牛膝對(duì)骨代謝的影響及相關(guān)研究進(jìn)展

楊洪杰 陳曉東 梁鵬展 楊學(xué)軍

牛膝，也稱牛髁膝、山莧菜，中藥應(yīng)用的主要品種有川牛膝及懷牛膝,主要成分有甾酮類、多糖類、皂苷類等,藥物提取研究發(fā)現(xiàn)其具有抗炎、調(diào)節(jié)免疫、鎮(zhèn)痛等作用。牛膝是傳統(tǒng)中藥之一，最早記錄于中醫(yī)經(jīng)典古籍《神農(nóng)本草經(jīng)》,典籍記載牛膝的功效是逐瘀通經(jīng)、滋補(bǔ)肝腎、強(qiáng)壯筋骨、引血下行。骨質(zhì)疏松癥主要由肝腎虧虛引起,因此牛膝對(duì)肝腎虧虛型骨質(zhì)疏松癥患者具有良好臨床療效,已有的藥理學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)牛膝含有的牛膝醇等物質(zhì)能促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖并能有效增加骨量,影響調(diào)節(jié)骨代謝水平[1],藥物提取研究發(fā)現(xiàn)牛膝含有的甾酮類、三萜皂苷類、多糖類等化學(xué)成分具有影響糖代謝血流變、抗骨質(zhì)疏松等作用[2-4]。本文綜述了近年來牛膝提取物及復(fù)方制劑調(diào)節(jié)骨代謝方面的研究,包括基礎(chǔ)研究、動(dòng)物模型研究及臨床研究,以期為臨床運(yùn)用牛膝防治骨質(zhì)疏松癥提供參考。

1 牛膝調(diào)節(jié)骨代謝的細(xì)胞水平研究

由牛膝中提取得到的化學(xué)成分眾多， 其中與治療骨質(zhì)疏松關(guān)系密切的主要是甾酮類及皂苷類成分。通過提取牛膝中的牛膝甾酮、三萜皂苷類及牛膝多糖等有效成分能夠通過上調(diào)成骨分化相關(guān)基因或通過抑制骨樣細(xì)胞凋亡來調(diào)控骨代謝。有學(xué)者通過提取牛膝中的牛膝甾酮，對(duì)SD乳鼠成骨細(xì)胞進(jìn)行體外誘導(dǎo)培養(yǎng)鑒定,實(shí)驗(yàn)主要檢測(cè)指標(biāo)是不同質(zhì)量濃度牛膝甾酮對(duì)成骨細(xì)胞活力的影響,研究結(jié)果顯示牛膝甾酮可上調(diào)成骨分化相關(guān)基因及刺激自噬體的形成，最終可促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化，顯示了牛膝甾酮治療骨質(zhì)疏松的可行性[5]。在另一項(xiàng)研究[6]中研究者提取了牛膝活性成分β-蛻皮甾酮，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試β-蛻皮甾酮對(duì)地塞米松誘導(dǎo)MLO-Y4骨樣細(xì)胞凋亡的抑制作用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示了β-蛻皮甾酮可通過激活骨細(xì)胞中的PI3K/Akt信號(hào)通路干預(yù)Dex誘導(dǎo)的骨細(xì)胞凋亡。而有關(guān)牛膝多糖相關(guān)作用的研究報(bào)道較少,郎小琴等[7]以低、中、高劑量組的牛膝多糖灌胃雌性骨質(zhì)疏松模型SD大鼠，3個(gè)月后測(cè)定大鼠模型的骨代謝指標(biāo)水平血清骨鈣素、骨特異性堿性磷酸酶等,實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示牛膝中含有的牛膝多糖成分可有效調(diào)節(jié)骨質(zhì)疏松大鼠模型的骨代謝并能提高大鼠的骨密度及骨抗壓能力。而更早期學(xué)者們的研究[8，9]結(jié)果顯示懷牛膝總皂苷、三萜皂苷類可升高骨質(zhì)疏松大鼠模型血清骨鈣素(BGP)、堿性磷酸酶(ALP)及血鈣含量水平,并可起到有效抑制破骨細(xì)胞形成的作用。上述均是對(duì)牛膝有效成分的分子效應(yīng)進(jìn)行體外細(xì)胞或動(dòng)物模型的研究,提示了牛膝相關(guān)活性成分對(duì)骨質(zhì)疏松下的骨代謝影響,但多數(shù)研究及實(shí)驗(yàn)對(duì)牛膝發(fā)揮作用的相關(guān)靶點(diǎn)及具體機(jī)制仍然較少涉獵,研究等級(jí)不高,有待進(jìn)一步深入探討。

