从“髓充骨”理论初探干细胞归巢改善绝经后骨质疏松症骨代谢紊乱的机制

张海凤 韩一旦 许云腾 卓俊宽 张欣 李西海 肖毅 王晓宁

【摘 要】 绝经后骨质疏松症是全身性骨代谢紊乱性疾病，属中医学“骨痿”范畴，病在骨，本在肾。“髓充骨”源于《黄帝内经》，肾藏精、精生髓、髓充骨；女子增龄衰老，肾虚髓亏，骨髓生化乏源，骨失所养，则为骨痿。骨髓间充质干细胞属中医学“精”“髓”范畴，是骨髓中的重要细胞群之一，具有多向分化潜能，能分化为成骨细胞，参与调节骨形成-骨吸收耦联，在绝经后骨质疏松症病理过程发挥重要的调节作用。基于中医“髓充骨”理论，探讨肾、精、髓、骨在骨痿过程中的作用，并阐释精、髓现代内涵及骨髓间充质干细胞在绝经后骨质疏松症骨代谢紊乱中的角色，为临床治疗绝经后骨质疏松症提供新的防治策略。

【关键词】 绝经后骨质疏松症；骨髓间充质干细胞；归巢；骨代谢；骨痿；“髓充骨”理论；代谢紊乱

绝经后骨质疏松症（postmenopausal osteoporosis，PMOP）是指绝经后女性卵巢功能衰退，雌激素显著减少导致的全身性、慢性、骨代谢紊乱性疾病，以骨骼组织微小结构破坏为特征，为Ⅰ型骨质疏松症［1-3］。随着人口老龄化，其发病率逐年升高，据估算，我国65岁以上骨质疏松症患者9000多万，

其中女性约7000多万［4］，由骨质疏松症导致的骨折逐年递增，严重影响患者的生活质量，已成为严峻的公共健康问题。PMOP属中医学“骨痿”范畴，女子七七天癸竭，肾精亏虚，骨髓生化乏源，骨失荣养，则易发骨微环境失调、骨免疫失衡、骨代谢紊乱等病理表现［5］。本文基于“髓充骨”理论，探讨骨髓间充质干细胞（BMSCs）归巢改善PMOP骨代谢紊乱的分子机制，旨在丰富PMOP的病因病机，进一步深入诠释“肾藏精、精生髓、髓充骨”科学内涵。

1 肾-精-髓-骨的理论渊源

“肾-精-髓-骨”源于《黄帝内经》，肾藏精，肾精化生为髓，髓居于骨中以充骨。骨与髓在生长、发育、修复等方面均依赖于肾精的滋养。《素问·六节藏象论篇》曰：“肾者，精之处也，其充在骨。”《素问·阴阳应象大论篇》曰：“肾生骨髓。”《素问·平人气象论篇》曰：“肾藏骨髓之气也。”《素问·解精微论篇》曰：“髓者骨之充也。”《医经精义》曰：“肾藏精，精生髓；髓者，肾精所生，精足则髓足；髓在骨内，髓足则骨强。”提示精藏于肾，其衍生之髓充于骨中，肾精充盛，则其所化之髓充足，居于骨中之髓来之有源，骨则强劲有度。孙思邈《备急千金要方》曰：“骨极者，主肾也，肾应骨，骨与肾合。”《医法心传》曰：“在骨内髓足则骨强，能作强耐力过人也。”进一步阐述了肾精生髓、髓充骨的生理关系，表明肾-精-髓-骨三者密切相关。《素问·上古天真论篇》曰：“女子七七。”论述了肾气从“女子七岁”，“四七”充盛，“五七”衰少，最后“七七”天癸竭，详细论述了肾气盛衰的变化过程，说明女子骨的生长、盛衰与肾气密切相关。

2 PMOP的病理特点

2.1 肾-精-髓-骨与PMOP之间的关系 《素問·脉要精微论篇》曰：“腰，肾之府，转摇不能，肾将惫矣。”《素问·痿论篇》曰：“肾气热，则腰脊不举，骨枯而髓减，发为骨痿。”《素问·逆调论篇》曰：“肾不能生则髓不能满，故寒至骨也。”阐述了肾藏精生髓充骨失常的机制，肾精不足使骨髓减少，骨失充而出现骨痿。反之，若出现骨骼病变，也将使髓、肾出现受累。《黄帝内经素问集注·痿论篇》曰：“肾主藏精，肾气热则津液燥竭矣。肾生骨髓，肾气热而精液竭，则髓减骨枯而发为骨痿也。”即是对《黄帝内经》中肾藏精生髓充骨失常与骨痿关系的进一步补充。《灵枢·经脉》曰：“足少阴气绝，则骨枯，骨先死。”《备急千金要方·骨极》曰：“若肾病则骨极，手足疼，不能久立，屈伸不利。”《景岳全书·痿论》曰：“肾者，水脏也，今水不胜火，则骨枯而髓虚，发为骨痿。”《不居集》曰：“诸般腰痛皆属肾虚，腰肢矮弱，脚膝酸软，痛亦隐隐不甚。”说明肾虚髓空，骨失充盈导致的一系列机体病理症状，提示肾-精-髓-骨与PMOP发生、发展密切相关。

