2012-2022年国家自然科学基金骨质疏松相关项目研究分析

刘田园 戴璇 石涵芬 刘亚鸽 朱如愿 王丽丽 张东伟*

1. 北京中医药大学中医学院,北京 102488

2. 中国中医科学院基础理论研究所,北京 100700

3. 北京中医药大学中药学院,北京 102488

骨质疏松症是一种以骨量减少、骨密度降低、骨组织微结构破坏为特征进而导致骨脆性增加和骨折风险增高的慢性代谢性疾病[1]。2020年中国国家卫生健康委员会发布的流行病学调查结果显示,50岁以上人群骨质疏松症的患病率为19.2 %,其中男性为6.0 %,女性为32.1 %[2]。在世界范围内,骨质疏松症的发病率约为18.3 %[3],国际骨质疏松基金会相关报告显示,全球平均每3秒就会产生1例骨质疏松性骨折患者[4]。骨质疏松症的高发病率及其引起的高死亡率、高致残率、高治疗费用和低生活质量,不仅成为危害人类健康的重要挑战[5],也不断地促使研究者去探索新的干预措施。国家自然科学基金(NSFC)是国内支持基础科学研究的主要项目之一,在一定程度上可以反映国内外学术界的研究热点及方向[6]。因此,本文以2012-2022年期间NSFC资助的骨质疏松领域相关研究项目为研究对象,探索近年来骨质疏松症及中医药针对该领域防治的研究热点和未来趋势,以期为从事基础研究和临床防治等科研工作者提供研究策略。

1 资料与方法

1.1 数据来源

基于国家自然科学基金委员会(https://www.nsfc.gov.cn)、梅斯医学(https://www. medsci. cn/sci/nsfc. do)、科研Z库(http://fund.keyanzhiku.com/Index/index.html)、MedPeer(https://nsfc.medpeer.cn/show/science_foundation/declareProject)的数据库,设置关键词“骨质疏松”,批准年份为“2012年1月1日-2022年12月31日”,对骨质疏松相关的资助项目进行检索。

1.2 数据筛选

收集相关项目的资助经费、中(英)文关键词、摘要和项目类型信息并录入 Excel 2022版本软件(排除重复、信息不全或无法获取的项目)。

1.3 数据规范

对项目中的“中(英)文关键词”进行统一规范化处理。如将“骨髓间充质干细胞”表示为“BMSCs”;将“骨质疏松症、骨质疏松”统一为“骨质疏松”;将“失重诱导的骨质疏松、失重性骨质疏松症”等统一为“失重性骨质疏松”;将“老年性骨质疏松症、老龄骨质疏松”等统一为“老年骨质疏松”。

1.4 统计学方法

采用Excel 2022版本软件对上述数据进行统计学分析。

2 结果

2.1 2012-2022年NSFC资助的骨质疏松方向相关项目数量

由表1可知,2012-2022年NSFC共资助骨质疏松相关研究项目1 290项(总金额57 320万元),其中面上项目(571项,总金额34 336万元)、青年科学基金项目(549项,总金额12 450万元)和地区科学基金项目(128项,4 809万元)资助数量相对较多。由表2可知,每年骨质疏松相关的项目资助金额约为3 500～6 700万元,其中2017年资助总金额最高。

表1 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域相关项目资助情况(项目数)

表2 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域相关项目资助情况(万元)

2.2 2012-2022年NSFC资助的骨质疏松症领域相关项目中(英)文关键词分析

对上述1 290项项目的中(英)文关键词和研究摘要进行统计分析,本研究发现:(1)关键词以“骨质疏松(600次)、BMSCs(140次)、成骨细胞(128次)、绝经后骨质疏松(PMOP,113次)、破骨细胞(101次)”等出现频次相对较高;(2)疾病名称以“骨质疏松、PMOP、老年骨质疏松(SOP)、骨质疏松性骨折(OPF)、糖尿病性骨质疏松(DOP)”研究相对较多;(3)研究对象以“BMSCs、成骨细胞、破骨细胞”相对较多;(4)作用机制多从“成骨/破骨细胞分化、Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)、自噬、氧化应激”等途径展开研究。详见表3。

2.3 2012-2022年NSFC资助的骨质疏松症领域中医药相关项目的研究情况

由表4和5可知,2012-2022年NSFC资助的骨质疏松症方向中医药领域共319项(占比约24.7 %),资助总金额14 130.3万元,其中面上项目(133项,7 865万元)、青年科学基金项目(131项,2 938.3万元)和地区科学基金项目(46项,1 710万元)占比相对较高。

