中医药干预Wnt/β-catenin信号通路治疗激素性骨质疏松症的研究进展*

史凡凡，赵继荣△，雒永生，马同，陈文，蔡毅，张天龙，杨涛，张立存，李玮农，杨文通，蒋鹏

1 甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730030； 2 甘肃省中医院，甘肃 兰州 730050

激素性骨质疏松症（glucocorticoid-induced osteoporosis，GIOP）是指由于糖皮质激素（glucocorticoid，GC）长时间或者不规范使用，影响成骨细胞和破骨细胞作用，使机体的骨形成减少的同时骨吸收增加，骨量降低，从而引发的骨质疏松症［1］。由于GC在临床中广泛应用，引起的骨质疏松性骨折成为最严重的不良事件［2］。有临床研究发现使用GC的患者椎体骨折的年发生率为5.1%，非椎体骨折的发生率为2.5%［3］。并且当GC的累计使用量超过1800 mg时，患者骨折的成本会增加3201美元［4］。所以如何采取有效措施防治GIOP成为亟需解决的问题。西医在治疗GIOP时主要从抑制骨吸收和促进骨形成两个方面着手，而抑制骨吸收的药物只能阻止骨丢失的进一步发展，但不能增加骨量；但是对骨形成有促进作用的药物研发却较少［5］。近年来，随着GIOP发病机制在分子生物学方面研究的日益深入，与GIOP相关的信号通路相继被发现，如：BMP-2/BMPR1A/Runx2信号通路［6］、ERK/Lrp-5/GSK-3β信号通路［7］、PDK1/Akt/mTOR信号通路［8］、NF-κB信号通路［9］及Wnt/β-Catenin信号通路［10］等，这些信号通路与GIOP密切相关，从而引起了人们的广泛关注。本研究主要介绍中医对GIOP的认识以及中医药干预Wnt/β-catenin信号通路作为治疗GIOP新切入点的研究进展，以期为临床治疗GIOP提供新方法。

1 中医学对GIOP的认识

中医学并未对GIOP进行过系统描述，但根据GIOP的临床表现，属中医“骨痿”“骨痹”等范畴。现代医家认为GC本为阳刚之药，长时间或不规范使用GC，易引起人体阳邪亢盛，打破人体阴阳平衡状态，阴液久而耗伤，此时GC为阳刚之药毒，当停止摄入GC时，人体阳气相应受损，出现阴阳俱损表现。《素问·痿论篇》载：“肾主身之骨髓……肾气热，则腰脊不举，骨枯而髓减，发为骨痿。”肾脏与人体骨骼的生长发育密切相关，当人体肾精充足、肾气旺盛时，骨髓化生有源，机体骨骼健壮；当机体肾气虚弱或肾精不足时，骨髓化生不足，则出现骨痿，并且容易引起骨折。《素问·长刺节论篇》载：“病在骨，骨重不可举，骨髓酸痛，寒气至，名曰骨痹。”骨痹是由于机体正气虚弱并伴有外邪入侵，从而出现骨骼疼痛和骨折等临床表现，GC服用不当相当于外邪入侵机体，破坏人体平衡，诱发骨痹。

2 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin信号通路由Wnt配体、低密度脂蛋白受体相关蛋白（low-density lipoprotein receptor associated protein，LRP）及卷曲蛋白家族受体（frizzled，FZD）组成，当Wnt配体与FZD结合，且与LRP5/6发生作用后，Wnt/β-catenin信号通路被激活［11-12］。当Wnt缺失时，β-catenin与β-catenin的破坏复合物［支架蛋白、肿瘤抑制因子、糖原合成酶激酶3（glycogen synthetase kinase-3，GSK3）、酪蛋白激酶1α（casine kinase 1α，CK1α）］结合，CK1α和GSK3使β-catenin磷酸化，并靶向降解泛素依赖性蛋白酶体；当Wnt存在时，Wnt配体与FZD结合，同时诱导LRP5/6磷酸化，形成稳定的Wnt/β-catenin信号通路［13］。

