中药有效成分治疗骨质疏松机制研究都用哪些信号通路

转自中草药（侵删）

骨质疏松是一种全身骨骼疾病，其病理特征是骨量低，骨组织微结构恶化，导致骨脆性增加，骨折风险增加^[1]。流行病学调查显示，中国大于60岁人口已超2.1亿，65岁及以上老年人口约有1.4亿^[2]，是全球老年人口绝对数最大的国家，骨质疏松症是与增龄相关的骨骼疾病，意味着中国患有骨质疏松的人数也将是庞大的。目前常用的治疗骨质疏松的药物主要有双膦酸盐类药物、甲状旁素、选择性雌激素受体调节剂、钙剂等^[3-5]。尽管以上多种常用的西药已经证明有治疗骨质疏松的疗效，但是患者服用药物的依从性仍然是关键问题^[6-7]。患者服用药物的依从性不理想，其中一个重要原因是西药的不良反应^[8]。骨质疏松为中医学中“骨痿”“骨枯”等病证范畴。中药（特别是补肾壮骨类以及含黄酮类活性成分的中药）防治骨质疏松在依从性以及疗效上具有一定的优势^[9]。

探讨骨质疏松症病理进展的分子机制有益于挖掘中药干预骨质疏松的治疗靶点，为中医药防治骨质疏松症提供基础研究和临床治疗的理论根据。骨代谢的平衡状态直接影响骨质疏松症的发生发展，根据骨质疏松的发生机制、基础研究以及临床用药主要以促进骨形成或抑制骨吸收作为主要思路^[10]。因此在分子以及通路层面，中药干预骨质疏松的研究思路主要集中在中药相关活性成分如何通过信号通路维持骨稳态，即破骨细胞以及成骨细胞生物活性的平衡。近年来，针对中药的活性成分对骨质疏松症相关信号通路的调控开展了广泛的基础以及临床研究。本文就中药有效成分对骨质疏松的信号通路研究进展进行综述，希望为基础研究以及临床应用中药治疗骨质疏松症提供研究思路和理论根据。

