补肾方药防治绝经后骨质疏松症TGF-β1/Smads信号转导通路的研究进展※

艾思羽 任艳玲 张添昊 秦 臻

(辽宁中医药大学2014级硕士研究生，辽宁 沈阳 110032)

补肾方药防治绝经后骨质疏松症TGF-β1/Smads信号转导通路的研究进展※

艾思羽 任艳玲△张添昊 秦 臻

(辽宁中医药大学2014级硕士研究生，辽宁 沈阳 110032)

绝经后骨质疏松症所引起的腰背部疼痛、活动不利、身高缩短、驼背甚至骨折等临床表现，严重影响中老年妇女的生活质量。已有众多研究证实补肾方药能够明显抑制骨吸收，促进骨形成，有效防治绝经后骨质疏松，并且具有整体疗效好、副作用少的中医独有优势。本文从TGF-β1/Smads信号转导通路探讨补肾方药干预绝经后骨质疏松症的机制，为补肾方药防治绝经后骨质疏松症提供科学依据。

绝经后骨质疏松；信号转导；转化生长因子β；补肾方药；综述

绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis，PMOP)是指绝经后妇女由于卵巢功能减退，雌激素水平下降，从而导致骨吸收大于骨形成，出现以低骨量和骨组织显微结构退行性变为其特征，骨脆性和骨折易感性增加的一种全身代谢疾病[1]。先后受绝经和衰老因素的影响，快速骨量丢失多发生在50～70岁中老龄妇女，尤其50岁以后患病率随年龄增加而逐渐增加，其造成骨折的发病率随年龄的增长而呈指数增长[2]。由于退行性病变引起的腰背部疼痛、活动不利、身高缩短、驼背甚至骨折等临床表现，严重影响中老年妇女的生活质量。PMOP属中医学骨痹、骨痿范畴，肾虚是PMOP发病的根本原因[3]，故补肾方药防治PMOP成为时下研究的主流方向之一，再结合研究热门Smads蛋白介导的转化生长因子β1(TGF-β1)信号转导通路，对补肾方药防治PMOP的机制综述如下。

1 TGF-β1/Smads信号转导通路概述

1.1 TGF-β超家族 TGF-β超家族是由一类结构和功能相关的多肽生长因子亚家族组成，包括内分泌型多肽分子TGF-βs、骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，BMPs)、活化素(activins)、抑制素(inhibins)等[4]。研究证实，TGF-β能促进成骨细胞增殖、分化，刺激细胞外基质合成，同时还能降低骨转换，促进骨与软骨的形成，加快破骨细胞的凋亡[5]。现已发现脊椎动物中TGF-β有5种异构体，即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、TGF-β5，哺乳动物只有前3种结构，其中最早发现和研究最充分的是TGF-β1。TGF-β广泛存在于正常组织及转化细胞中，以骨组织和血小板中的含量最为丰富，其中骨组织中的表达高于其他组织100倍[6]，在骨形成和骨重建过程中起着极其重要的作用。TGF-β信号转导首先是其配体与细胞膜上的TGF-β受体相结合。现已知有Ⅰ型(主要是TβRⅠ)、Ⅱ型(主要是TβRⅡ)和Ⅲ型受体(也称附属受体)，目前认为，Ⅲ型受体参与调节配体和受体的结合，真正起信号转导作用的是Ⅰ型和Ⅱ型受体[7]。