Wnt/β-catenin信号通路为3种Wnt信号通路之一，相关研究［14-15］发现，Wnt/β-catenin信号通路在成骨细胞（osteoblast，OB）和骨细胞的发生发展过程中发挥重要作用。Runx2、FZD 2、轴蛋白2（axis inhibition protein，Axin 2）和βcatenin是Wnt/β-catenin信号通路的下游因子，Wnt/β-catenin信号通路通过依赖性或非依赖性途径对下游因子产生影响，促进OB分化和成熟［16］。有研究表明OB的分化和成熟与骨形态发生蛋白和Wnt信号通路之间的相互影响关系密切，Wnt/β-catenin信号通路作为OB中骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic proteins 2，BMP2）表达的激活物，为整合骨形态发生蛋白和Wnt/βcatenin信号通路在OB的分化与成熟中产生积极影响［17］。β-catenin不仅可以促进OB的分化成熟，而且可能调节破骨细胞（osteoclasts，OC）活性［18］。Wnt/β-catenin信号通路对OC的影响主要体现在Wnt信号可以促进骨保护素（osteoprotegerin，OPG）分泌水平，而OPG又可以抑制Wnt3的表达，从而破坏OC的生成和骨吸收［19］。

3 Wnt/β-catenin信号通路与GIOP的关系

GIOP的发病机制包括OB数量减少、OC数量增加及骨细胞受损，从而导致骨吸收和骨形成失衡［20］。GC广泛应用于治疗自身免疫性疾病、癌症、炎症疾病、器官移植等，由于GC的广泛应用，使机体出现严重不良反应［21］。

当机体使用GC之后，Wnt3a表达减少而Dickkopf相关蛋白1（dickkopf related protein 1，DKK1）和骨硬化蛋白（sclerostin protein，SOST）的表达水平升高，从而对wnt信号产生抑制，引发骨形成的损害［22］。GENG等［23］研究表明，GC可以使机体的Wnt3a、LRP5和β-catein表达降低，同时使Wnt/β-catenin信号通路的拮抗剂SOST表达升高，SOST通过升高核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）表达，降低OPG表达，导致OC生成能力增强，引起机体骨骼的退变。BULTINK等［24］研究发现GC可以引起半胱氨酸酶3和糖原合酶激酶活性增加，促使OB和骨细胞受损，而糖原合酶激酶又可以使Wnt信号通路发生改变，导致OB数量减少。KOMORI等［25］研究发现，GC可以降低miR-29a表达，对Wnt3a细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、β-catein和蛋白激酶B的表达减弱，DKK1和RANKl的表达升高，对骨骼产生不利影响；另一项研究发现，地塞米松可以引起miR199a-5P表达升高，miR199a-5p导致FZD4和Wnt2的表达降低，引起OB凋亡［26］。BARON等［27］通过观察GC使用者血清水平发现，应用GC 1周后SOST和DKK1血清表达较治疗前升高，但GC对SOST和DKK1抑制作用处于下降水平，Wnt3a下降；同时发现机体的血清骨形成标志物P1NP应用GC 1周后明显下降，之后一直处于较低水平；血清骨吸收标志物TRACP-5b则明显升高，之后一直处于高水平，表明使用GC后SOST和DKK1水平升高，Wnt3a水平下降，抑制Wnt信号通路，诱发GIOP。但关于DKK1和SOST在GC长时间使用之后的水平降低的机制尚未阐明。

综上所述，当人体使用GC后，Wnt3a、LRP5、βcatein、ERK和蛋白激酶B的表达降低，DKK1、硬化素、RANKL、T抗酒石酸酸性磷酸酶5b（tartrate resistant acid phosphatase 5b，TRACP5b）的表达升高，Wnt/β-catenin信号通路受到抑制，人体骨形成减少的同时骨吸收增加，诱发GIOP。

