李想 王剑 岑利民 张宇

1.内蒙古医科大学研究生院，内蒙古 呼和浩特 010059 2.内蒙古自治区人民医院，内蒙古 呼和浩特 010010 3.内蒙古乌兰察布市中心医院，内蒙古 乌兰察布 012000

骨质疏松(osteoporosis，OP)是一种以骨量低下、骨微结构破坏、骨脆性增加，易并发骨折的代谢性骨病[1]。目前我国60岁以上的人口约占总人口数的15.5%，OP的治疗费用以及给社会及家庭带来的经济负担早已成为公共卫生领域的重要问题[2]。以往治疗OP主要使用的药物包括雌激素相关类药物[3]、双膦酸盐类药物[4]等，但这些药物也存在一定的不足之处，比如：长期使用雌激素相关类药物的女性患者患乳腺癌、子宫内膜癌风险增加[5]；双膦酸盐类药物偶有胃肠道不良反应或者流感样症状[6]。

补骨脂是一种补肾助阳的中药，异补骨脂素是其有效成分之一，属呋喃香豆素类化合物[7]，研究表明其具有抗肿瘤[8]、抗氧化[9]、抗炎[10]、抗光损伤[11]、减轻骨丢失及促进骨生成[12-13]等作用。异补骨脂素在治疗OP所发挥的作用近年来被广泛关注，本文结合近年来相关研究，从异补骨脂素对骨代谢、软骨细胞、OP动物模型的影响以及药物对实验动物的安全性等方面进行综述。

1 异补骨脂素对骨代谢及软骨的影响

1.1 对成骨细胞的影响

骨骼处于不断重塑的代谢过程中，而成骨细胞(osteoblast，OB)则是在这一过程中唯一能够产生骨形成效果的细胞，在骨代谢中起到至关重要的作用[14]。研究显示，异补骨脂素能够促进OB分化成熟，促进骨形成，改善骨微环境，增强骨密度。明磊国等[15]对SD大鼠OB使用异补骨脂素进行体外培养发现，OB增殖过程中的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)活性提高，钙盐沉积及骨钙素(osteocalcin，OCN)含量提高，钙化结节的形成量增多，促进大鼠OB分化成熟；翟远坤等[16]发现异补骨脂素可以增强成骨相关的细胞因子mRNA表达；Zhang等[17]发现异补骨脂素可以抑制MC3T3-E1细胞Smad7蛋白的表达，激活TGF-β1信号通路，促进细胞合成Ⅰ型胶原。

1.2 对破骨细胞的影响

破骨细胞(osteoclasts，OC)来源于单核巨噬细胞系，在OP形成过程中同样重要，它与OB协同完成骨重建[18]。关于异补骨脂素对OC作用的研究相关资料较少，宣仙君等[19]研究表明，关节置换术后假体周围骨溶解及关节松动可能与磷酸三钙(tricalciumphosphate，TCP)磨损颗粒导致的OC分化、活化有关，异补骨脂素可能有防治上述情况的效果，在颅骨溶解小鼠模型的颅顶局部注射异补骨脂素对TCP磨损颗粒诱导的OC分化、活化有明显的抑制作用，表现为OC数量减少，OC生成标志物抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)及组织蛋白酶K(cathepsin K)的活性下降，加药组小鼠骨溶解面积较模型组小鼠明显减小。

1.3 对软骨成骨的影响

有少量的报道称，骨关节炎(osteoarthritis，OA)与OP存在非互反关系，这与炎症及细胞因子对OP的影响有关，这些因子改变了骨吸收与骨形成之间的平衡，那么抑制软骨细胞的凋亡可能改善OP患者的骨关节炎症状。在研究中，Chen等[20]发现软骨细胞凋亡和软骨细胞外基质丢失与OA软骨退变有关，异补骨脂素可以通过增强软骨细胞自噬效应改善软骨细胞凋亡情况；Li等[21]研究发现，异补骨脂素可以通过细胞外调节蛋白激酶(ERK)、丝裂原活化蛋白激酶(p38)和骨形态发生蛋白2(BMP-2)信号通路诱导ATDC5细胞分化，促进软骨形成相关基因表达及软骨结节的积聚，可能有治疗骨生长障碍的效果。

1.4 对骨髓间充质干细胞分化的影响

骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells，BMSCs)是一种已知的多能干细胞，具有自我更新、分化以及免疫调节等特性，其具有成骨、成软骨、成脂分化的功能，也是OP研究中的热点[22]。BMSCs向OB分化能力减弱，向OC分化能力增强是引起OP的重要原因，异补骨脂素可以促进BMSCs的成骨分化，抑制其成脂分化。Wang等[23]研究发现，异补骨脂素使成骨分化相关的ALP、OCN和核心结合蛋白因子2(Runx-2)的表达水平上调，成脂分化相关的过氧化物酶增殖体激活受体(PPARγ)和增强子结合蛋白C(C/EBPβ)的表达水平下调，实验动物股骨骨髓中脂肪细胞减少，骨小梁数量显著提升；还有较多研究也证明了异补骨脂素可以促进大鼠BMSCs成骨分化，抑制成脂分化[24-25]。