1.2 Smad蛋白 到目前为止，在哺乳动物中已经发现了9种Smad蛋白，按照其结构和功能的不同可分为3种类型，即受体激酶型(Recepter-regulated Smad，R-Smad)、通用型(Co-mediator Smad，Co-Smad)、抑制型(Inhibi-tory Smad，I-Smad)。R-Smad包括Smad1、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8、Smad9，它们是Ⅰ型受体激酶的底物，R-Smad又分为2类，由TGF-β激活的TGFβ-R-Smads，包括Smad2、Smad3，以及由BMP激活的BMP-R-Smads，包括Smad1、Smad5、Smad8；Co-Smad在哺乳动物中仅发现Smad4，为骨形态发生蛋白(BMP)和TGF-β信号转导途径的共同通路，通过与R-Smads结合形成异源复合物进入核内参与信号传递；I-Smad包括Smad6、Smad7，可以抑制受体激活的Smad介导的信号转导，其中Smad6能够抑制Smad1和Smad2，但不能抑制Smad3的磷酸化，Smad7是TGF-β信号通路的通用抑制剂。TGF-β1/Smads信号转导通路是当今研究PMOP发病机制的新热点，该信号转导通路的中心内容如下：TGF-β直接和TβRⅡ结合，活化的TβRⅡ会募集及结合TβRⅠ，活化的TβRⅠ磷酸化R-Smads，R-Smads中的Smad2、Smad3传导TGF-β的信号，并与Smad4形成异源二聚体进入核内，调节靶基因的转录，Smad7可通过竞争性的与TβRⅠ结合，抑制TβRⅠ对Smad2和Smad3的磷酸化，起到负反馈调节作用，同时增加泛素介导的TβRⅠ自身降解。

2 补肾方药对PMOP的TGF-β1/Smads信号转导通路的干预

2.1 补肾方药与PMOP 实验研究充分证明了补肾方药有防治PMOP的作用，临床研究进一步从临床疗效、改善患者疼痛、副作用等方面评价补肾方药的治疗优势，增加了补肾方药临床推广的可行性。中药复方的实验研究中，邓洋洋等[8]研究结果表明补肾中药(鹿茸、牡蛎)增加PMOP大鼠骨密度，并且能够改变子宫指数，为今后深入研究和开发防治PMOP新药中药提供了依据。尚立芝等[9]学者研究结果显示补肾方药(淫羊藿、补骨脂等)能升高血清雌激素，抑制白细胞介素-1、肿瘤坏死因子-α的分泌，对骨吸收有明显的抑制作用；上调血清中TGF-β1表达，促进骨形成，从而有效防治PMOP。中成药实验研究中，骨松康胶囊(淫羊藿、仙茅、制川乌、制草乌、当归、川芎、巴戟天等)[10]、左归丸(熟地黄、山药、山茱萸、菟丝子、枸杞子、牛膝、鹿角胶、龟甲胶)[11]、金匮肾气丸(生地黄、山药、山茱萸、泽泻、茯苓、牡丹皮、桂枝、制附子)[12]、地附补肾颗粒(熟地黄、附子、黄精、淫羊藿、巴戟天、川芎、骨碎补、地鳖虫)[13]等，都能够显著增加PMOP大鼠骨密度，促进骨形成，抑制骨吸收，甚至能逆转去卵巢大鼠高骨转换状态，起类激素样作用，有效防治PMOP。在大量的临床研究中，也有很多种补肾方药被证实能有效治疗PMOP，常见的有左归丸[14]、六味地黄丸[15]、青蛾丸(补骨脂、杜仲、胡桃、蒜膏为丸)[16]、强骨胶囊(骨碎补)[17]、二仙汤[18]、仙灵骨葆(胶囊)(淫羊藿、川断续、补骨脂、丹参、知母等)[19]、金匮肾气丸[20]等，补肾方药能减轻患者疼痛，改善临床症状，提高患者腰椎、股骨或者胫骨骨密度，增强骨强度，并兼有副作用小的中药优势。