1  Wnt信号通路

Wnt信号通路对调控骨骼发育有关键地位，且在调节骨代谢的动态平衡具有重要作用^[11]。Wnt相关蛋白或因子可与卷曲基因受体（Fzd）进行结合，并激活下游的相关细胞内级联反应，进而调控β-连环蛋白（β-Catenin）、过氧化物酶增殖物活化受体γ（PPARγ）、runt相关转录因子-2（Runx2）等靶基因的转录或表达，进而调控成骨细胞的生成、分化以及成熟等生理过程^[12-13]。根据Wnt信号通路下游激活条件的需求不同，该通路分为经典信号通路（Wnt/β-Catenin通路）和非经典通路（Wnt/β-Catenin以外的其他信号通路）^[14-16]。经典通路的相关研究具有较为深入的研究成果，但由于Wnt蛋白重组具有较高难度，因此非经典通路未完全阐明。β-Catenin是经典通路上的关键因子，对调节Wnt/β-Catenin通路具有关键作用。β-Catenin在促成骨的同时，具有提高碱性磷酸（ALP）活性的作用^[17]。Runx2为成骨细胞的一类特异性转录因子，与成骨细胞的增殖、分化等都具有密切的关系。Lu等^[18]研究表明，Runx2的表达减少，可抑制Wnt/β-Catenin通路的活性，对成骨细胞的增殖以及骨形成等产生阻碍。因此Wnt信号通路在调控骨平衡状态中具有关键作用。因此中药活性成分通过干预Wnt信号通路，对于防治骨质疏松具有巨大的应用潜力。喻琴云等^[19]通过中药活性成分白藜芦醇干预卵巢切除（ovariectomized，OVX）大鼠，观察白芦藜醇对Wnt/β-Catenin通路的影响。研究表明，白藜芦醇通过增加Runx2 mRNA以及β-Catenin mRNA的表达，降低降解蛋白GSK-3β mRNA的表达，表明白芦藜醇上调Runx2，提高了GSK-3β磷酸化的程度，进而提高β-Catenin的稳定性，使β-Catenin聚集、转入细胞核中，从而激活Wnt/β-Catenin信号通路。通过激活该通路，促进了OVX大鼠的成骨细胞分化，且SD大鼠骨密度（BMD）值的提升表明OVX大鼠的骨合成代谢明显增强。在与破骨细胞的活性对比上，白藜芦醇明显提高了成骨细胞的活性，减缓甚至抑制了骨量的丢失，进而发挥抗骨质疏松作用^[19]。李智奎等^[20]通过观察淫羊藿苷调控Wnt/β-Catenin 信号通路干预实验鼠骨髓间充质干细胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）的影响，以研究淫羊藿苷对骨质疏松防治的机制。研究结果表明，淫羊藿苷干预BMSCs后可以激活Wnt/β-Catenin通路，显著提高β-Catenin和Wnt7标志蛋白，同时抑制了GSK-3β的表达，且该种机制在低、高浓度（10、40 ng/mL）的淫羊藿苷均能重复。研究表明，淫羊藿苷可激活Wnt/β-Catenin通路，通过抑制PPARγ、脂肪酸结合蛋白4（FABP4）和降脂素（Adipsin），提高Runx2、OPN、ALP的表达，进而促进了大鼠BMSCs向成骨分化，即提高了BMSCs成骨分化的能力。且其研究证实淫羊藿苷亦通过调控Wnt/ β-Catenin通路抑制了BMSCs的成脂分化。该实验结果提示淫羊藿苷通过该通路调控BMSCs的多向分化，促进成骨分化，抑制成脂分化，这在与破骨细胞的平衡上使得成骨细胞活性占据主导地位，这可能是淫羊藿苷发挥防治骨质疏松维持骨稳态的生物学机制^[20]。张贤等^[21]研究杜仲醇对大鼠BMSCs以及Wnt信号通路影响，以探讨杜仲醇防治骨质疏松的作用机制。实验表明，杜仲醇通过上调卷曲蛋白2（Fzd2）、卷曲蛋白3（Fzd3）和β-Catenin，同时抑制核内Wnt抑制因子（WIF1）的表达，说明了杜仲醇通过促进胞膜Frizzled（Fzd）相关分子以及β-Catenin，同时降低了WIF1的表达，双向激活了Wnt通路，促进骨组织的成骨分化，促进了骨合成的生物学进程，进一步对冲了骨质疏松过程中发生的骨丢失，这可能是杜仲醇发挥抗骨质疏松作用的机制。李家等^[22]也研究了续断皂苷VI在Wnt/ β-Catenin通路层面防治骨质疏松的分子机制。该研究通过应用续断皂苷VI干预小鼠BMSCs，以观察Wnt/β-Catenin通路相关基因表达的变化。研究结果表明，续断皂苷VI可以提升OVX小鼠的股骨BMD，并且改善骨小梁微结构。其机制可能是续断皂苷VI通过增加β-Catenin、OCN、Runx2等基因的表达，进而激活Wnt/β-Catenin通路促进OVX大鼠BMSCs向成骨分化，这一抗骨质疏松的生物学机制与淫羊藿苷调控Wnt通路促进成骨分化，抑制成脂分化，进而促进成骨细胞与破骨细胞的骨代谢平衡具有一致性。此外，海参皂苷^[23]、丹参素^[24]、秦皮乙素^[25]、虎杖苷^[26]、黄芪甲苷^[27]、菟丝子黄酮^[28]、淫羊藿苷^[29]、5-羟甲基-2-糠醛^[30]也被证明可以调控Wnt/β-Catenin经典以及非经典通路上的相关基因以及蛋白，进而促进成骨细胞的活性，或抑制破骨细胞的增殖以及BMSCs的成脂分化，起到抗骨质疏松的功效。经过文献梳理发现，现有研究的大部分中药有效成分主要通过干预Wnt通路提升成骨细胞增殖活性，使得在与破骨细胞的动态平衡中成骨分化增强，进而维护骨稳态。

