基于NF-κB信号通路的中医药治疗骨性关节炎的研究进展

柳博,李宁*,谢兴文,徐世红,李鼎鹏,丁聚贤,姜朝阳,罗鹏飞

(1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；2.西北民族大学附属医院，甘肃 兰州 730030； 3.甘肃省第二人民医院，甘肃 兰州 730030；4.甘肃省中医院，甘肃 兰州 730050)

骨性关节炎(Osteoarthritis,OA)是以软骨细胞凋亡和细胞外基质(ECM)合成和分解代谢失衡为典型特征的最为常见的慢性骨科退行性疾病，以关节的疼痛、肿胀以及功能障碍等为主要的临床表现[1-2]。最新数据表明65岁以上人群中约10%男性和18%女性患有不同程度的OA[3-4]，并且随着人口老龄化的加剧，目前OA在全世界的发病率逐年上升，发病人群达到了2.5亿人次[4]，严重危害中老年人的健康。目前尚无有效的OA药物修复治疗方法，后期的关节置换成形术是缓解症状、恢复关节功能的唯一选择[5]，但由于疾病经济负担较重，且具有各种手术后遗症。因此发现有效的药物以及更好地阐释药物的相关分子信号通路机制是目前OA治疗的热点和难点。NF-κB信号转导通路是一种具有重要作用的多功能通路[6-8]，其广泛参与OA病理生理学，并在关节退变和炎症过程发挥着重要的作用，对于OA的发生发展起到重要的调节作用[9]。并随着中医药现代化的发展，其多靶点、高疗效和低副作用的优势正在逐渐显现，研究中医药调控NF-κB信号通路与OA相关机制已逐渐成为热点，已有较多学者取得了一定成果，这对于发挥中医药潜在治疗优势具有重要意义。

1 NF-κB信号通路

核因子-κB(Nuclear Factor-kappa B,NF-κB)是一种最早于B淋巴细胞核内发现的核蛋白因子[10]，其成员为v-rel网状内皮病病毒癌基因同源物A(RelA，又称p65)、RelB、Rel、p105/p50和p100/p52，每个都包括一个Rel同源结构域，介导DNA结合和二聚体形成，这些蛋白质形成异二聚体，作为转录激活因子。NF-κB可转录并启动众多基因，从而广泛的参与细胞的一系列生物过程并发挥重要作用[11]。因此，NF-κB介导的信号通路作为一种多功能的信号转导和基因调控通路，在正常生理条件下NF-κB信号通路处于非活性状态[12]，当发生内源性或外源性刺激的情况下，NF-κB(IκB)蛋白的抑制剂，包括IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、IκBζ和Bcl-3，与细胞质中的NF-κB家族成员结合[13]，使游离的NF-κB复合物能够从细胞质转运到细胞核，并触发靶基因的转活化IκB激酶(IKKs)对磷酸化IκB蛋白质激活并导致其降解[14-15]，NF-κB被释放，从而启动和调控相应基因的转录和表达，参与炎症的发生、机体应激反应、免疫应答、以及细胞的周期过程等[16]，作为一种重要的炎症以及免疫转导通路，NF-κB所介导的信号通路在OA的发生发展过程中具有重要的介导作用，值得我们去进一步研究和探索。

2 NF-κB信号通路与OA

OA是一种常见的慢性关节炎疾病，其以关节软骨破坏、关节软骨细胞的血管翳、滑膜炎症以及软骨下骨硬化等所致的全关节的稳态失衡为特征，从而引起关节的肿痛、畸形以及关节的功能障碍[17-18]。OA的起因尚未完全阐明，然而，其主要的危险因素(遗传、年龄老化以及劳损)通过激活相关的应激和炎症因子所诱导的分子信号机制[19-23]，激活正常静止的软骨细胞，从而破坏关节的内稳态[24]，因此，OA的核心病理表现在于软骨的病理性改变。