表4 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域资助的中医药相关研究项目情况

表5 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域资助的中医药相关项目研究情况

2.4 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域中医药相关项目中(英)文关键词分析

分析上述319项中医药相关项目的中(英)文关键词和研究摘要,本研究发现:(1)“骨质疏松(131次)、PMOP(62次)、BMSCs(30次)、成骨细胞(20次)、补肾法(20次)”等关键词出现的频次相对较高:(2)疾病名称以“骨质疏松、PMOP、OPF、SOP”出现频次相对较高;(3)研究对象多集中在“BMSCs、成骨细胞、破骨细胞”等方向;(4)干预药物以 “补肾活血方、淫羊藿苷、淫羊藿素、左归丸、女贞子、二至丸”等补肾中药出现频次相对较高;(5)作用机制多从“Wnt/β-catenin、骨保护素/核因子κB受体活化因子配体/核因子κB受体活化因子(OPG/RANKL/RANK)、成骨/破骨细胞分化、肠道菌群”等角度展开研究。详见表6。

表6 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域资助的中医药相关项目中(英)文关键词分析(n≥6)

2.4.12012-2022年NSFC骨质疏松症领域资助的中医药相关项目研究对象分析:由表8可知,2012-2022年NSFC资助的骨质疏松症领域中医药相关研究项目多以“BMSCs、成骨细胞、破骨细胞”等为研究对象,多从表7所示的作用途径探索其作用机制。

表7 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域中医药相关项目研究对象及作用机制分析

表8 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域资助的中医药相关项目中医证型分析

2.4.22012-2022年NSFC骨质疏松症领域资助的中医药相关项目中医证型分析:通过对中医药领域骨质疏松相关项目进行分析,依据中医证型,本研究将其分为以下几类:肾阳虚型、肾阴虚型、肾虚血瘀型、肝肾阴虚型、脾肾阳虚型及筋痹-骨痹型等,其相关作用通路详见表8。

2.4.32012-2022年NSFC骨质疏松症领域中医药相关项目干预药物分析:近年来,骨质疏松症领域相关项目研究所采用的中药干预药物有补肾方、补肾活血方、淫羊藿苷、青娥丸、左归丸、淫羊藿素、女贞子、二至丸和益气温经方等,其相关作用途径详见表9。

表9 2012-2022年NSFC骨质疏松症领域资助的中医药相关项目干预药物及其作用机制分析(n≥5)

3 讨论

3.1 骨质疏松相关资助项目的关注点和整体趋势

3.1.1疾病或并发症方面:近年来NSFC资助的骨质疏松相关项目多探索PMOP、SOP、OPF、DOP的病理机制。骨质疏松症,类似于传统中医的“骨痿、骨枯、骨痹”,其临床症状有全身骨痛、身高缩短、肌肉变形挛缩等。女性绝经后卵巢功能降低,雌激素水平下降,导致骨吸收大于骨形成,诱发骨量减少,骨脆性增加[7]。中医的“肾虚致痿”理论认为,肾主骨,在女性绝经期间,肾虚无以生髓而致髓枯,髓枯无以充养骨而发PMOP。此外,随着年龄的增加,骨髓和血液对骨骼的滋养能力减弱而诱发SOP的发生[8]。DOP是糖尿病诱发的一种慢性代谢性骨病[9]。总的来说,PMOP、SOP和DOP均可加重骨质疏松患者骨折的发生率。因此,近年来资助的OPF相关研究项目也相对较多。

3.1.2主要研究对象:近几年骨质疏松相关研究项目中所涉及的研究对象以“BMSCs、成骨细胞、破骨细胞”相对较多。BMSCs具有自我更新和分化的潜能,可以诱导分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、神经细胞和心肌细胞等。研究表明,BMSCs的成骨与成脂分化能力失衡导致骨转换失衡,可能是骨质疏松症的基本病理机制之一[10]。成骨转录因子、信号通路、mRNA和运动可能是影响BMSCs向成骨细胞转化的主要途径[11],而促进BMSCs的成骨分化和增殖可能是骨质疏松症的潜在治疗靶点。成骨细胞谱系中的间充质祖细胞、骨衬细胞或骨细胞与破骨细胞谱系中的破骨细胞及其巨噬细胞前体组成骨重塑单元,维持机体的骨吸收与骨形成的动态平衡状态[12]。破骨细胞过度活化和成骨细胞功能减弱均可导致骨丢失增加,故抑制破骨细胞介导的骨吸收和促进成骨细胞介导的骨形成,进而促进骨代谢的动态平衡是防治骨质疏松的基本出发点。