2 牛膝及復(fù)方對(duì)骨代謝動(dòng)物模型研究

2.1 原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥動(dòng)物模型相關(guān)研究原發(fā)性骨質(zhì)疏松是一種退變性疾病，與年齡增長(zhǎng)成正相關(guān),根據(jù)不同的發(fā)病原因可分為I型絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松、II型老年骨質(zhì)疏松。大鼠骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型是最常用的研究原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥的方法,用于動(dòng)物模型造成絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的最廣泛方法是雙側(cè)卵巢切除法(去勢(shì)法)[10],而另一種常用的造模方法是抗維甲酸誘導(dǎo)小鼠骨質(zhì)疏松模型。老年骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型則選用大鼠骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型[11],一般無需進(jìn)行手術(shù)獲得骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型,實(shí)驗(yàn)大鼠的月齡控制在15個(gè)月以上,以盡可能再現(xiàn)人類骨質(zhì)疏松的狀態(tài)。有學(xué)者應(yīng)用牛膝藥對(duì)及單味川牛膝[12，13]觀察治療去勢(shì)骨質(zhì)疏松大鼠模型的療效情況,結(jié)果均提示牛膝制劑能有效改善相關(guān)骨質(zhì)疏松指標(biāo)如血清雌二醇(E2)和股骨骨密度(BMD),牛膝的主要藥理作用是抑制骨量丟失、提高骨生物力學(xué)性能。而應(yīng)用牛膝復(fù)方制劑的骨質(zhì)疏松癥研究 則更為多見,且多數(shù)研究采用了牛膝配伍補(bǔ)腎活血中藥復(fù)方制劑,如應(yīng)用補(bǔ)腎活血方[14，15](主要成分牛膝、熟地黃、川芎等)對(duì)去勢(shì)骨質(zhì)疏松癥模型大鼠進(jìn)行灌胃研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示牛膝復(fù)方制劑補(bǔ)腎活血方可提高股骨組織中BMP-2的水平,從而證實(shí)了牛膝有效成分抑制了大鼠骨量丟失,并能同時(shí)調(diào)整大鼠腎和骨中ATF4蛋白的表達(dá),最終提高大鼠的骨密度。另有學(xué)者應(yīng)用補(bǔ)腎壯骨中藥(含牛膝、杜仲、熟地黃等)對(duì)去勢(shì)大鼠骨質(zhì)疏松癥模型進(jìn)行研究[16],實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)含牛膝中藥復(fù)方制劑能夠改善大鼠相關(guān)骨代謝指標(biāo)如骨密度、血清OC、PICP、25-(OH)D3等,能促進(jìn)骨形成與重建,并促進(jìn)骨鈣磷代謝。另一種常用的骨質(zhì)疏松造模方式是維甲酸誘導(dǎo),維甲酸誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松的機(jī)制尚未明了,現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)[17]維甲酸能降低成骨細(xì)胞活性的同時(shí)抑制了成骨細(xì)胞增殖，維甲酸最終對(duì)骨代謝的影響是骨吸收大于骨形成,同時(shí)又導(dǎo)致大鼠的卵巢損傷、功能減退。相關(guān)學(xué)者[18]研究分析了何首烏-牛膝藥對(duì)提取物對(duì)維甲酸誘導(dǎo)的小鼠骨質(zhì)疏松作用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)何首烏-牛膝藥對(duì)提取物對(duì)維甲酸致小鼠骨ALP和E2水平有顯著提高作用,同時(shí)又降低TRAP水平。而在老年骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型研究方面,一項(xiàng)應(yīng)用了壯骨強(qiáng)筋片[19](含牛膝、杜仲、淫羊藿等)含藥血清對(duì)老年大鼠骨質(zhì)疏松模型的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)成脂分化影響進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示壯骨強(qiáng)筋片含藥血清可有效抑制老年大鼠骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的成脂分化。上述均是單味牛膝或牛膝復(fù)方制劑應(yīng)用對(duì)原發(fā)性骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的研究，藥物的有效與否需要客觀準(zhǔn)確的指標(biāo)來判定,目前較為公認(rèn)的判斷指標(biāo)主要有骨密度(雙能X線)、骨骼生物力學(xué)指標(biāo)、骨骼組織形態(tài)學(xué)指標(biāo)、血樣生化參數(shù)指標(biāo)等,而不同指標(biāo)均能從不同方面反映骨質(zhì)疏松的治療情況,需要對(duì)多種指標(biāo)進(jìn)行全面分析,才能得到關(guān)于藥物治療效果的全面判斷。