4 中药通过Wnt/β-catenin信号通路防治GIOP

4.1 中药单体通过Wnt/β-catenin信号通路防治GlOPZHOU等［19］研究发现，何首乌（polygonum multiflorm，PM）可以抑制DKK1和Wnt抑制因子1（Wnt inhibitory factor 1，WIF1）的表达，从而调控Wnt信号通路，导致OC活性下降，破坏骨髓基质细胞向脂肪细胞转化，以及TRACP-5b水平下降，骨形成增加，骨吸收降低，从而对GIOP大鼠的骨骼产生保护作用。CHEN等［28］将大鼠随机分为对照组、地塞米松组和地塞米松+姜黄素组，发现地塞米松+姜黄素组与地塞米松组相比，大鼠BMD、Wnt、βcatenin、LRP5表达升高，CTX、SOST和DKK1表达降低，表明姜黄素可以重新激活GIOP大鼠Wnt/βcatenin信号通路，促进0B分化与成熟，发挥对骨骼的保护作用。XI等［29］将大鼠随机分为载体组、GIOP模型组和雷公藤红素治疗组，经治疗后，雷公藤红素治疗组与GIOP模型组相比：Wnt和βcatenin蛋白表达升高，表明雷公藤红素可能是激活Wnt/β-catenin信号通路预防GIOP的潜在治疗药物。任辉［30］研究发现，龟板联合阿伦磷酸钠可以使GIOP大鼠β-catenin、let-7f、CTSK、Runx2等表达水平升高，使TNFR2和GSK3β的表达水平降低，表明龟板联合阿伦磷酸钠可以重新激活GIOP大鼠的Wnt/β-catenin信号通路，使let-7f的表达上调，达到防治GIOP的目的。

4.2 中药复方通过Wnt/β-catenin信号通路防治GlOPFENG等［31］将60只SD大鼠随机分为对照组（NC组）、申泼尼龙组（Met组）、小剂量骨密葆方组（GBDL组）、中剂量骨密葆方组（GBDM组）、大剂量骨密葆方组（GBDH组），治疗6周后发现，Met组DKK1基因表达上调，与NC组有明显差异，GBDM组和GBDH组DKK1基因表达上调，GBDH组无明显改变；Runx2基因Met组表达下调，GBDL、GBDM、GBDH组表达上调；CTSK基因在Met组中升高，与NC组相比有明显差异，而在其他组中均下调，说明骨密葆方可能通过调控Wnt/β-catenin信号通路，抑制DKK1和CTSK基因表达，促进Runx2基因表达，促进OB生成，抑制OC产生，调节骨代谢，从而达到防治GIOP的目的。张志达等［32］将SD大鼠随机分为空白组、模型组、左归丸组，治疗1个月后发现，左归丸组Runx2基因表达高于模型组，DKK1和CTSK的基因表达低于模型组，说明左归丸可以通过调控Wnt/β-catenin信号通路使骨小梁、体积骨密度、相对骨体积升高，调节骨代谢，从而达到防治GIOP的目的。洪郭驹等［33］研究发现，复方贞术调脂胶囊通过促进Wnt3a、MEKK2和β-catenin的表达、促进β-catenin/TCF/LEF转录活性，调控Wnt/β-catenin信号通路，从而达到防治GIOP的目的。

综上所述，中药单体、中药复方通过调控Wnt/βcatenin信号通路抑制剂DKK1、CTSK、WIFI、GSK3β、SOST等表达水平，再次激活Wnt/β-catenin信号通路，促进OB生成，达到防治GIOP的目的。

5 小结与展望

Wnt/β-catenin信号通路与GIOP的发生发展关系密切，中医药通过调控Wnt/β-catenin信号通路抑制剂的表达水平，重新激活Wnt/β-catenin信号通路，促进OB分化与成熟，达到防治GIOP的目的。但也存在一些问题：1）目前研究处于动物实验阶段，且动物实验多从单一途径出发；2）临床治疗GIOP多从补肾角度出发，尚无明确的中医辨证分型；3）研究尚处于初步阶段，临床样本数量较少，缺乏临床研究的数据作为循证医学的有力证据。接下来的研究应该将中医学理论与现代医学相结合，加强中药参与信号通路的分子生物学研究，明确中药防治GIOP的作用机制，为研制疗效确切的药物提供理论基础。