2.2 补肾方药对PMOP的TGF-β1/Smads信号转导通路的干预 《素问·宣明五气》曰“肾主骨”，《素问·六节藏象论》曰“肾其充在骨”，《素问·阴阳应象大论》曰“肾生骨髓”，《素问·逆调论》曰“是人者，素肾气胜，以水为事，太阳气衰，肾脂枯不长……肾者水也，而生于骨，肾不生，则髓不能满，故寒甚至骨也，所以不能冻栗者……病名曰骨痹，是人当挛节也” 。从传统中医学理论方面解释说明了“肾”与“骨”的密切关系，即肾主骨，骨的强弱与肾中精气盛衰关系密切，故众多实验多从“肾”和“骨”的角度入手，既阐明了“肾主骨，生髓”的内在机制，又为补肾生髓法治疗骨质疏松症提供了理论基础。沈自尹[21]的研究发现，肾虚的病理机制还与下丘脑—垂体—性腺轴有密切关系。马文杰等[22]研究指出绝经后妇女患有甲状腺疾病，可以影响骨代谢，导致骨量丢失，增加骨折风险。综上所述，下面将从肾、骨、下丘脑、甲状腺4个方面来总结补肾方药干预PMOP的TGF-β1/Smads信号转导通路的机制。

2.2.1 体内实验中补肾方药对PMOP各组织TGF-β1/Smads信号转导通路的干预

2.2.1.1 补肾方药对PMOP肾组织中TGF-β1/Smads信号转导通路的干预 补肾益气中药(黄芪、骨碎补、淫羊藿等)、左归丸等补肾方药能有效防治PMOP，其机制之一可能是通过调控肾脏TGF-β1/Smads信号转导通路来实现的。李娅玲[23]研究左归丸干预去卵巢大鼠12周后，高转换骨代谢降低、骨密度升高，能够下调肾组织中TGF-β1、Smad4的mRNA表达，从而抑制骨吸收，纠正骨代谢紊乱，改善去卵巢后大鼠骨质疏松状态，通过补肾填精的方法起到防治PMOP的作用。马翔[24]研究补肾益气中药(黄芪、骨碎补、淫羊藿等)干预去卵巢大鼠12周后，显著增强股骨骨密度，调节骨代谢，改善性激素水平，下调肾脏中TGF-β1的表达。

2.2.1.2 补肾方药对PMOP骨组织中TGF-β1/Smads信号转导通路的干预 左归丸、强骨康疏方、密骨颗粒等补肾方药能有效防治PMOP，其机制可能是通过调控骨组织TGF-β1/Smads信号转导通路来实现的。吕海波[25]采用左归丸干预去卵巢大鼠120 d后，能够有效调节高转化型骨代谢紊乱，促进骨形成抑制骨丢失，增加骨矿含量，起到类雌激素样作用，能明显上调骨组织中TGF-β1、Smad4 mRNA的表达，表明TGF-β1/Smads信号转导通路的异常可能是PMOP发病的重要机制之一。任艳玲等[26-28]分别采用补肾益气生精中药(人参、熟地黄、鹿角胶、杜仲等)和密骨颗粒(人参、熟地黄、鹿角胶、杜仲等)干预去卵巢大鼠12周后，能够提高大鼠股骨骨密度，并且可以从mRNA及蛋白水平提高骨组织中TGF-β1、Smad2和Smad4表达，信号转导分子TGF-β1、Smad2和Smad4表达水平的下调可能是PMOP发生的重要机制之一。

2.2.1.3 补肾方药对PMOP下丘脑—肾—骨中TGF-β1/Smads信号转导通路的干预 目前，仅见下丘脑—肾—骨TGF-β1/Smads信号转导通路中TGF-β1的相关研究，还没有发现有关Samds蛋白的研究报道，有待进一步深入探讨。郑洪新等[29]应用补肾益髓药物(鹿茸、牡蛎等)12周后，明显提高股骨骨密度。在mRNA及蛋白水平上，上调骨、肾组织TGF-β1的表达水平，同时明显下调下丘脑组织TGF-β1的表达水平。该实验表明补肾益髓中药能够有效防治PMOP，对下丘脑—肾—骨反馈机制有明显的调控作用。