NF-κB信号通路在OA发生发展过程中，广泛参与关节软骨、滑膜和软骨下骨的病理改变，尤以关节软骨的破坏为其核心环节[16]。NF-κB转录因子通过调节下游炎症介质如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素(IL-1β、IL-2、IL-3、IL-5、IL-6,IL-12和IL-18)等、细胞因子如环氧合酶抑制剂(COX-2)、血管内皮生长因子(VEGF)及酶类如基质金属蛋白酶(MMPs)、裂解蛋白酶(ADAMTs)、一氧化氮合酶(iNOS)等的水平，并在关节退化和炎症过程中激活软骨细胞[9]，促进关节软骨分解，广泛参与OA病理生理，从而影响其进程，由此可发现NF-κB通路在OA分子机制中的重要地位。因此，以NF-κB通路为治疗靶点成为了防治OA研究的新思路和新方向，也是目前的研究热点。

3 中医药调控NF-κB信号通路与骨性关节炎

3.1 单味中药及其有效提取物

单味中药作为中医学重要的组成部分，其成分复杂，疗效突出，但其作用机制复杂。近年来随着现代药理学在中医药领域的应用，对于中药的成分进行了有效的解析，发现中药中含有的单体成分在疾病的治疗中发挥重要作用。特别是靶向治疗的出现，作为天然动植物的成分的中药单体治疗疾病的优势充分显现，也为我们中医药治疗OA等慢性进行性疾病指出了新的研究和临床应用方向。

淫羊藿作为《中国药典》记载的传统中药，其应用历史悠久，具有补肾益精、强筋健骨和祛风除湿的作用[25]，现代药理学研究表明其具有广泛的药理学作用[26]，临床常用于骨质疏松、骨性关节炎等骨科疾病的治疗。章晓云[27]等基于网络药理学方法，通过TCMSP数据库筛选淫羊藿的药效成分发现，淫羊藿其化学成分复杂，其治疗骨关节炎具有多靶点、多通路协同的显著特点。白细胞介素1(IL-1)是OA最为重要的炎性细胞因子之一，可激活NF-κB信号通路，进一步影响炎症细胞因子的活动[28]。淫羊藿苷是淫羊藿的主要活性成分之一，可抑制IL-1β，从而缓解软骨降解主要的NF-κB信号通路[29]，抑制OA的进程。相关研究表明，TNF-α可通过NF-κB信号通路广泛诱导软骨细胞产生众多炎性因子，促进细胞分解代谢和凋亡，抑制软骨细胞的自噬作用，而淫羊藿苷可通过抑制NF-κB信号通路，减弱TNF-α诱导的软骨细胞凋亡，激活细胞自噬过程[30]。同时，金剑飞[31]等通过建立SD大鼠膝骨性关节炎模型探讨淫羊藿总黄酮的作用机制，研究发现作为一种淫羊藿植株中提取的黄酮类化合物，淫羊藿总黄酮可明显抑制膝关节滑膜组织中的促炎细胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表达，并下调模型大鼠膝关节滑膜组织中p-p65/p65与p-IκB-α/IκB-α的表达水平，证明了淫羊藿总黄酮可通过抑制NF-κB信号通路达到抗炎治疗OA的目的。

骨碎补为水龙骨科植物槲蕨的干燥根茎，具有疗伤止痛、补肾强骨及消风祛斑的功效[32]，同时相关研究表明，作为一类常用的活血类中药，骨碎补可通过促进软骨细胞代偿性增生, 改善软骨细胞功能，抑制软骨损伤，阻滞OA的退行性病变。骨碎补的主要有效成分是总黄酮，具有抗骨质疏松、抗炎和促进基质合成等作用[33]。骨碎补对OA具有抗炎和促进细胞基质合成的作用机制可能与抑制NF-κB信号通路激活有关[34-35]。而骨性关节炎主要发病机制是由于软骨退变，陈敏[36]等研究表明骨碎补总黄酮可通过抑制NF-κB信号通路激活，以及细胞内Mmp-3和TNF-α的表达，防治软骨细胞的损伤。柚皮苷是中药骨碎补中的主要活性成分，属于二氢黄酮甙类, 具有抗炎、抗氧化和改善循环的作用[37]，在各种条件下发挥重要作用[38-39]。李运涛[40]等通过培养原代分离软骨细胞，骨碎补柚皮苷干预后发现，各浓度组柚皮苷均可显著促进超氧化物歧化酶(SOD)的表达，抑制一氧化氮合酶(NOS)的活性，保护软骨细胞免受肿瘤坏死因子等细胞因子的损伤。Zhao Y[41]利用OA小鼠模型以及从野生型小鼠中分离到的软骨细胞，进行柚皮苷干预后发现，柚皮苷可显著降低TNF-α诱导的IL-1β、COX-2和NOS-2的表达水平，抑制NF-κB信号通路，防止软骨的破坏，达到治疗OA的作用。

枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharide,LBP)是我国药食同源食材枸杞中提取的一种水溶性多糖，是枸杞中的主要的活性成分，其药理活性广泛，具有抗氧化、抗衰老及免疫调节等生物活性[42]。并可通过抑制NF-κB信号通路下调趋化因子和促炎介质水平，减轻炎症反应[43]，在OA的治疗中发挥重要作用。蔡松涛[44]通过加入不同浓度LBP作用与分离培养OA软骨细胞后测定iNOS、生长转化因子-β(TGF-β)、NF-κBp65的水平，发现LBP可通过抑制NF-κB通路降低骨关节炎软骨细胞炎性细胞因子水平，从而改善骨关节炎症损伤。

红景天苷(salidroside,Sal)是名贵藏药材红景天的主要成分，具有抗氧化、抑癌和抗炎的作用[45-46]。丁童[47]等通过Sal干预骨关节炎大鼠后发现，Sal可下调软骨细胞炎症因子TNF-α、IL-7和IL-23的表达水平，降低的软骨细胞损伤水平，并可上调骨关节炎大鼠的软骨细胞中缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)下游信号通路，对抑制OA软骨损伤发挥重要作用。Gao H[48]采用Sal治疗建立前交叉韧带横断(ACLT)诱导的OA大鼠模型，研究表明，Sal可以通过上调大鼠膝关节胶原蛋白II和聚集蛋白聚糖的水平，下调MMP-13水平；并显著降低IL-17的表达水平进一步抑制IKBα到p65的解离，从而减少TNF-α和血管细胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)的释放，而TNF-α介导的NF-κB信号通路的激活在OA的发病机制中起着重要的作用；研究结果显示Sal通过NF-κB途径调节炎症和免疫反应来促进软骨细胞增殖，减轻软骨退变。传统中药中的有效成分青藤碱、雷公藤甲素、去甲异波尔定等均能从不同靶点抑制NF-κB信号通路的活化[49]，在OA的发生发展过程中发挥重要调节作用。

3.2 中药复方制剂

中药复方因其组成中药多样，其成分复杂，具有多靶点、多效应通路和廉价高效的独特优势。中药复方作为祖国医学的瑰宝，其治疗OA具有显著的临床疗效，但其发挥作用的效应机制研究目前尚不足，这也是目前中医药研究的难点。近年随着现代医学研究的深入，对于中药复方的效应机制研究也取得了重要的突破。如梁子聪[50]采用中药复方鹿角壮骨胶囊治疗兔OA模型后，结果显示，中药复方治疗组IκBα、NF-κB p65和骨桥蛋白(OPN)的蛋白相对表达量明显低于模型组(P<0.05)。同时免疫组化检测发现治疗组VEGF、HIF-2α和NF-κB p65的表达也显著低于模型组(P<0.05)；表明鹿角壮骨胶囊治疗OA的效应机制可能通过抑制NF-κB信号通路的激活来实现。