2  OPG/RANK/RANKL信号通路

骨保护素（osteoprotegerin，OPG）-核因-κβ受体活化因子（receptor activator of NF-κβ，RANK）-核因子κβ受体活化因子配体（ligand of eceptor activator of NF-κβ，RANKL）在骨稳态的动态维持中具有关键作用^[31-32]。现有研究表明破骨细胞前体的分化与成熟均离不开启动因子RANKL，该启动因子的主要功能是活化破骨细胞的RANK受体，从而诱导破骨细胞分化成破骨细胞，调控破骨细胞的生物学进程，有效调控骨代谢^[33-34]。OPG是活化RANKL的最佳因子，通过干预RANKL与RANK的结合，进而可抑制破骨细胞的成熟分化，可以有效地减少骨吸收^[35]。OPG和RANKL之间的动态平衡调控着骨吸收的程度，因此OPG/RANKL的比值是骨稳态的决定因素之一。刘康等^[36]对OVX大鼠ig骨碎补总黄酮，进而观察骨碎补总黄酮对骨稳态的影响。实验表明，骨碎补总黄酮通过上调OVX大鼠上调OPG以及雌二醇的表达，同时下调RANKL和RANK，进而起到防治骨质疏松的作用。具体表现为骨碎补总黄酮通过上调成骨细胞的OPG活性，抑制RANKL的表达进而降低了破骨细胞的活性以及生成，从而降低了破骨细胞的骨吸收作用，促使骨合成功能在骨代谢过程中占据主要地位，这对骨稳态的维持具有决定性作用。张晓燕等^[37]通过丹参素干预OVX大鼠，观测到OVX大鼠牙槽骨组织的OPG/RANKL的比例明显增高，这表明丹参素通过OPG-RANK-RANKL通路，抑制了破骨细胞的活性，进一步维护了骨形成与骨吸收的动态平衡，延缓了骨质疏松进展。该实验表明，丹参素通过抑制OVX大鼠破骨细胞的增殖活性，减少了骨吸收，延缓了破骨细胞对骨量造成的流失，维护了成骨细胞与破骨细胞活性平衡。另有研究表明，淫羊藿苷可以上调去势骨质疏松症模型大鼠OPG mRNA的表达，同时也抑制了RANKL mRNA和RANK mRNA的活化，并且成骨细胞可旁分泌OPG从而促进与RANKL竞争性结合，抑制了破骨细胞分化，减缓了骨吸收，对维护成骨细胞与破骨细胞在生物体的动态平衡具有重要作用^[38]。通过对现有中药有效成分调控OPG/RANK/RANKL信号通路发挥抗骨质疏松作用的细胞生物学机制，本研究发现骨碎补总黄酮、丹参素、淫羊藿苷等主要是对生物体的破骨细胞增殖活性等进行抑制，进而减少了骨吸收，使得生物体的成骨细胞活性强于或趋同于破骨细胞的生物活性，进而维持了骨稳态。