2.2 繼發(fā)性骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的相關(guān)研究糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松大鼠模型是繼發(fā)性骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的主要類型。有學(xué)者應(yīng)用補(bǔ)腎實(shí)骨湯[20](含牛膝、熟地黃、黃芪等)對(duì)糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松大鼠模型進(jìn)行了治療性研究,觀察了治療后的大鼠模型骨密度、血清鈣、降鈣素、性激素等相關(guān)指標(biāo),實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示補(bǔ)腎實(shí)骨湯治療后大鼠骨密度、雌二醇、降鈣素、睪酮的水平及血鈣水平明顯高于對(duì)照組，其他的形態(tài)學(xué)指標(biāo)觀察提示股骨上端骨髓腔正常,空骨陷窩數(shù)等也明顯減少。王劍等[21]對(duì)繼發(fā)性骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型進(jìn)行了更深入的研究,其應(yīng)用了補(bǔ)腎活血中藥制劑對(duì)糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松癥大鼠模型進(jìn)行了對(duì)照研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過補(bǔ)腎活血中藥制劑治療后的大鼠模型骨組織Dlx5 mRNA及蛋白表達(dá)降低、腎組織Dlx5 mRNA及蛋白表達(dá)升高,糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松癥(GIOP)的發(fā)病可能與之相關(guān)。

