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蠲痹强骨方对类风湿关节炎炎症和骨破坏的作用及机制研究进展*

2021-04-17邱国伟肖涟波指导老师施杞

中医药临床杂志 2021年5期
关键词:青风藤补骨脂骨细胞

邱国伟,肖涟波,指导老师:施杞

1 上海中医药大学 上海 201203

2 上海中医药大学附属光华医院 上海 200052

3 上海市中医药研究院中西医结合关节炎研究所施杞名中医工作室 上海 200052

类风湿关节炎(Rheumatoid arthritis,RA)是以对称性多关节炎为主要临床表现的自身免疫性疾病,为关节滑膜炎所致的关节肿痛,晚期因严重骨质破坏导致关节僵直、畸形、功能障碍,致残率较高。同时,RA患者在发生严重感染、呼吸系统疾病、骨质疏松症、心血管疾病和癌症的风险高于一般人群,是世界性、难治性重大疾病之一[1-2]。目前临床治疗RA的西药为抗风湿药(DMARDs)、非甾体类抗炎药(NSAID)、生物制剂和糖皮质激素等,这些药物虽然疗效确切,但并不能根治疾病,且伴随多种不良反应如:肝肾功能损害、白细胞低下等,同时生物制剂经济负担较重[3]。近年来,医学模式的改变,寻找有效的中医治疗RA越来越受到关注。

在长期的探索中,施杞教授认为RA的早期的炎症反应与热毒有关,后期的骨破坏主要与肾虚主骨生髓的功能下降有关,提出热毒痹症论治的学术观点,在治疗RA的全程中注重清热解毒,同时补肾强骨,形成了较为系统的理、法、方、药,临床疗效显著。蠲痹强骨方来自名老中医施杞教授的临床经验方,由青风藤15g,补骨脂30g,骨碎补30g,当归12g,淫羊藿20g组成,常用于治疗肝肾亏虚型RA[4]。方中青风藤辛散苦燥,善于祛风湿,通经络,为君药;补骨脂苦辛温燥,善壮肾阳,固精缩尿,骨碎补可活血续伤,补肾强骨,两者共为臣药;当归补血活血,调经止痛,善治风湿痹痛是为佐药;淫羊藿辛温散寒,祛风除湿,入肝肾强筋骨,为使药。全方共奏补肾强骨、活血止痛之效。本文通过查阅文献,对其主要化学成分和治疗RA的研究概况进行综述。

蠲痹强骨方对类风湿关节炎炎症和骨破坏的实验研究进展

1 蠲痹强骨方对类风湿关节炎炎症的实验研究进展

1.1 青风藤 青风藤(Sinomenii Caulis,SC)是防己科植物青藤及毛青藤的干燥藤茎,味苦、辛,性平,常用剂量6~12g,功效为祛风湿、通经络、利小便,临床主要用于风湿痹痛、关节肿胀、麻痹、瘙痒等[5]。青风藤的化学成分主要包括生物碱类、脂类和甾醇类等,其中主要的有效成分为生物碱类[6],如青藤碱(Sinomenine)、异青藤碱(Isosinomenine)、青风藤碱(Sinoacutine)、木兰碱(Magnoflorine)、蝙蝠葛宁(Bianfugenine)等[7]。Wang[8]等通过测试单个化合物及其组合进行的验证实验发现青藤碱(Sinomenine,SIN)是SC的主要抗炎化合物。青风藤的药理作用主要表现在抗炎、镇痛、镇静、降压、抗心律失常等方面[9],且毒性小,不良反应少,安全性较好[10]。

RA的发病机制尚未明确,核因子kB(nuclear factor kB,NF-kB)通路激活产生的持续炎症反应可能是机制之一[11]。SIN能够降低血清炎症因子含量,NF-kB 等炎症通路,起到抗炎作用[12]。在RA中,血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)作为一种促炎因子,直接影响血管内皮细胞和早期新生血管,最终导致关节炎症[13]。SIN可以抑制RA的血管生成,缓解关节症状[14]。滑膜增生也是RA的主要特征之一,滑膜成纤维细胞(synovial fibroblasts)是RA滑膜的主要细胞[15]。已有研究表明SIN能有效地抑制RA滑膜的增殖,起到较好的治疗作用[16]。

