发展与治疗都与骨代谢或炎症密切相关，后续研究可以综合考虑骨碎补的生物学功能，明确研究方向，为骨碎补应用于口腔骨相关疾病的治疗提供新思路。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。