3  MAPKs信号通路

丝裂原活化蛋白激酶家族（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）是细胞浆内一种保守的丝氨酸蛋白激酶，是一种传递应激信号以及促进细胞增殖的蛋白激酶，其在多种细胞因子的信号传导中发挥着重要的介导作用^[39]。MAPKs家族成员主要有细胞外信号调节蛋白激酶（ERKs）、c-Jun N末端蛋白激酶（JNKs）、p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）等，对连接多种细胞表面蛋白以及炎症基因表达具有关键作用^[40]。骨质疏松的相关因子较多，如RANKL、OPG、PTH、ALP、BMP、TGF-β等，通过激活相关蛋白因子，可以激活MAPKs信号通路，进而起到防治骨质疏松的作用^[41]。李启活^[42]通过在hFOB1.19细胞培养基中加入补骨脂素，探讨补骨脂素防治骨质疏松的有关分子机制。研究结果表明，补骨脂素可以上调p-ERK、GLUT3、p65、p-p38和p-JNK等亚族蛋白，激活MAPKs通路，促进成骨细胞的分化以及增殖，相较于破骨细胞活性增强，因此成骨细胞活性趋同或强于破骨细胞活性，从而发挥防治骨质疏松作用^[42]。朱晓峰等^[43]通过骨碎补总黄酮干预SD大鼠成骨细胞，研究骨碎补总黄酮抗骨质疏松的分子机制。研究结果表明，骨碎补总黄酮可以促进成骨细胞ERK1/2和p38的磷酸化，进而激活MAPKs相关通路，提高了成骨细胞的分化活性以及其矿化能力，对骨代谢中骨形成与骨吸收的平衡具有关键作用，这是骨碎补总黄酮通过MAPKs通路抗骨质疏松的潜在分子机制^[43]。林紫微^[44]应用芍药苷干预由RAW 264.7细胞株分化的破骨细胞模型，观测芍药苷在破骨细胞信号通路分子层面的作用。结果提示，芍药苷抑制p38 MAPK的磷酸化，即抑制了MAPKs信号通路的活化，而MAPKs通路是破骨细胞分化的主要通路之一，因此芍药苷可能是通过抑制p38 MAPK的磷酸化，进而抑制了MAPKs通路的激活，降低了破骨细胞的活性。芍药苷通过MAPKs信号通路抑制破骨细胞的活性，降低其骨吸收的速率，使得骨形成与骨吸收的生物学进程趋同或骨形成活性强于骨吸收，达到骨代谢的良性平衡。有实验^[采用淫羊藿次苷ΙΙ干预SD大鼠成骨细胞以观察淫羊藿次苷ΙΙ在通路层面防治骨质疏松的机制^[45]。结果显示，淫羊藿次苷ΙΙ可以通过上调成骨细胞的p-p38MAPK、ALP和OPG等蛋白的表达，激活p38MAPK信号通路，促进成骨细胞分化。成骨细胞分化的增强，相较于破骨细胞的活性趋同或更强，是淫羊藿次苷ΙΙ发挥抗骨疏作用的重要机制^[45]。5-羟甲基-2-糠醛^[30]、刺芒柄花素^[46]、三七总皂苷^[47]以及香叶木素^[48]均被验证了其通过MAPKs信号通路发挥抗骨质疏松的潜在分子机制，以上中药有效成分可以通过提高成骨细胞活性，促进骨形成或抑制破骨细胞活性，减少骨吸收，从而达到维护生物体的骨稳态，防治骨质疏松的目的。此外，以上中药有效成分是否可以同时通过MAPKs信号通路发挥双向（抑制破骨细胞活性以及增强成骨细胞分化能力）值得进一步探讨。

4  PI3K/Akt信号通路

磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）-丝氨酸/蛋白激酶B（Akt）信号通路调控者细胞的多种生物代谢过程，是细胞增殖、分化、成熟以及凋亡的关键通路^[49]。PI3K/Akt信号通路通过激活激酶系统，磷酸化后活化PI3K/Akt信号通路调控相关因子，如一氧化氮（NO）和血管内皮生长因子（VEGF）等，而NO和VEGF是血管至关重要的活性因子，具有促进血管新生的作用^[50]。且研究证明，VEGF可对成骨细胞产生直接作用，可对成骨细胞的增殖具有积极的促进作用^[51]。曾锁林等^[52]通过采用OVX大鼠为实验对象，研究葛根素对去卵巢大鼠PI3K/Akt信号通路的影响。研究表明，葛根素提高OVX大鼠血清中VEGF和NO的水平，可促进OVX大鼠的血管新生，是的骨骼相关血供、血液循环等内环境得以重建，为成骨细胞的增殖提供良好的微环境，这可以促进骨代谢中的骨形成，使得骨形成活性增强成为抗骨质疏松的主要生物学过程，这可能是葛根素的作用的内在机制^[52]。曾锁林等^[52]认为，PI3K/Akt信号通路促进血管的重建，PI3K可调节细胞的内环境代谢，并且是通路的传递信使，参与Akt相关性通路的活化。Akt的磷酸化可以促进其调节VEGF和NO等活性因子，进而发挥其介导细胞生长发育、血管重建等生物过程，这是葛根素通过PI3K/Akt信号通路抗骨质疏松作用的潜在机制。现有的研究主要认为葛根素的抗骨质疏松作用主要是为骨骼生长创造良好的血液循环等微环境，进而增强成骨细胞活性、促进骨形成，在干预骨质疏松过程中让骨形成成为主要的生物学活动，以此维持骨稳态^[52]。这是现有研究中较为特殊的研究方向，值得进一步深入验证及研究。