1.2 补骨脂 补骨脂是豆科补骨脂属植物补骨脂(Psoralea corylifolia)的干燥成熟果实,呈肾形,略扁,味苦,性辛温,常用剂量6~10g,功效为补肾助阳、纳气平喘、温脾止泻,外用消风祛斑,临床上主要用于治疗肾阳不足所致阳痿遗精、腰膝冷痛、肾虚作喘、五更泄泻等,外用可治疗斑秃等[4]。补骨脂中共发现了117 个化学成分,主要包括香豆素类、单萜酚类、黄酮类化学成分以及苯并呋喃类和其他类化合物[17]。药理作用主要体现在抗骨质疏松、免疫调节、抗菌杀虫、抗肿瘤、抗氧化、雌激素样等方面[18]。

RA的病理生理[19,20]过程可分为启动阶段与炎症和组织损伤阶段,启动阶段包括抗原递呈细胞刺激T细胞的活化,在根据不同的细胞因子作用下T细胞可分化为Th1和Th2细胞,Th17细胞、Tfh和调节性T细胞,Th1细胞参与细胞介导的炎症反应,激活巨噬细胞,产生IL-2、TNF和IFN-γ。Th2细胞作用于B细胞,B细胞被激活后分化成浆细胞,分泌自身抗体与各自的自身抗原结合,从而在这些自身抗原聚集的滑膜中形成免疫复合物。免疫复合物通过其Fc部分诱导其他B细胞形成抗IgG抗体(类风湿因子),从而扩大免疫复合物,增加补体的激活。免疫复合物可以通过Fc受体和补体受体与巨噬细胞和其他细胞结合,从而激活它们分泌促炎因子、基质金属蛋白酶,导致滑膜炎、血管栓塞、骨侵蚀等结果。炎症和组织损伤阶段主要由活化的成纤维样滑膜细胞介导。补骨脂素(Psoralen,PSO)属于呋喃香豆素类化合物,张引红[21]等发现PSO通过调节Th1/Th2细胞平衡,以及抑制TNF-α、IL-6和IL-1β的分泌来发挥免疫调节作用,从而缓解RA进程。

炎症小体(Inflammasomes)对各种生理和病理反应形成的一个蛋白聚合物,作为先天免疫反应的重要组成部分,它的激活对清除病原体或受损细胞非常重要,但过度激活可导致自身免疫性疾病如RA[22]。炎症小体通常包括一个感受器分子、凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein,ASC) 和效应蛋白酶的前体(pro-caspase-1)。到目前为止,已报道了多种炎症小体的亚集:包括NLRP1、NLRP3、NLRP6、NLRP12等的NLR家族子集,以及包括AIM 2的非NLR家族子集[23]。其中,NLRP3研究最多,NLRP3炎症小体的激活是由ASC和caspase-1的聚集后,pro-IL-1β、pro-IL-18在致病相关分子模式(PAMP)或内源性损伤相关分子模式(DAMP)的作用下被剪切为活化的IL-1β、IL-18,同时释放到细胞外或者是由Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)与相关因子识别后,活化NF-kB信号通路,表达IL-1β、IL-18,导致机体的各种炎症反应[24]。补骨脂(corylin)属于补骨脂黄酮类成分,可以缓解脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的炎症反应[25],其机制可能是通过抑制pro-caspase-1的自我剪切活化来减少NLRP3的产生[26]。

几种细胞因子在类风湿关节炎的发病机制中起重要作用,启动和维持关节的炎症反应,通过产生效应性细胞因子,如IL-17和IL-22,辅助性T细胞17(Th17)促进自身免疫反应的发展,刺激滑膜成纤维细胞诱导细胞增殖和产生炎性趋化因子[27]。补骨脂(Psoralen)属于补骨脂香豆素类化学成分,在动物实验中,补骨脂素可以保护和激活软骨细胞,抑制滑膜细胞分泌的基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)和白介素类(interleukins,ILs)的分泌。补骨脂酚(Bakuchiol)属于补骨脂单萜酚类化学成分,已有学者发现补骨脂酚可以通过减少p38和细胞外受体激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)的产生,从而阻止这两者介导的丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)家族信号通路的激活,缓解脂多糖诱导的小鼠小胶质细胞的炎症反应[28]。

1.3 骨碎补 骨碎补(rhizoma drynariae)为水龙骨科植物槲蕨的干燥根茎,性温,味苦,入肝、肾经,功效是活血疗伤止痛,补肾强骨,外用消风祛斑,主治跌扑闪挫、筋骨折伤,为伤科要药,以及肾虚腰痛、筋骨痿软等症[4]。骨碎补中的主要化学成分为酚酸、黄酮类、苯丙素类、木脂素、三萜类等。药理作用主要体现在促增殖分化、抗骨质疏松、抗炎、促进骨折愈合、牙骨细胞保护等方面[29]。

