補腎中藥對OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)調(diào)控作用的研究進(jìn)展

尹　鑫，于海龍，李青春，王　偉，張曉峰△

（1.河北省中藥研究與開發(fā)重點實驗室/承德醫(yī)學(xué)院中藥研究所，河北承德 067000；2.航天中心醫(yī)院）

中醫(yī)中藥

補腎中藥對OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)調(diào)控作用的研究進(jìn)展

尹鑫1，于海龍1，李青春1，王偉2，張曉峰1△

（1.河北省中藥研究與開發(fā)重點實驗室/承德醫(yī)學(xué)院中藥研究所，河北承德 067000；2.航天中心醫(yī)院）

補腎中藥；骨質(zhì)疏松癥；OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)

骨質(zhì)疏松（osteoporosis，OP）以骨結(jié)構(gòu)退化、骨量減少、脆性增加、容易發(fā)生病理性骨折為主要特征，屬于全身性骨骼老化或廢用退化相關(guān)的代謝障礙性疾病［1］。骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）/核因子κB受體活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK）/核因子κB受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）系統(tǒng)在調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的平衡發(fā)揮重要作用，是骨調(diào)節(jié)與骨重建的最重要分子機制，是抗骨質(zhì)疏松藥物設(shè)計的新靶點，而其它細(xì)胞因子也是通過此系統(tǒng)影響骨代謝。目前，補腎中藥對骨質(zhì)疏松癥的防治作用顯著，具有較高的臨床價值和廣泛的推廣價值?，F(xiàn)將補腎中藥對OPG/ RANK/RANKL系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用綜述如下。

1 OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

OPG是由骨髓基質(zhì)細(xì)胞和成骨細(xì)胞產(chǎn)生的一種與肝素結(jié)合的分泌型糖蛋白，其本身沒有跨膜結(jié)構(gòu)，屬于腫瘤壞死因子受體（tumor necrosis factor receptor，TNFR）家族的可溶性受體。OPG作為誘餌受體，以單體和二硫化物的二聚體兩種存在形式，二者均能促進(jìn)破骨細(xì)胞的凋亡及抑制破骨細(xì)胞的增殖［2］。OPG N-末端D1-D4結(jié)構(gòu)域與TNFR家族蛋白的結(jié)構(gòu)部分相似，能有效抑制破骨細(xì)胞的形成，降低成熟破骨細(xì)胞的活性，減少骨吸收；D7結(jié)構(gòu)域是與肝素的結(jié)合位點，與二聚體的形成有關(guān)。OPG C-末端D5-D6結(jié)構(gòu)域及死亡結(jié)構(gòu)域（DDHs），具有較強的介導(dǎo)細(xì)胞信號傳導(dǎo)作用，與誘導(dǎo)破骨細(xì)胞凋亡有關(guān)。OPG在成骨細(xì)胞、成骨肉瘤細(xì)胞、主動脈平滑肌細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞、淋巴細(xì)胞表面均有表達(dá)。

RANK是一種I型跨膜蛋白，是RANKL的唯一受體，屬于TNFR家族。RANK膜內(nèi)區(qū)有三個腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子（TNF receptor associated factor，TRAFs）結(jié)合域，即TRAF2、TR AF5和TRAF6，其中TRAF6起著關(guān)鍵作用。TRAF的C-末端氨基酸尾端與RANK的胞質(zhì)區(qū)相結(jié)合，刺激核因子κ B與蛋白激酶JNK的活化，從而誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的產(chǎn)生，啟動基因轉(zhuǎn)錄而誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的成熟［3-4］。RANK在破骨細(xì)胞、破骨前體細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、乳腺上皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞表面均有表達(dá)。