5  BMPs信号通路

骨形成蛋白（bone morphogenetic proteins，BMPs）为一类重要的旁分泌以及自分泌生长因子，源于成骨细胞的分泌合成以及释放，在骨代谢过程中具有关键作用，对骨形成以及骨修复意义深远^[53]。在经典的BMP信号通路中，BMP-2以及磷酸化受体Smd1、Smd5以及Smd8结合后在核内聚集，活化转录与成骨有关的靶点基因^[54]。骨形成蛋白-2（BMP-2）可激活或抑制Runx2蛋白的表达，且BMP-2激活的Smads通过相应的片段结合诱导骨形成特异基因的表达。当Smads被负调控，则会抑制Smad1、Smad5的活化以及抑制其在细胞核聚集，会导致BMP-2调控的成骨进程被抑制^[55]。沈智等^[56]研究了骨碎补总黄酮对悬尾雄性实验性骨质疏松模型SD大鼠BMD和BMP-2 mRNA的影响。实验结果表明，骨碎补总黄酮可上调BMP-2 mRNA的表达，进而激活BMPs信号通路，促进BMSCs向成骨细胞分化，提高废用性骨质疏松SD大鼠的骨密度。这一过程主要是骨碎补总黄酮通过调控BMSCs的BMPs信号通路，促进BMSCs向成骨细胞分化，促进骨形成，进而在骨代谢中成为主要的生物学过程，相较于骨吸收更为活跃，这是细胞活性层面抗骨质疏松的关键^[56]。有实验研究了淫羊藿苷对MC3T3-E1细胞增殖、分化的机制。结果表明，淫羊藿苷可上调MC3T3-E1前体成骨细胞BMP-2的表达，活化BMP-2/Smads通路，进而启动下游成骨基因的表达，促进细胞增殖分化。当加入BMP的抑制剂，淫羊藿苷对MC3T3-E1细胞的ALP活性产生了抑制，Smad1/5/8、BMP-2和Smad4等蛋白均受到了抑制，侧面印证了淫羊藿苷通过BMPs通路促进成骨细胞的增殖分化，促进骨形成，与骨碎补总黄酮的作用机制具有高度一致性^[57]。

