杨洪杰 陈晓东 梁鹏展 杨学军

牛膝，也称牛髁膝、山苋菜，中药应用的主要品种有川牛膝及怀牛膝,主要成分有甾酮类、多糖类、皂苷类等,药物提取研究发现其具有抗炎、调节免疫、镇痛等作用。牛膝是传统中药之一，最早记录于中医经典古籍《神农本草经》,典籍记载牛膝的功效是逐瘀通经、滋补肝肾、强壮筋骨、引血下行。骨质疏松症主要由肝肾亏虚引起,因此牛膝对肝肾亏虚型骨质疏松症患者具有良好临床疗效,已有的药理学研究也发现牛膝含有的牛膝醇等物质能促进成骨细胞增殖并能有效增加骨量,影响调节骨代谢水平[1],药物提取研究发现牛膝含有的甾酮类、三萜皂苷类、多糖类等化学成分具有影响糖代谢血流变、抗骨质疏松等作用[2-4]。本文综述了近年来牛膝提取物及复方制剂调节骨代谢方面的研究,包括基础研究、动物模型研究及临床研究,以期为临床运用牛膝防治骨质疏松症提供参考。

1 牛膝调节骨代谢的细胞水平研究

由牛膝中提取得到的化学成分众多， 其中与治疗骨质疏松关系密切的主要是甾酮类及皂苷类成分。通过提取牛膝中的牛膝甾酮、三萜皂苷类及牛膝多糖等有效成分能够通过上调成骨分化相关基因或通过抑制骨样细胞凋亡来调控骨代谢。有学者通过提取牛膝中的牛膝甾酮，对SD乳鼠成骨细胞进行体外诱导培养鉴定,实验主要检测指标是不同质量浓度牛膝甾酮对成骨细胞活力的影响,研究结果显示牛膝甾酮可上调成骨分化相关基因及刺激自噬体的形成，最终可促进成骨细胞的分化，显示了牛膝甾酮治疗骨质疏松的可行性[5]。在另一项研究[6]中研究者提取了牛膝活性成分β-蜕皮甾酮，通过实验测试β-蜕皮甾酮对地塞米松诱导MLO-Y4骨样细胞凋亡的抑制作用,实验结果提示了β-蜕皮甾酮可通过激活骨细胞中的PI3K/Akt信号通路干预Dex诱导的骨细胞凋亡。而有关牛膝多糖相关作用的研究报道较少,郎小琴等[7]以低、中、高剂量组的牛膝多糖灌胃雌性骨质疏松模型SD大鼠，3个月后测定大鼠模型的骨代谢指标水平血清骨钙素、骨特异性碱性磷酸酶等,实验结果提示牛膝中含有的牛膝多糖成分可有效调节骨质疏松大鼠模型的骨代谢并能提高大鼠的骨密度及骨抗压能力。而更早期学者们的研究[8，9]结果显示怀牛膝总皂苷、三萜皂苷类可升高骨质疏松大鼠模型血清骨钙素(BGP)、碱性磷酸酶(ALP)及血钙含量水平,并可起到有效抑制破骨细胞形成的作用。上述均是对牛膝有效成分的分子效应进行体外细胞或动物模型的研究,提示了牛膝相关活性成分对骨质疏松下的骨代谢影响,但多数研究及实验对牛膝发挥作用的相关靶点及具体机制仍然较少涉猎,研究等级不高,有待进一步深入探讨。