RANKL是成骨細(xì)胞上的Ⅱ型跨膜蛋白，屬于TNFR家族。RANKL在體內(nèi)有可溶性羧基末端和細(xì)胞結(jié)合型兩種存在形式，細(xì)胞內(nèi)較短的區(qū)域是氨基末端，細(xì)胞外較長的區(qū)域是羧基末端。細(xì)胞外C-末端的TNF樣序列核心區(qū)域是配體活性區(qū)，在巨噬細(xì)胞集落刺激因子存在的前提下，可誘導(dǎo)產(chǎn)生破骨細(xì)胞，同時其與RANK結(jié)合，介導(dǎo)信號的傳遞，增強成熟破骨細(xì)胞的活性，促進(jìn)破骨細(xì)胞分化，阻止其凋亡。RANKL在成骨細(xì)胞、成骨前體細(xì)胞、巨核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞表面均有表達(dá)。

2 OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)作用機理

在巨噬細(xì)胞集落刺激因子的存在下，成骨細(xì)胞及骨髓基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)RANKL，其細(xì)胞外C-末端的結(jié)合受體結(jié)構(gòu)域與破骨前體細(xì)胞膜上的RANK結(jié)合后，促進(jìn)破骨細(xì)胞的增殖分化與成熟，同時抑制破骨細(xì)胞凋亡。OPG作為誘餌受體，競爭性結(jié)合RANKL，阻斷RANK與RANKL結(jié)合，阻斷了信號的傳導(dǎo)，從而抑制破骨細(xì)胞增殖分化與成熟，抑制骨吸收；同時，OPG還通過干擾基質(zhì)細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的相互作用而誘導(dǎo)破骨細(xì)胞凋亡［5］。因此，OPG、RANK與RANKL三者之間的平衡是影響骨代謝的關(guān)鍵因素。RANKL的數(shù)量多少并不決定骨吸收，而是OPG/ RANKL比值決定了破骨細(xì)胞的形成分化及骨量的改變［6］。許多激素和細(xì)胞因子都參與OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)的調(diào)控，影響OPG/RANKL的比值，包括性激素、甲狀旁腺激素、白介素、生長因子和腫瘤壞死因子等。

3 補腎中藥對OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)的影響

根據(jù)臨床表現(xiàn)，中醫(yī)學(xué)認(rèn)為骨質(zhì)疏松屬于“骨痿”、“骨痹”等范疇?！夺t(yī)精經(jīng)義》曰：“腎藏精，精生髓，髓生骨，故骨者腎之所主也”。葉海等［7］提出，腎虛是產(chǎn)生骨質(zhì)疏松癥的主要原因。腎中精氣的盛衰決定了骨骼的強弱，故防治骨質(zhì)疏松癥多從補腎藥物著手。

3.1 中藥單體 淫羊藿苷可以顯著提高OPG基因的表達(dá)，降低RANKL的表達(dá)，促進(jìn)骨形成［8］。淫羊藿總黃酮代謝產(chǎn)物能上調(diào)成骨細(xì)胞中OPG mRNA的表達(dá)、抑制OPGL mRNA的表達(dá)［9］。淫羊藿苷在體內(nèi)次級代謝產(chǎn)物為淫羊藿素，淫羊藿素能促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖分化和鈣沉積，顯著提高OPG/RANKL比值［10］。補骨脂素可能通過增強成骨細(xì)胞OPG的表達(dá)，抑制RANKL的表達(dá)來抑制破骨細(xì)胞的分化和成熟，達(dá)到防治骨質(zhì)疏松的目的［11］。骨碎補總黃酮可抑制單核細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-6（IL-6），減少二者對OPG的調(diào)節(jié)作用［12］。蛇床子素可以增加成骨細(xì)胞OPG mRNA的表達(dá)，且在一定的濃度下可下調(diào)RANKL mRNA的表達(dá)［13］。蛇床子素骨靶向藥物可以促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖，降低破骨細(xì)胞數(shù)量，增加OPG表達(dá)，抑制RANKL的產(chǎn)生［14］。杜仲葉中的β-谷甾醇可提高OPG/RANKL比值，刺激卵巢顆粒細(xì)胞分化雌二醇，促進(jìn)骨形成［15］。