6  NF-κB信号通路

NF-κB信号通路在骨代谢中具有关键作用，该通路可与其他信号通路相互影响，共同影响着骨质疏松的进展。NF-κB信号通路的主要由IκB蛋白、核心IκB激酶（IκB kinase，IKK）复合物和NF-κB组成^[58]。IκBα蛋白酶体可降解暴露NF-κB/p65亚单位的转位信号，促进NF-κB进入细胞核内与相关基因结合，启动这些基因的转录。NF-κB通路的活化在胚胎发育期间调节骨代谢，在某些特定病理条件下对骨骼系统产生影响，如骨质疏松、骨关节炎等^[59]。林紫微^[44]应用芍药苷干预由RAW 264.7细胞株分化的破骨细胞模型，观测芍药苷对破骨细胞信号通路的影响。结果提示芍药苷弱化了p65 NF-κB的磷酸化水平，即抑制了NF-κB信号通路的活化。NF-κB通路是破骨细胞分化的主要生物学通路之一，侧面验证了芍药苷通过抑制p65 NF-κB的激活，降低了NF-κB信号通路的活性，降低破骨细胞的活性，减少了骨吸收，进一步维护了骨稳态。实验研究表明连翘酯苷Ａ可抑制TRAF6的Lys63多聚泛素化，IκBα的降解以及p65NF-κB入核抑制了NF-κB信号通路。对NF-κB通路的抑制，减少骨吸收，抑制了破骨细胞的生物学活性，在与成骨细胞的平衡中趋于稳定，这有利于维持骨稳态^[60]。王礼宁^[61]采用蛇床子素干预破骨细胞，研究蛇床子素作用于破骨细胞的作用机制。实验结果表明，蛇床子素通过上调P65NF-κB，下调NFATc1、CTSK、MMP-9、TRAP和p-IκB的表达，抑制NF-κB通路的表达进而抑制破骨细胞的进一步分化，相较于成骨细胞的活性差距大程度缩小甚至趋同，这是蛇床子素通过NF-κB通路抗骨质疏松的分子机制。李启活^[42]通过在hFOB1.19细胞培养基中加入补骨脂素，观察补骨脂素对NF-κB通路上的影响。研究结果显示，补骨脂素可以上调通路上的p65以及GLUT3蛋白，促使IKK活化进而促进IκB的磷酸化进程，经过以上反应激活NF-κB信号通路进而介导成骨分化。芍药苷^[44]、蛇床子素^[60]、连翘酯苷Ａ^[61]和补骨脂素^[42]等中药有效成分对NF-κB信号通路的影响表明，对该通路的干预既可抑制骨吸收，也可促进骨形成，同一种中药有效成分以增强成骨细胞活性为主，还是以抑制破骨细胞形成为主，或是可以双向调节，值得进一步研究与探讨。

7  GABA信号通路

γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）信号通路主要是由谷氨酸、GABA、谷氨酸脱羧酶（GAD）、GABA受体、GABA-T等组成，其中GABA是神经系统中含量最丰富，并且其生理功能最重要的抑制性神经递质^[62]。细胞实验表明，从颅骨来源的成骨细胞中观测到γ-氨基丁酸B受体（GABABR） mRNA以及蛋白表达，GABABR激动剂可抑制成骨细胞cAMP以及ALP的活性，并减少Ca^2＋的内流，表明GABA可以通过GABABR影响成骨细胞的代谢，并对其成骨功能具有重要意义^[62]。另有研究发现BMSCs中也存在GABABR mRNA表达，这从多层面证实了成骨细胞表达GABABR^[63]。这表明GABA信号通路上的GABA及其受体广泛存在于骨的代谢环境中，发挥类似于在神经系统中的双向调节作用，对骨细胞的增殖分化和骨稳态的维护有重要作用。实验表明，补骨脂二氢黄酮可增加骨质疏松模型大鼠BMD，这就降低了成骨细胞的迫切需求，进而使得中枢系统的调节作用减缓，减少了GABA相关物质的释放。并且补骨脂二氢黄酮可以下调骨组织中的γ-氨酸丁酸B受体1亚型（GABABRI）和GABA，抑制GABA信号通路，进而抑制成骨细胞的凋亡。通过减少成骨细胞的凋亡，保证了骨代谢过程中有充足的成骨细胞，在与破骨细胞生物学进程中，可起到抗衡作用，有利于骨形成与骨吸收的动态稳定^[64]。朱振标等^[65]研究了葛根总黄酮对OVX大鼠GABA信号通路的影响，研究结果表明，葛根总黄酮可以降低血清中GAD的水平，下调骨组织中GABA、GABABRI mRNA和GABABRI的表达，进而抑制GABA信号通路，延缓成骨细胞的凋亡进展，利于维护破骨细胞与成骨细胞的持续性动态平衡。吕辰鹏^[66]研究了骨碎补总黄酮对OVX大鼠骨代谢的影响。研究表明骨碎补总黄酮可以降低OVX大鼠中血清GAD水平，下调GABA、GABABRI mRNA和GABABRI的表达，其抗骨质疏松的机制与葛根总黄酮类似。这从侧面印证了中药总黄酮类在GABA信号通路作用下通过相似的调控机制防治骨质疏松，具体表现为减少或延缓成骨细胞的凋亡。