2.2.1.4 补肾方药对PMOP甲状腺组织中TGF-β1/Smads信号转导通路的干预 现阶段仅见有甲状腺组织TGF-β1/Smads信号转导通路中TGF-β1的文献报道，Samds蛋白的研究有待进一步探索，同时还可以通过下丘脑—垂体—甲状腺轴着手更详尽地研究补肾方药防治PMOP的机制。李小英[30]采用补肾健脾活血中成药宝骨康介导去卵巢大鼠12周后，显著增强大鼠股骨、胫骨骨密度和子宫指数，调节骨代谢，改善性激素水平，在蛋白水平上下调了甲状腺组织中TGF-β1的表达，说明宝骨康对PMOP有很好的防治作用，可能是通过调节甲状腺中的TGF-β1蛋白表达完成的。

2.2.2 体外实验中补肾方药对骨髓间充质干细胞 TGF-β1/Smads信号转导通路的干预 骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal strm cells，BMSCs)是一类具有多向分化潜能及自我更新能力的干细胞，其能通过分化为成骨细胞而促进骨形成[31]。随着年龄增长BMSCs更趋向成脂分化，使成骨能力减弱，导致骨质疏松症。BMSCs的成骨分化可受到TGF-β1/Smads信号转导通路的调控，补肾中药在BMSCs成骨与成脂诱导方面的机制，有待进一步深入研究。卞琴等[32]研究3种补肾中药(淫羊藿、补骨脂、女贞子)的有效成分可能从增加BMSCs细胞外基质、促进生长因子相关信号通路、增加蛋白合成等方面促进BMSCs成骨分化的作用，从而实现治疗骨质疏松症。宋囡等[33]研究发现，左归丸、右归丸含药血清能够协同诱导剂促进BMSCs成骨分化，左归丸促进BMSCs成骨分化的作用优于右归丸。孙月娇等[34]进一步研究发现，左归丸、右归丸含药血清通过TGF-β1及其信号转导蛋白Smad2、Smad3促进BMSCs成骨分化，其作用机制之一可能是通过TGF-β1/Smads信号转导通路来实现的。徐岩等[35]研究补充了左归丸、右归丸对BMSCs分化的调节具有双向性，BMSCs在促进成骨分化的同时又抑制BMSCs成脂分化。葛心慈等[36-37]进一步研究显示，左归丸、右归丸及其拆方均能抑制BMSCs的成脂分化，右归丸抑制成脂分化的作用优于左归丸，其进一步机制待深入研究。

3 结 语

随着我国人口老龄化的进程，PMOP的发病率也不断增长，单纯长期的使用西药治疗PMOP有较大的副作用和不良反应，而补肾方药已经证实是一种很好的骨质疏松症补充治疗药物，随着现代医学的发展，利用补肾方药治疗PMOP，通过TGF-β1/Smads信号转导通路作为调节机制已成为一种趋势。目前，在实验研究中，补肾方药防治PMOP在TGF-β1/Smads信号转导通路方面还存在不足，无论在肾、骨、下丘脑、甲状腺任何组织研究中，多局限在TGF-β1的基因和蛋白水平的研究，TGF-β1受体及其信号转导蛋白Smad2、Smad3、Smad4的研究相对较少，而Smad7蛋白在PMOP的实验研究中涉猎更少。鉴于以上近年来实验研究总结，我们应充分利用病理、免疫、分子生物学等现代科学方法，从TGF-β1/Smads信号转导通路系统地研究探讨补肾方药防治PMOP的作用机制，从而不断提高基础研究和临床治疗的水平，更好地为补肾方药的临床应用提供科学依据。

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(本文编辑：董军杰)

10.3969/j.issn.1002-2619.2017.02.037

艾思羽(1989—)，女，硕士研究生在读。从事方药理论及应用的研究工作。

R-05;R681.053.1

A

1002-2619(2017)02-0304-05

2016-11-15)

△ 通讯作者：辽宁中医药大学中药教研室，辽宁 沈阳 110032