柚皮苷(naringin)属于骨碎补黄酮类化学成分。在聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)诱导破骨细胞形成的小鼠模型中,小鼠口服或局部注射柚皮苷30天(每天300 mg/kg),可明显减轻PMMA诱导的炎症组织反应和骨吸收,并显著减轻假体周围骨吸收[30]。既往假说认为牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,P.g)是一种常见于牙周炎的细菌,可分泌P.gingivalis肽酰基精氨酸脱亚胺酶(P.gingivalis peptidyl—arginine deiminase,PPAD),促进了异常的瓜氨酸化,并引发了局部对瓜氨酸肽的耐受性破坏,改变趋化因子的免疫活性,引起自体免疫反应,最终导致RA的发生[31]。宋亮[32]等通过动物实验发现感染牙龈卟啉单胞菌后,TNF-α、IL-6、IL-17和IL-1β的分泌增加,加速RA的发生同时加重疾病状态。左渝陵[33]等发现骨碎补水提物可以通过抑制抑制牙龈卟啉单胞菌产生的胰酶样蛋白酶和糖苷酶活性,从而降低P.g毒力,减少细菌生成和菌斑形成,缓解其对牙周组织的破坏。

1.4 淫羊藿 淫羊藿(Epimedium brevicornu Maxim)又名仙灵脾,为小檗科植物淫羊藿的干燥叶,味辛,性温,归肝、肾经,功效是补肾阳、强筋骨、祛风湿,主治肾阳虚衰,阳痿遗精,筋骨痿软和风寒湿痹,麻木拘挛,临床上用于治疗腰膝酸软、风湿痹痛等症[4]。淫羊藿的化学成分主要为黄酮、木脂素、生物碱和多糖,此外还有挥发油、棕搁酸、硬脂酸、油酸、亚麻酸等[34]。其中,研究最多的是淫羊藿总黄酮和淫羊藿苷。淫羊藿不同生长部位的有效成分含量也存在很大差异,如淫羊藿苷及总黄酮含量趋势为叶>地上部分>全草>根>茎,多糖含量趋势为根>叶>茎和叶柄[35]。方慧[36]等利用受体-配体识别原理对淫羊藿中抗炎活性成分进行筛选鉴定,发现宝藿苷I的抗炎活性较优,机制是依赖视黄醇X受体α发挥抗炎功能。卢芳[37]等用分组筛选的方式发现全成分的淫羊藿抗风湿作用最强。

淫羊藿苷(Icariin,ICA)也属于淫羊藿黄酮类,也叫淫羊藿素,具有多重药理活性,主要表现在神经系统、心脑血管系统、骨骼系统、肿瘤及免疫系统等多个方面[38]。在炎症方面,Kong[39]等研究发现ICA以剂量依赖的方式,抑制p38-MAPK信号通路来抑制TNF-α/IFN-γ 诱导 IL-6、IL-8、IL-1β 和单核细胞趋化蛋白(MCP-1)的产生,从而调节免疫系统,缓解炎症反应。淫羊藿苷也可以抑制NF-κB通路,抑制炎症因子的释放,从而发挥减轻皮瓣缺血再灌注损伤的作用[40]。在治疗RA方面,ICA在体内和体外均能抑制破骨细胞的形成,同时可减少Th17细胞,抑制IL-17的产生,从而通过抑制STAT3的活化而缓解类风湿关节炎的症状[41]。

1.5 当归 当归(Angelica Sinensis,AS)是伞形科植物欧当归的根,性温,味甘、辛,功效为补血活血、调经止痛、润肠通便,主治血虚萎黄,眩晕心悸;血瘀之月经不调;虚寒腹痛,风湿痹痛,跌扑损伤,痈疽疮疡和血虚肠燥便秘,为妇科圣药[42]。在治疗RA相对使用频率超过1%的药材中,当归位于第3位,占2.90%[43]。当归的化学成分主要包括挥发油、有机酸类、多糖类、黄酮类以及其他化学成分[44],药理作用主要体现在对造血系统、对心血管系统、对机体免疫功能、抗肿瘤和镇痛抗炎等方面[45]。