2.2 BMSCs参与PMOP骨代谢紊乱的调控机制 正常生理条件下，骨重塑由各种类型细胞在微环境中同步激活以确保骨形成和骨吸收相继发生，并保持相对稳定代谢率以维持骨量。PMOP骨代谢紊乱与多种原因相关，雌激素水平下降导致脂-骨代谢紊乱即为其中之一。BMSCs归巢障碍、成骨分化能力受损和衰老是PMOP的重要发病机制，微环境失衡和免疫调节紊乱对PMOP的发生、发展也有关键影响［6］。妇女增龄衰老致BMSCs归巢能力降低，难以保证足够数量的BMSCs到达骨缺损组织，进一步阻碍了骨形成［7］。妇女绝经后BMSCs的增殖能力和细胞活性下降，并伴有成骨分化能力减弱和成脂分化能力相对增强。在雌激素缺乏引起的机体处于慢性炎症条件下，活化的T细胞导致促炎细胞因子水平升高，BMSCs的成骨分化能力受损，Treg/Th17细胞平衡紊乱［8］。女子绝经后机体微环境中破骨形成和成脂相关信号及因子增多，成骨相关信号及因子减少，可能导致骨代谢失衡，最终导致PMOP。

3 BMSCs归巢是髓充骨的功能表现

干细胞归巢是指自体循环干细胞或外源性干细胞定位并进入环境生态位，是一个协调的复杂过程，包括滚动、黏附和迁移至受损部位等，发挥局部功能和恢复作用［9］。BMSCs是来源于中胚层的成体干细胞，主要存在于骨髓，具有营养、免疫功能及向骨组织损伤区域主动趋化和迁移修复受损组织的特性［10］。PMOP疾病状态下，BMSCs数量减少导致这些功能被抑制［11］；归巢能力降低难以确保足够的间充质干细胞到达受损组织，阻碍了骨修

复［12-13］。大鼠去卵巢后出现大量骨质减少，BMSCs生长速度降低，在股骨干骺端骨折情况下，去卵巢组大鼠与假手术组的BMSCs相比，体内动态运输和归位反应明显减少［14］。去卵巢大鼠BMSCs表现出成骨能力敏感性降低，但却表现出更强的脂肪生成活性，更高的增殖能力［15］。

“髓充骨”强调骨的生长发育依赖于“精”“髓”的充盈，骨得髓充则骨刚强不脆。西医学研究认为，自体及外源性间充质干细胞可迁移到骨髓，分化成骨原细胞、软骨细胞、成骨细胞等骨系细胞群，发挥局部功能和修复作用，促进成骨，稳定骨骼生长发育的内环境，调控骨稳态［7］。“髓充骨”与BMSCs归巢具有相似的科学内涵。

4 BMSCs归巢改善PMOP骨代谢紊乱的机制

BMSCs归巢与PMOP骨形成密切相关，BMSCs衰老、归巢障碍和成骨分化能力受损是PMOP的重要发病机制［12］。BMSCs由于具有极强的分化能力［16］，可见于临床疾病的治疗。BMSCs归巢具体机制尚未完全阐明，通常认为其过程包括动员和迁移两个连续阶段。

动员指BMSCs从骨髓中迁入外周血循环，是骨髓微环境与BMSCs相互作用的结果。细胞外基质如鞘氨醇-1-磷酸增加基质金属蛋白酶-9可刺激BMSCs入血；细胞因子如基质细胞衍生因子-1（SDF-1），主要由骨内膜成骨细胞、内皮细胞和网状细胞分泌，是BMSCs归巢动员过程中的关键细胞因子，损伤组织分泌SDF-1入血增多，刺激BMSCs动员，SDF-1的趋化作用与其在BMSCs膜上的C-X-C趋化因子受体4（CXCR4）表达水平呈正相关，即CXCR4表达水平越高，BMSCs归巢能力就越高，还能够增加干细胞增殖，促进血管新生［17］，并且SDF-1对于没有表达CXCR4的细胞群则呈现不具有趋化归巢的作用［18-19］。环境因素如缺氧状态或骨髓内钙离子浓度变化均会影响动员［20］。