8  Notch信号通路

Notch信号通路由Notch受体、Notch配体和细胞内效应分子（CBF1/suppressor ofhairless/Lag-1，CSL）组成。Notch受体为跨膜蛋白，有4种不同的受体（Notch1-4），由胞外区以及胞内区（Notch intracellular domain，NICD）组成^[67]。Notch配体亦是跨膜蛋白，根据同源性划分，共有5种配体类型（JAG1、JAG2、DLL1、DLL3、DLL4）^[68]。相关研究表明，Notch1-2以及其配体DLL1、JAG1在成骨细胞中均有表达，而Notch3-4的表达则相对较少^[69]。研究表明，在体外激活Notch模型中发现BMP活性增加以及新骨形成，这表明Notch信号通路的表达影响了成骨分化的进展^[70]。在骨组织中，受体Notch1的表达激活可上调OPG且抑制硬化蛋白以Dkk1的表达，进而活化Wnt信号通路且抑制破骨细胞的形成，这对于维持骨稳态是具有生理意义的^[71]。邢贞武^[72]研究了补骨脂素对骨质疏松患者BMSCs的影响，并对其分子机制进行了观察。研究表明，补骨脂素可以明显上调Notch1受体、Jagged1配体以及Hes1的表达，活化Notch通路进而干预BMSCs，促进BMSCs增殖、分化并促使BMSCs向成骨分化，促进骨形成，有利于在骨代谢中与骨吸收进程中维持动态平衡状态。骨碎补总黄酮可以明显提升SD大鼠血清中的血钙以及血磷水平，其潜在机制可能是骨碎补总黄酮可以下调BMSCs的Notch-1、Hes-1 mRNA水平，通过干预Notch信号通路起到抗骨质疏松的作用，其对破骨细胞以及成骨细胞的影响有待进一步研究^[73]。孙雪武^[60]通过研究连翘酯苷Ａ在OVX小鼠Notch信号通路的影响发现，连翘酯苷Ａ可以下调NICD蛋白以及上调RBPJK蛋白。抑制RBPJK蛋白的表达，可以促进破骨细胞标志蛋白NFATc1的表达。上调RBPJK蛋白的表达，降低破骨细胞活性，减少骨吸收，维护了破骨细胞与成骨细胞活性的平衡。汪小飞等^[74]研究表明，淫羊藿总黄酮对增龄性骨质疏松性大鼠的骨密度具有提升作用，可以改善其骨代谢状态，其内在机制可能与淫羊藿总黄酮上调Notch1、Smd4和Smd7等蛋白有一定的联系，但其通过调控Notch信号通路进而影响成骨细胞或破骨细胞的生物学机制有待进一步的研究。

9  Hedgehog信号通路

Hedgehog通路由Hedgehog蛋白、Gli蛋白、Smoothened（Smo）特异性抗体、Ptched（Ptc）以及下游靶基因组成^[75]。现有研究表明，Hedgehog通路可调控成骨细胞增殖与分化^[76]。动物实验表明sonic hedgehog（Shh）可以促进成骨细胞的增殖、分化，其机制是通过上调Indian hedgehog（Ihh）实现的^[77]。实验表明，Hedgehog-Ptc1信号可经由Gli3作用于Runx2促进小鼠成骨细胞的增殖分化^[76]。韩宇等^[78]研究了补骨脂素介导Hedgehog通路促进BMSCs的成骨分化机制，实验表明补骨脂素可上调Shh和Gli1，下调Ptch1 mRNA及其蛋白的表达，激活Hedgehog信号通路，促进大鼠BMSCs向成骨分化以及促进成骨细胞增殖，促进骨形成，相较于骨吸收活性增强，是补骨脂发挥维护骨稳态的主要机制。目前中药有效成分作用于Hedgehog信号通路，进而防治骨质疏松的种类仍较少，有待进一步深入研究。