独活寄生汤是首载于中医典籍《备急千金要方》中的治痹名方，长期应用于OA的治疗。相关研究表明，独活寄生汤能够通过抑制炎性细胞因子、基质金属蛋白以及氧自由基的生物效应，达到降低软骨细胞炎症反应和维持软骨基质降解与合成平衡作用,有效延缓软骨退变[51-54]。吴广文[55]以SD大鼠膝骨关节炎动物模型为研究对象，观察应用独活寄生汤对miR-146a/-155及其调控的NF-κB通路和p38 MAPK通路的影响，Real-time PCR结果表明独活寄生汤能显著抑制miR-155、NF-κB p65和p38 MAPK基因表达，促进miR-146a基因表达(P<0.01)；免疫组化检测表明独活寄生汤能抑制NF-κBp65和p38 MAPK蛋白表达(P<0.01)；同时ELISA结果提示独活寄生汤可有效抑制诱导型iNOS、COX-2、Mmp-3和Mmp-13表达；表明独活寄生汤可通过调控miR-146a/-155-NF-κB/p38 MAPK信号通路，抑制膝骨关节炎炎症反应，同时肖迪[56]等的研究也证明独活寄生汤可通过调节大鼠软骨中NF-κB信号通路的表达，缓解膝关节骨性关节炎模型大鼠的症状，揭示了NF-κB信号通路在治疗OA中的作用机制。

3.3 其他

中医药除了中药及其有效成分治疗OA外，针灸等治疗方式也具有显著疗效。梁晓瑜等[57]通过经针灸四关穴后，结果显示COX-2、IL-1β、iNOS和TNF-α均显著下降，这说明针灸能通过抑制NF-κB和炎性反应，从而抑制NF-κB信号通路转导。章海凤[58]基于KOA兔模型中NF-κB亚基因子NF-κB p65/p50、IL-1β、Ⅱ型胶原的检测，明确热敏灸法对于OA的作用机制，结果表明热敏灸组较其他干预组别，其IL-1β和NF-κB p65/p50表达显著降低，证明了热敏灸可能通过抑制NF-κB信号通路，减少炎症反应、保护关节软骨从而达到治疗KOA的目的。茆军[59]将“易层”贴敷膏应用于兔膝关节炎模型，通过Western Blot、RT-PCR以及组织学染色等方法检测发现，“易层”贴敷膏能下调模型兔滑膜及软骨组织中MMP-1及MMP-13的含量，并降低其基因表达；同时，使用“易层”贴敷膏能通过抑制软骨细胞外基质的降解和NF-kB信号通路相关基因和蛋白产生，对于促进软骨修复、恢复关节内生态平衡具有重大的临床意义。

4 讨论

骨性关节炎(OA)是一种严重影响人们生活质量和社会经济发展的慢性进行性疾病[60]。随着现代医学治疗局限性的凸显和中医药现代化的发展，依据中医典籍《黄帝内经》所倡导的“未病先防，已病防变”理论，中医药在临床治疗OA时突出预防和治疗并重，充分发挥中医药所具有的多靶点、多效应通路和经济负担较低的典型优势，在0A临床的预防治疗应用日益广泛。同时，OA其病理机制复杂，广泛涉及关节软骨、滑膜组织和关节下骨，但主要以关节软骨损伤所引起的关节内生态平衡紊乱为核心[16]。因此，以防治软骨损伤所引起的炎症反应机制为切入点，发现中医药在其中发挥着重要的作用，可通过进一步发掘中医药对于治疗OA的机制研究，为OA 的治疗靶点提供天然药物靶向制剂。

NF-κB信号通路广泛参与OA的病理生理过程，研究发现其可在多种因素刺激下被激活从而使众多基因被转录，介导炎症反应及免疫应答[9]。NF-κB在OA的关节软骨中明显高表达，并广泛参与关节软骨的病理改变过程。因此，基于NF-κB信号通路的中医药治疗OA的机制十分复杂，但主要通过抑制软骨损伤来实现。通过中药及其有效成分和中药复方的研究发现中医药可以通过调控NF-κB信号通路来抑制相关炎症因子和降低软骨细胞外基质的分解，对于关节软骨的修复和促进关节微生态的再平衡具有重要的现实临床意义。

中医药作为一种天然药物，其成分复杂，中医药调控NF-κB信号通路治疗OA的机制研究尚不足，这是目前制约中药发展亟待解决和引起重视的问题，急需进一步的开发研究。同时,中医药可调节的NF-κB信号通路调控OA相关转录因子较多，如果能对其干预机制有更深层次、更详尽的认识，将会为中医药临床应用和开发新的中医药制剂提供支持。因此，中医药治疗OA等骨与关节退行性疾病具有极大的潜力，应当进一步增强研究力度，充分研发并使之临床应用成为现实。