迁移指BMSCs随着外周血循环向损伤组织区域募集的过程，包括初步黏附内皮细胞、紧密黏附内皮细胞、侧向爬行及穿出内皮细胞4个步骤［21］。

激活缺氧诱导因子-1α可促进BMSC的迁移，并进一步调节CXCR4的表达［22］。CXCR4使BMSCs的增殖活性显著升高，可促进SDF-1诱导的BMSCs跨膜迁移；过表达CXCR4可增强SDF-1对BMSCs的迁移募集，促进小鼠BMSCs的增殖；BMSCs迁移数量与SDF-1和骨形态发生蛋白-2（BMP-2）密切相关；并且与SDF-1和BMP-2的浓度呈正相关，当SDF-1和BMP-2联合使用时，细胞迁移数较单独使用时增多［23］。迁移能力高的BMSCs在体内可形成更多的骨钙结节，以减少去卵巢大鼠骨丢失［6］。

5 基于BMSCs归巢探讨从肾论治PMOP骨代谢紊乱的研究策略

BMSCs具有先天之精的属性，是肾精的细胞与分子水平表现形式［24］。女子绝经后，肾精亏虚，生髓乏源，影响“髓充骨”功能，干细胞归巢能力减弱。补肾法使肾精得以补充，并激发机体“髓充骨”功能促进BMSCs归巢，进而促进BMSCs成骨功能，减少骨量丢失，从而治疗PMOP。

PMOP的BMSCs自发性归巢相对效率较低，因此在研究中常通过增強BMSCs归巢效率，进而提高其治疗效果。西医学研究表明，基于中医学“肾藏精、精生髓、髓充骨”的“补肾填精益髓”法相关复方、中药及其活性成分单体可以提高BMSCs 归巢效率，促进BMSCs向成骨细胞分化，促骨形成，减缓骨吸收，进而防治PMOP。龟板能显著改善去卵巢大鼠腰椎骨密度减少，增强骨生物力学强度，减少骨微细结构缺损及骨组织形态学完整性。此外，龟板可增强外源BMSCs迁移至椎体骨组织处，可显著促进BMSCs归巢［25］。骨碎补可以促进BMSCs迁移和向成骨分化［26］。龙鳖胶囊是补肾活血中成药，可促进BMSCs迁移，机制可能与通过调控Hippo-YAP信号通路相关［27］。补肾活血汤可促进大鼠BMSCs体外迁移，可能与其通过上调CXCR4蛋白表达，激活SDF-1/CXCR4信号轴有关［28］。补肾益精方对小鼠BMSCs具有动员、迁移作用，可能与增加粒细胞集落刺激因子C-GSF含量以及启动SDF-1α/CXCR-4信号轴有关［29］。

左归丸能够促进骨髓中的CD105、CD117阳性细胞增殖，并动员其入血中，参与循环归巢到受损局部，其调控干细胞归巢的机制与促进BMSCs分泌SCF相关［30］。补肾活血舒筋方可促进大鼠BMSCs核转录因子-κB（NF-κB）、CXCR4蛋白的表达，可能通过提高NF-κB、CXCR4的表达促进BMSCs迁移［31］。淫羊藿主要成分淫羊藿总黄酮可影响BMSCs分化为成骨细胞过程中的BMP-2/

RunX2/OSX信号通路，增强碱性磷酸酶活性，增大骨钙结节密度；淫羊藿苷可促进BMSCs增殖，增大MC3T3-E1细胞，增殖比例增大，上调细胞中的BMP-2、Smad1等蛋白和基因表达水平［32-33］。

6 结 语

PMOP是一种以成骨细胞减少，破骨细胞增多为基本发病机制的骨代谢紊乱性疾病，虽然有研究发现具有增强骨髓归巢和成骨作用的基因修饰间充质干细胞样细胞已被用于治疗糖皮质激素诱导的鼠骨质疏松症［34］。临床前研究进一步证明了同种异体间充质干细胞在治疗炎症和自身免疫性疾病下的骨质疏松症中的免疫调节和抗分解代谢潜力［34］。但在对于使用内源性和外源性BMSCs作为骨疾病治疗的细胞来源存在争议，内源性BMSCs避免了免疫排斥风险，相对外源性BMSCs更安全、更有效，不引入额外的外科手术创伤。“肾藏精、精生髓、髓充骨”理论是中医学藏象理论研究之一，干细胞归巢与其具有相通性，为防治PMOP提供了坚实的基础。或许，未来可以从中医理论出发，从中医药角度研究增强机体自身肾精生成，使髓充盈，提高内源性BMSCs归巢效率，化骨有度，从而达到治疗PMOP的目的。

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收稿日期：2023-10-15；修回日期：2023-11-25