2 牛膝及复方对骨代谢动物模型研究

2.1 原发性骨质疏松症动物模型相关研究原发性骨质疏松是一种退变性疾病，与年龄增长成正相关,根据不同的发病原因可分为I型绝经后骨质疏松、II型老年骨质疏松。大鼠骨质疏松动物模型是最常用的研究原发性骨质疏松症的方法,用于动物模型造成绝经后骨质疏松的最广泛方法是双侧卵巢切除法(去势法)[10],而另一种常用的造模方法是抗维甲酸诱导小鼠骨质疏松模型。老年骨质疏松动物模型则选用大鼠骨质疏松动物模型[11],一般无需进行手术获得骨质疏松动物模型,实验大鼠的月龄控制在15个月以上,以尽可能再现人类骨质疏松的状态。有学者应用牛膝药对及单味川牛膝[12，13]观察治疗去势骨质疏松大鼠模型的疗效情况,结果均提示牛膝制剂能有效改善相关骨质疏松指标如血清雌二醇(E2)和股骨骨密度(BMD),牛膝的主要药理作用是抑制骨量丢失、提高骨生物力学性能。而应用牛膝复方制剂的骨质疏松症研究 则更为多见,且多数研究采用了牛膝配伍补肾活血中药复方制剂,如应用补肾活血方[14，15](主要成分牛膝、熟地黄、川芎等)对去势骨质疏松症模型大鼠进行灌胃研究,实验结果提示牛膝复方制剂补肾活血方可提高股骨组织中BMP-2的水平,从而证实了牛膝有效成分抑制了大鼠骨量丢失,并能同时调整大鼠肾和骨中ATF4蛋白的表达,最终提高大鼠的骨密度。另有学者应用补肾壮骨中药(含牛膝、杜仲、熟地黄等)对去势大鼠骨质疏松症模型进行研究[16],实验结果发现含牛膝中药复方制剂能够改善大鼠相关骨代谢指标如骨密度、血清OC、PICP、25-(OH)D3等,能促进骨形成与重建,并促进骨钙磷代谢。另一种常用的骨质疏松造模方式是维甲酸诱导,维甲酸诱导骨质疏松的机制尚未明了,现有的研究发现[17]维甲酸能降低成骨细胞活性的同时抑制了成骨细胞增殖，维甲酸最终对骨代谢的影响是骨吸收大于骨形成,同时又导致大鼠的卵巢损伤、功能减退。相关学者[18]研究分析了何首乌-牛膝药对提取物对维甲酸诱导的小鼠骨质疏松作用,实验结果发现何首乌-牛膝药对提取物对维甲酸致小鼠骨ALP和E2水平有显著提高作用,同时又降低TRAP水平。而在老年骨质疏松动物模型研究方面,一项应用了壮骨强筋片[19](含牛膝、杜仲、淫羊藿等)含药血清对老年大鼠骨质疏松模型的骨髓基质干细胞(BMSCs)成脂分化影响进行研究，实验结果显示壮骨强筋片含药血清可有效抑制老年大鼠骨髓基质干细胞的成脂分化。上述均是单味牛膝或牛膝复方制剂应用对原发性骨质疏松动物模型的研究，药物的有效与否需要客观准确的指标来判定,目前较为公认的判断指标主要有骨密度(双能X线)、骨骼生物力学指标、骨骼组织形态学指标、血样生化参数指标等,而不同指标均能从不同方面反映骨质疏松的治疗情况,需要对多种指标进行全面分析,才能得到关于药物治疗效果的全面判断。

2.2 继发性骨质疏松动物模型的相关研究糖皮质激素性骨质疏松大鼠模型是继发性骨质疏松动物模型的主要类型。有学者应用补肾实骨汤[20](含牛膝、熟地黄、黄芪等)对糖皮质激素性骨质疏松大鼠模型进行了治疗性研究,观察了治疗后的大鼠模型骨密度、血清钙、降钙素、性激素等相关指标,实验结果提示补肾实骨汤治疗后大鼠骨密度、雌二醇、降钙素、睾酮的水平及血钙水平明显高于对照组，其他的形态学指标观察提示股骨上端骨髓腔正常,空骨陷窝数等也明显减少。王剑等[21]对继发性骨质疏松动物模型进行了更深入的研究,其应用了补肾活血中药制剂对糖皮质激素性骨质疏松症大鼠模型进行了对照研究，研究结果发现经过补肾活血中药制剂治疗后的大鼠模型骨组织Dlx5 mRNA及蛋白表达降低、肾组织Dlx5 mRNA及蛋白表达升高,糖皮质激素诱导骨质疏松症(GIOP)的发病可能与之相关。