慢性疾病贫血症(Anemia of chronic disease,ACD),又名炎症性贫血(anemia of inflammation)是RA患者的一个并发症,可能的机制是在炎症刺激肝细胞不断释放出铁调素,损害红细胞[46]。除此以外,炎症反应和细胞因子如IL-6或TNF-α活性的增强,对红细胞的生成起直接抑制作用,缩短了红细胞的存活时间,进一步促进了炎性贫血的发生[47]。当归多糖(Angelica sinensis polysaccharide,APS)属于当归多糖类成分,Wang等[48]实验发现,在ACD鼠模型上,APS可以增加运铁素的表达,抑制炎性铁调素的释放,同时抑制NF-κB的活化,抑制IL-6或TNF-α的释放,两者结合,改善ACD。氧化应激发生在许多自身免疫性疾病中[49],已有学者[50]发现在RA患者体内存在活性氧生成和清除的失衡,造成活性氧生成增加、脂质过氧化、蛋白质氧化、DNA损伤和抗氧化防御系统失效,导致组织损伤和疾病的迁延不愈。ASP能清除活性氧,抑制脂质过氧化,且效果和剂量相关[51]。此外,APS可以抑制肺纤维化[52]。当归挥发油(Volatile oil of angelica sinensis,VOAS)属于当归挥发油类成分,可以显著抑制PGE2、5-HT和TNF-α等释放,有良好的抗炎效果。当归的不同的炮制方法中,抗炎效果也不同,其中炒当归和酒炙当归的效果最好[53]。藁本内酯(Ligustilide)是VOAS中的主要成分之一,已有研究证实其良好的抗炎作用[54]和促进骨形成的作用[55]。当归水提取物(Angelica sinensis root water extract,ASW)通过NO激发/钙介导的JAK-STAT信号通路发挥明显的抗炎作用[56]。含有当归的复方中,程邦[57]通过整合代谢组学和网络药理学的研究结果发现TNF信号通路为当归四逆汤干预类风湿关节炎的主要信号通路,尚延春[58]等发现当归拈痛汤可能是通过激活P13K通路促进滑膜细胞的细胞凋亡,抑制滑膜细胞增殖,改善CIA大鼠足趾关节肿胀度。

2 蠲痹强骨方对类风湿关节炎骨破坏实验研究进展

2.1 青风藤 骨组织的破坏也是RA的病理特征之一,SIN可以通过干扰破骨细胞相关的信号通路来保护关节,有效地延缓骨破坏[59]。Zhou[60]等发现SIN通过降低前列腺素E2(Prostaglandin E2,PGE2)诱导的RANKL/OPG比值来抑制破骨细胞分化,此外SIN还可作为促炎介质,对骨髓间充质干细胞的免疫抑制功能可以起到调节作用。

2.2 补骨脂 Corylin通过雌激素和Wnt/β-catenin信号通路发挥其成骨作用[61]。由于Wnt/β-catenin作为骨合成代谢信号与细胞生物能量学之间的重要调节轴[62,63],Corylin能够激活通过此通路,促进线粒体功能,从而促进成骨;雌激素可以促进骨保护素的生成,同时可以抑制破骨细胞对RANKL的敏感性[64],这一点Corylin与之符合。Xu[65]等发现雌激素受体可以激活ERK信号通路,补骨脂酚依靠此途径对软骨细胞的增殖具有显著的生物活性,作用呈剂量依赖性,高浓度时抑制细胞生长,适当浓度如10mol/L可有效促进软骨细胞增殖。此外,补骨脂酚对心脏、肝脏等重要器官也有显著的保护作用[66]。