3.2 單味中藥 淫羊藿能直接調(diào)控下丘腦-垂體-性腺軸，抑制破骨細(xì)胞的活性，促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖，從而抑制骨丟失，提高股骨質(zhì)量和基質(zhì)表觀面密度，增加骨密度［16］。淫羊藿能升高OPG及OPG/RANKL比值，使OPG/ RANKL比值接近正常值，抑制過度的骨吸收［17］。杜仲和千年健均能抑制大鼠脛骨成骨細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞RANKL蛋白和mRNA的表達(dá)；同時，千年健還可以增加成骨細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞OPG蛋白和mRNA的表達(dá)［18］。巴戟天可通過干預(yù)破骨細(xì)胞降低RANKL的表達(dá)，達(dá)到治療骨質(zhì)疏松的目的［19］。巴戟天和補骨脂均能降低大鼠脛骨成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞RANKL蛋白表達(dá)，而補骨脂還能夠提高大鼠脛骨成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞OPG蛋白的表達(dá)，從而達(dá)到預(yù)防骨質(zhì)疏松癥的作用［20］。枸杞子、桑寄生能促進(jìn)成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞OPG蛋白的表達(dá)，枸杞子還可以抑制RANKL蛋白表達(dá)［21］。

3.3 復(fù)方中藥 仙靈骨葆可以促進(jìn)骨質(zhì)疏松大鼠OPG的表達(dá)，抑制RANKL和RANK的表達(dá)［22］。補骨防疏湯能促進(jìn)骨組織OPG的表達(dá)，抑制破骨細(xì)胞的分化增殖、抑制骨吸收，從而改善骨質(zhì)疏松［23］。青娥方能明顯抑制破骨細(xì)胞性骨吸收作用，與其下調(diào)骨組織RANKL/OPG比值，降低破骨細(xì)胞RANK mRNA表達(dá)，減少RANKL與RANK結(jié)合密切相關(guān)［24］。獨活寄生湯含藥血清能增加成骨細(xì)胞內(nèi)堿性磷酸酶的活性，促進(jìn)OPG mRNA的表達(dá)，抑制RANKL mRNA表達(dá)［25］。無比山藥丸能提高去卵巢大鼠脛骨成骨細(xì)胞與骨髓基質(zhì)細(xì)胞中OPG蛋白和mRNA表達(dá)，下調(diào)RANKL蛋白和mRNA表達(dá)［26］。左歸丸和右歸丸均能明顯提高大鼠脛骨成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞OPG蛋白和mRNA表達(dá)，而右歸丸還能明顯抑制大鼠脛骨成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞的RANKL蛋白和mRNA表達(dá)，進(jìn)而抑制了破骨細(xì)胞的活性及其分化成熟［27］。

4 結(jié)語

OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)在骨代謝研究中具有重要意義，為骨質(zhì)疏松癥的治療提供了新的理論基礎(chǔ)。補腎中藥可通過OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)發(fā)揮對破骨細(xì)胞生成和骨吸收的調(diào)節(jié)作用。目前，補腎中藥對OPG/RANK/RANKL通路調(diào)節(jié)作用的研究僅是對OPG、RANKL的蛋白及mRNA表達(dá)量的探討上，而補腎中藥大多數(shù)具有植物雌激素，補腎中藥是否是通過植物雌激素來調(diào)節(jié)OPG/RANK/RANKL通路有待進(jìn)一步研究。中醫(yī)藥治療骨質(zhì)疏松效果顯著、副作用小，具有獨特的優(yōu)勢。隨著對中藥分子水平研究的不斷深入，中醫(yī)藥防治骨質(zhì)疏松具有廣闊的發(fā)展前景。

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1004-6879（2016）02-0126-04

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（2015-09-20）