3 牛膝及复方制剂调节骨代谢的临床研究

临床报道使用含牛膝复方制剂被应用于骨质疏松症的治疗颇多,并已获得显著的疗效。含牛膝复方制剂主要与补肾活血中药配伍对骨质疏松症进行治疗,李雪等[22]应用补肾活血方(含淫羊藿、狗脊、牛膝等)治疗骨质疏松症,结果提示 补肾活血中药配合常规基础治疗可显著改善骨代谢异常,使骨密度显著增加,显著改善患者生活质量。伍文耀[23]应用补肾壮骨汤(含骨碎补、熟地黄、怀牛膝等)联合西药治疗2型糖尿病骨质疏松症(肾阳虚),结果显示其疗效优于对照组,且相关的骨代谢指标FPG、2 h PG、HbAlc、IGF-1结果优于对照组。梁晓昆[24]使用无敌丹胶囊(含黄芪、杜仲、牛膝等)治疗骨质疏松症,经6个月治疗后研究结果提示治疗组患者的疗效明显优于对照组。李中锋等[25]观察补肾益骨方(含牛膝、黄芪、骨碎补等)治疗老年糖尿病骨质疏松症,临床试验结果有效率达95.0%。茹国华[26]应用补肾健骨汤(含牛膝、肉苁蓉、菟丝子等)联合西药阿伦磷酸钠片治疗青壮年骨质疏松症患者,取得了很好的临床疗效。临床上含牛膝复方制剂治疗骨质疏松症的临床疗效均得到了有效肯定,但其主要不足之处主要在于药理作用及机制未明确清晰,且缺乏分子生物学研究的依据,牛膝药理基础的研究以及其在中药复方制剂的药理作用可能是研究突破的方向。

4 总结及展望

目前针对牛膝治疗骨质疏松症的相关研究无论是牛膝甾酮、三萜皂苷类、牛膝多糖、单味或牛膝中药复方制剂,研究结果均提示牛膝具有调节骨代谢、促骨形成、抑制骨流失的作用,反映在实验检验指标上的变化基本集中体现在直接提高骨密度(BMD),抑或对骨代谢指标如碱性磷酸酶、血清骨钙素(BGP)、血清雌二醇(E2)、血Ca含量等的调节影响,提示牛膝能在骨质疏松前期通过改善骨代谢水平来减缓骨流失速度,延迟骨质疏松症的发生以降低骨质疏松带来的骨折风险。但实际临床多应用牛膝复方剂及相关成药对骨质疏松症进行治疗,目前的研究对牛膝复方制剂及其提取物开展的相关研究较少,从而造成了对实际临床的指导意义不强的现实状况,可考虑通过临床多中心、大样本的进一步实验以进一 步探求牛膝有效成分对调节骨代谢的原理机制,从而更好地指导临床。此次综述的研究多是动物模型及临床研究,药物研究的核心内容如牛膝治疗骨质疏松症的具体机制或牛膝改善骨质疏松症靶点研究相对贫乏,牛膝使用历史悠久,其补肝肾、强筋骨的临床功效适用于大部分骨质疏松症人群的治疗,但目前的临床研究证据等级不高,需要进一步明确临床疗效,单味牛膝制剂的研究较少,牛膝复方制剂更具实用性,因此未来可针对性地开展高质量的复方临床论证。

总而言之，中药牛膝能有效调节人体骨代谢,促成骨细胞增殖并降低破骨细胞数量,缓解骨量流失,在骨量减少期即可发挥作用,达到防治骨质疏松症的效果,提高患者生活质量。相信通过进一步的基础和临床研究,牛膝及复方制剂会得到更加广泛的应用。