3 牛膝及復(fù)方制劑調(diào)節(jié)骨代謝的臨床研究

臨床報(bào)道使用含牛膝復(fù)方制劑被應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥的治療頗多,并已獲得顯著的療效。含牛膝復(fù)方制劑主要與補(bǔ)腎活血中藥配伍對(duì)骨質(zhì)疏松癥進(jìn)行治療,李雪等[22]應(yīng)用補(bǔ)腎活血方(含淫羊藿、狗脊、牛膝等)治療骨質(zhì)疏松癥,結(jié)果提示 補(bǔ)腎活血中藥配合常規(guī)基礎(chǔ)治療可顯著改善骨代謝異常,使骨密度顯著增加,顯著改善患者生活質(zhì)量。伍文耀[23]應(yīng)用補(bǔ)腎壯骨湯(含骨碎補(bǔ)、熟地黃、懷牛膝等)聯(lián)合西藥治療2型糖尿病骨質(zhì)疏松癥(腎陽虛),結(jié)果顯示其療效優(yōu)于對(duì)照組,且相關(guān)的骨代謝指標(biāo)FPG、2 h PG、HbAlc、IGF-1結(jié)果優(yōu)于對(duì)照組。梁曉昆[24]使用無敵丹膠囊(含黃芪、杜仲、牛膝等)治療骨質(zhì)疏松癥,經(jīng)6個(gè)月治療后研究結(jié)果提示治療組患者的療效明顯優(yōu)于對(duì)照組。李中鋒等[25]觀察補(bǔ)腎益骨方(含牛膝、黃芪、骨碎補(bǔ)等)治療老年糖尿病骨質(zhì)疏松癥,臨床試驗(yàn)結(jié)果有效率達(dá)95.0%。茹國(guó)華[26]應(yīng)用補(bǔ)腎健骨湯(含牛膝、肉蓯蓉、菟絲子等)聯(lián)合西藥阿倫磷酸鈉片治療青壯年骨質(zhì)疏松癥患者,取得了很好的臨床療效。臨床上含牛膝復(fù)方制劑治療骨質(zhì)疏松癥的臨床療效均得到了有效肯定,但其主要不足之處主要在于藥理作用及機(jī)制未明確清晰,且缺乏分子生物學(xué)研究的依據(jù),牛膝藥理基礎(chǔ)的研究以及其在中藥復(fù)方制劑的藥理作用可能是研究突破的方向。

4 總結(jié)及展望

目前針對(duì)牛膝治療骨質(zhì)疏松癥的相關(guān)研究無論是牛膝甾酮、三萜皂苷類、牛膝多糖、單味或牛膝中藥復(fù)方制劑,研究結(jié)果均提示牛膝具有調(diào)節(jié)骨代謝、促骨形成、抑制骨流失的作用,反映在實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)指標(biāo)上的變化基本集中體現(xiàn)在直接提高骨密度(BMD),抑或?qū)谴x指標(biāo)如堿性磷酸酶、血清骨鈣素(BGP)、血清雌二醇(E2)、血Ca含量等的調(diào)節(jié)影響,提示牛膝能在骨質(zhì)疏松前期通過改善骨代謝水平來減緩骨流失速度,延遲骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生以降低骨質(zhì)疏松帶來的骨折風(fēng)險(xiǎn)。但實(shí)際臨床多應(yīng)用牛膝復(fù)方劑及相關(guān)成藥對(duì)骨質(zhì)疏松癥進(jìn)行治療,目前的研究對(duì)牛膝復(fù)方制劑及其提取物開展的相關(guān)研究較少,從而造成了對(duì)實(shí)際臨床的指導(dǎo)意義不強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)狀況,可考慮通過臨床多中心、大樣本的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)以進(jìn)一 步探求牛膝有效成分對(duì)調(diào)節(jié)骨代謝的原理機(jī)制,從而更好地指導(dǎo)臨床。此次綜述的研究多是動(dòng)物模型及臨床研究,藥物研究的核心內(nèi)容如牛膝治療骨質(zhì)疏松癥的具體機(jī)制或牛膝改善骨質(zhì)疏松癥靶點(diǎn)研究相對(duì)貧乏,牛膝使用歷史悠久,其補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋骨的臨床功效適用于大部分骨質(zhì)疏松癥人群的治療,但目前的臨床研究證據(jù)等級(jí)不高,需要進(jìn)一步明確臨床療效,單味牛膝制劑的研究較少,牛膝復(fù)方制劑更具實(shí)用性,因此未來可針對(duì)性地開展高質(zhì)量的復(fù)方臨床論證。

總而言之，中藥牛膝能有效調(diào)節(jié)人體骨代謝,促成骨細(xì)胞增殖并降低破骨細(xì)胞數(shù)量,緩解骨量流失,在骨量減少期即可發(fā)揮作用,達(dá)到防治骨質(zhì)疏松癥的效果,提高患者生活質(zhì)量。相信通過進(jìn)一步的基礎(chǔ)和臨床研究,牛膝及復(fù)方制劑會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。