2.3 骨碎补 骨破坏和骨形成维持着人体内骨代谢的一个动态平衡。骨形成需要代谢活跃的成骨细胞合成基质蛋白,成骨细胞来源于骨髓的间充质干细胞,其分化依赖于转录因子Runx2和促进因子如前列腺素 E2(PE2)、骨形成蛋白(bone morphogenctic protein,BMP)和 Wingless/Int-1(Wnt)蛋白等的表达[67]。同时,Wnt蛋白和BMPs之间具有协调效应,可以被破骨细胞分化因子(receptor activator of nuclear factor kB ligand,RANKL)- 骨保护素(osteoprotegerin,OPG)系统相互作用,参与破骨细胞的分化过程[68]。破骨细胞来源于造血单核细胞的前体细胞,其分化的必要信号分子为巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)和RANKL。RANKL是TNF超家族成员之一,可表达于前成骨细胞和活化的T细胞等多种细胞膜表面,通过与单核-破骨前体细胞表面的破骨细胞分化因子受体(RANK)结合,诱导破骨细胞的分化成熟[69]。OPG可以调控RANK和RANKL之间的相互作用,可以抑制破骨细胞的分化,所以RANKL-RANK-OPG系统在骨吸收方面起重要作用[70]。骨碎补总黄酮(Total Flavonoids of Drynariae Rhizoma,TFRD)也属于骨碎补黄酮类化学成分[29]。动物实验证实TFRD可改变骨组织形态,使骨小梁数目增加10%[71],其成骨作用与Runx2和BMP-2信号通路有关[72]。高晓珺[73]等发现TFRD可以抑制骨小梁的数量减少来改善CIA大鼠的关节侵蚀及关节周围骨丢失。Zhang[74]等通过系统回顾发现强骨胶囊的主要成分为TFRD,可以通过提高患者骨密度来预防和治疗骨质疏松性骨折,其临床疗效确切且安全。现代研究发现,柚皮苷具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤和修复遗传损伤等作用[75]。柚皮苷可以促进成骨细胞的分化,抑制破骨细胞分化、增殖和提高骨吸收功能来延缓骨质疏松[76];也可以通过调节VEGF/VEGFR-2信号通路促进大鼠血管生成,促进骨折愈合[77]。

2.4 淫羊藿 淫羊藿总黄酮(Epimedium Flavonoids,EF)属于淫羊藿黄酮类化学成分。在动物实验中,已有学者[78]发现,幼年大鼠在口服淫羊藿总黄酮(200mg/kg)2个月后,峰值骨量显著提高,其成骨作用的机制通过激活AC10/cAMP/PKA/CREB通路,促进骨形成,但对骨吸收无明显影响。此外,EF对免疫抑制的小鼠具有改善的作用,可保护免疫系统[79]。Zu[80]等在大鼠OA模型中发现ICA可以缓解LPS诱导的软骨细胞炎症,减少软骨细胞内的胶原形成,同时抑制NLRP3炎症小体介导的信号通路,减轻软骨细胞凋亡,从而缓解OA症状。ICA也可通过抑制RANKL表达和刺激OPG生成来调节RANKL/OPG比值,从而减少关节炎软骨降解,防止关节破坏[81,82]。新的研究发现,ICA通过BMP2信号通路,促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化[83]。

蠲痹强骨方治疗类风湿关节炎的临床实验研究进展

1 方中单体成分治疗RA临床实验研究进展

青藤碱临床上以盐酸盐制剂的形式,用于风湿及类风湿关节炎的治疗[84]。一种新型的盐酸青藤碱热敏脂质体联合微波治疗,可以增加病变部位RA药物浓度,减少不良反应的能力效果,实现药物的控释,最终达到优异的抗RA效果[85]。含有青风藤的复方如青风藤汤[86]可以显著降低RA患者体内的IL-21水平,青风藤制剂[87]可以抑制滤泡辅助性T细胞(follicular helper T cell,Tfh)分化,临床上都可以有效缓解RA的关节症状。楼兴法[88]收治了84例老年骨质疏松性桡骨远端骨折患者,随机分为观察组和对照组,观察组在对照组的基础上加用淫羊藿总黄酮,发现观察组的骨折愈合时间缩短,腕关节功能恢复较快,同时骨质疏松也得到了改善,骨折并发症也减少。

2 复方治疗RA的临床实验研究进展

前期的动物实验[89]得出其可以有效的抑制CIA大鼠的滑膜增生和抑制血管翳生成,缓解RA的症状。针对肝肾亏虚型的RA,采用随机、双盲、单模拟、平行对照研究,潘培军[90]发现蠲痹强骨方通过抑制炎症作用改善患者临床疗效且治疗组早期临床疗效优于对照组。

总结和展望

目前,RA的发病机制尚未明确,治疗类风关的一线药物如甲氨蝶呤等,疗效确切,但需预防其长期服用产生的毒性。近年来,中医药治疗RA起到了良好的效果[91]。蠲痹强骨方为名老中医施杞教授的临床经验方,上述文献也发现了该方中各味药物治疗RA呈多成分、多靶点、多通路的,其具体的及复方的作用机制尚未明确,可以利用网络药理学进一步探讨,为中医药治疗RA提供新的思路。

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