10  cAMP/PKA/CREB信号通路

蛋白激酶A（protein kinaseA，PKA）和激活环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）调控亚基结合，从而促进亚基的活化，具有活性的亚基可入核，调控环磷腺苷效应元件结合蛋白家族（cAMP-response element binding protein，CREB）的活性，即通过PKA促进CREB的磷酸化，上调下游基因的表达，达到调节细胞生理过程的作用^[79]。体外干细胞研究表明，通过上调PKA表达的活性，可以促进成骨细胞的分化，并且抑制破骨基因的表达，这显示PKA诱导cAMP/PKA/CREB通路调控防治骨质疏松的关键作用^[80]。有细胞实验研究了补骨脂甲素对大鼠BMSCs的PKA、CREB mRNA和蛋白的影响，以期阐明补骨脂甲素抗骨质疏松的分子机制^[81]。研究结果提示，补骨脂甲素通过上调PKA、CREB mRNA以及蛋白的表达，活化cAMP-PKA-CREB通路，进而促进大鼠BMSCs的成骨分化，这或许是补骨脂甲素纠正骨稳态失衡、抗骨质疏松的作用机制。由于BMSCs具有多向分化的特性，补骨脂甲素通过诱导BMSCs向成骨细胞分化，对于维护破骨细胞与成骨细胞的动态平衡具有重要意义。与通过介导Hedgehog信号通路防治骨质疏松一样，中药分子调控cAMP/PKA/CREB信号通路影响破骨细胞以及成骨细胞从而起到抗骨质疏松作用的研究仍较少，更多的中药成分以及分子机制研究仍需进一步深入探讨。中药有效成分对骨质疏松相关信号通路的调控作用总结，见表1。

11  结语和展望

中药有效成分发挥抗骨质疏松功效主要通过多条信号通路调控破骨与成骨细胞的动态平衡，达到维持骨稳态的最佳状态。此外，对多种信号通路的抑制或激活都可对骨质疏松的病理进展产生影响，因此对信号通路的激活以及抑制需要辩证而定，需要合理、精准的调控。无论是整体水平还是细胞水平，中药有效成分通过对Wnt、OPG/RANK/ RANKL、MAPKs、PI3K/Akt、BMPs、GABA等多种信号通路进行调控，抑制或活化通路中相关因子的磷酸化，进而调节成骨细胞或破骨细胞的增殖、分化、成熟或凋亡，达到维持骨稳态，发挥抗骨质疏松的目的。

本文发现现有关于中药有效成分抗骨质疏松的研究仍存在一些局限性。首先，现有研究主要从药理学研究的角度进行探讨，缺少从中医药的辨证论治思想角度出发探讨不同中药成分防治骨质疏松的信号通路研究。由于中药的应用需在中医理论下进行辨证使用，因此从中医的辨证论治角度去研究中药成分对骨质疏松信号通路的影响，或许能让中药有效成分影响通路的相关研究有更大的价值。其次，许多信号通路均在防治骨质疏松过程中发挥着重要的作用，而现有的中药有效成分对骨质疏松信号通路的影响研究对象一般仅为单一的信号通路。而本文发现骨碎补总黄酮均可调控Wnt、MAPKs、GABA等通路影响破骨细胞以及成骨细胞的活性进而发挥防治骨质疏松的作用^[36,43,56]，因此进一步的研究需深入关注中药调控不同信号通路间的联系以及协同作用以发挥抗骨质疏松作用的影响。此外，Hippo-YAP^[82]、ERα-AMPK-Sirt1^[83]、GH-IGF-1^[84]等信号通路已被证明与骨质疏松具有密切关联，但目前缺少相关中药有效成分对以上通路影响的研究，这将是未来需要深入探讨的方向之一。

随着中医药的发展以及科研实验方法的不断创新，中药有效成分对骨质疏松的干预机制将不断被研究发掘，骨质疏松的中药治疗将有更大的突破。

参考文献（略） 

来  源：赵金龙，曾令烽，梁桂洪，黄和涛，杨伟毅，罗明辉，潘建科，李嘉晖，刘  军．基于信号通路的中药有效成分治疗骨质疏松机制研究进展 [J]. 中草药, 2020, 51(23):6084-6095.

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