3.1.3作用机制研究方面:项目作用机制多从“成骨/破骨细胞分化、Wnt/β-catenin、OPG/RANKL/RANK、自噬”等途径展开研究。Wnt/β-catenin 信号通路是参与骨代谢调节的经典通路,主要通过β-catenin的核异位,使胞内稳定的β-catenin信号与T细胞因子/淋巴样增强因子(TCF/LEF)结合,激活相关靶基因的转录活性(如Runx2、Osx等),干预BMSCs、成骨细胞以及破骨细胞等的增殖、迁移和极化等发挥调节骨代谢作用[13]。研究也表明,成骨细胞中Wnt/β-catenin信号通路的激活可通过增强OPG的表达,激活OPG/RANKL/RANK通路,达到抑制破骨细胞前体分化的作用[14]。此外Wnt/β-catenin 信号通路也可通过调控脂肪干细胞的成骨分化潜能进而抑制骨质丢失[15]。研究表明,自噬在参与BMSCs、成骨细胞、破骨细胞的代谢过程及调节骨稳态等方面发挥着重要的作用,自噬异常也是骨质疏松症重要的发病机制[16]。如自噬通过蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(Akt/mTOR)信号轴调控人BMSCs的成骨分化;自噬过程失调可影响成骨细胞的分化及矿化过程,导致成骨细胞凋亡增加而影响骨代谢;自噬相关因子Atg5、Atg7、Atg4B、微管相关蛋白1轻链3(LC3)等的抑制或缺乏能够导致破骨细胞功能障碍,降低骨吸收能力[17]。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/mTOR信号通路作为调控细胞自噬水平的重要通路之一,可能通过提高细胞自噬水平发挥骨保护作用[18]。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/Akt/mTOR、核因子-κB(NF-κB)、刺猬信号(Hedgehog)及非编码RNA(ncRNA)等均可通过介导自噬参与骨内稳态调节[19]。而探索靶向调节自噬而影响骨代谢的病理机制,可能有助于发现新的抗骨质疏松策略。

3.2 中医药防治骨质疏松的主要研究进展

骨质疏松症,其临床症状类似于传统中医的“骨痿、骨枯、骨痹”。《医经精义》记载:“肾藏精,精生髓,髓生骨,故骨者肾之所合也。”中医理论认为,骨质疏松症病变在骨,病位在肾,与肝脾胃等紧密相关。肾虚是骨质疏松发病的根本病机。临床防治骨质疏松也多以补肾法为主,辅以疏肝补血、健脾益气和活血化瘀等。

3.2.1中医证型及治法:由本文统计结果可知,近年来中医药防治骨质疏松症的研究项目,多从肾阳虚证、肾阴虚证、肝肾阴虚证等证型展开研究,主要涉及补肾活血法、补肾填精法、补肾生髓法、益气温经法、健脾补肾法等,以及中药、电针、针刺、艾灸等治疗措施。

3.2.2中成药及中药复方:本研究结果表明,中医药干预骨质疏松所采用的药物,主要有左归丸、二至丸、补肾活血汤、二仙汤、青娥丸、六味地黄丸等。研究表明,不同中成药及中药复方分别对应不同的中医证型和治则治法,如左归丸等多用于肾阴虚证的绝经后骨质疏松症[20];二仙汤等多用于脾肾阳虚导致的绝经后骨质疏松症;青娥丸和补肾活血汤则多用于肾虚血瘀型骨质疏松症;其作用机制可能与调节OPG/RANKL/RANK、Wnt/β-catenin、AMPK/mTOR等信号通路有关[21]。

3.2.3单味中药及其有效成分:由本文统计结果可知,研究项目中所采用的单味中药有淫羊藿、女贞子、巴戟天等;中药有效成分有淫羊藿苷、淫羊藿素等。淫羊藿作为一种补肾壮阳益精的中药,其主要活性成分淫羊藿苷和淫羊藿素等,可能具有诱导成骨细胞增殖、分化以及抑制破骨细胞骨吸收的作用,且能够通过增强自噬促进MC3T3-E1细胞成骨分化[22]。研究表明,女贞子可以通过抑制Dickkopf相关蛋白1(DKK1)和硬骨素(SOST)的过表达激活Wnt/β-catenin通路来保持骨质量[23]。此外,女贞子水提物及其活性成分红景天苷等可以调节衰老小鼠的肠道微生物群多样性、氧化应激、TMAO和沉默调节蛋白6(Sirt6)水平,或改善去卵巢大鼠的钙平衡和肠道SCFAs的产生来保持骨骼质量[24]。这也提示,肠道菌群及其代谢产物可能是中医药干预骨质疏松疾病的一个新靶点。

4 结论和展望

综上所述,近年来NSFC资助的骨质疏松相关研究项目多关注OPF、PMOP、SOP、DOP等的病理机制和防治措施。项目的研究对象多为BMSCs、成骨细胞、破骨细胞和骨细胞等。中医药防治骨质疏松研究项目,以探索补肾活血法、补肾填精法、健脾补肾法等治则的科学内涵为主,具体以探索二仙汤、二至丸、青娥丸及左归丸等临床有效中药方剂,或淫羊藿和女贞子等中药及其主要有效成分的作用机制为主。研究机制多集中在Wnt/β-catenin、OPG/RANKL/RANK、自噬、氧化应激,肠道菌群等方面。

目前关于糖皮质激素性骨质疏松、失重性骨质疏松、废用性骨质疏松、肌少-骨质疏松症等的病理机制和中医药作用机制的研究项目相对较少,而临床上这些疾病也亟需有效的干预措施,因此值得进一步探讨。多学科、多技术的交叉融合(如蛋白组学、表面分子印记-固相萃取技术、表观遗传学和生物网络等),也将为骨质疏松的防治提供新的策略。