2 异补骨脂素对OP动物模型的作用及分子机制

2.1 对去势小鼠OP模型的作用机制

异补骨脂素对去势小鼠OP模型的影响主要在于对抗去势引起的骨丢失。Yuan等[26]研究显示，给予去势小鼠异补骨脂素灌胃后ALP、OCN和Ⅰ型胶原升高，抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)降低，骨小梁的微观结构得到改善，骨强度增加，提示异补骨脂素具备治疗性激素缺乏类型OP的潜质；王剑等[27]对去卵巢C57/BL6小鼠使用异补骨脂素灌胃后发现能够逆转Runx-2的降低，抑制PPAR-γ的表达，减缓由去势引起的骨丢失，该团队在后续的研究还发现，去势大鼠异补骨脂素灌胃治疗后，促进WNT/β-catenin蛋白表达，抑制PPAR-γ蛋白表达，表明异补骨脂素可能通过调节PPAR-γ/WNT通路来治疗OP[28]。

2.2 对氧化应激OP模型的作用及分子机制

王军等[29]研究发现，给予氧化应激OP模型大鼠实行异补骨脂素灌胃14周后，大鼠体内与骨保护相关的OCN、护骨素(OPG)、骨特异性碱性磷酸酶(BAP)、β-catenin蛋白、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)都呈上升趋势；与氧化损伤相关的叉形头转录因子(FoxO3a)、Axis抑制蛋白2(Axin2)、丙二醛(MDA)、可溶性核因子-kB受体活化因子配体(sRANKL)和TRACP明显呈下降趋势，可以观察到大鼠全身骨密度值均有所改善，骨生物力学指标较OP模型组明显好转，表明异补骨脂素可能通过调控FoxO3a/Wnt相关信号通路，从而发挥抗氧化应激型OP的作用。

3 关于异补骨脂素药物安全性的探讨

根据人类使用补骨脂类药物中毒的相关报道[30]，发现补骨脂的光过敏与肝肾毒性主要与其呋喃香豆素类成分有关[31]，异补骨脂素正是从补骨脂中提取的呋喃香豆素类有效成分之一[32]，要想在OP治疗领域对其有更深入的研究，需要对其毒性、实验安全性进行评估，关乎实验成功与否以及为后续药物的开发提供安全可靠的数据。关于异补骨脂素毒性研究，Song等[33]在给予SD大鼠60 mg/kg异补骨脂素灌胃7 d后发现，药物主要损伤肝细胞内质网；Yu等[34]使用异补骨脂素28 mg/kg对SD大鼠进行灌胃12周后，发现异补骨脂素可能引起贫血，还造成肝脏代谢紊乱；宋蕾等[35]给予雌性ICR小鼠异补骨脂素100 mg/kg灌胃9 d后发现小鼠胆汁酸mRNA水平受到影响；Wang等[36]发现给予Wistar大鼠40 mg/kg异补骨脂素灌胃28 d后出现肝脏毒性反应，而给予ICR小鼠160 mg/kg异补骨脂素灌胃未出现明显的肝损害，表明Wistar大鼠对药品的敏感度高，更易出现肝毒性损害；Zhang等[37]将不同性别Wistar大鼠给予异补骨脂素灌胃3个月后发现雌性大鼠比雄性大鼠对异补骨脂素的毒性反应更敏感，表现为体重减轻、氨基酸代谢紊乱。这些研究表明肝毒性是异补骨脂素灌胃给药主要存在的问题，并且在不同品种实验鼠类、不同性别之间的毒性具有明显差别。

4 总结

异补骨脂素的研究在OP领域成为热点，其在细胞实验及动物实验表现出的促进骨形成、抑制骨吸收、改善软骨细胞状态等作用说明具有治疗OP的潜质，但是总体而言异补骨脂素研究较少，需要增加大样本、多中心的对照实验为药物研究提供更多数据。药物毒性是限制对异补骨脂素深入研究的重要障碍，作为天然小分子药物，其药物毒性可能受提取方法、药物配伍、药物浓度、用药时间及用药对象的影响，使用药物需经专业人员指导，后续针对这方面的流行病学调查以及预防工作也亟待展开。动物实验是药物开发中重要的环节，大多数研究都是将异补骨脂素进行灌胃给药，实验动物经肝肾代谢，这就造成了药物表现出明显的肝肾毒性，在今后可以考虑进行其他给药方式的研究，以减少肝肾代谢，并且增强药效，如：将异补骨脂素进行局部用药或将其制成骨组织靶向制剂、抗OP相关基因的靶向制剂等，这些给药方式的药效以及后续的实验如何进行都需要研究人员深入研究。总之，在天然小分子药物得到广泛重视的情况下，异补骨脂素在治疗OP领域将会有很大的发展空间。