從“虛”論治激素性股骨頭壞死與OPG/RANK/RANKL系統相關性研究進展

曹林忠 張曉剛 趙希云 宋敏 張宏偉 秦大平 汪小敏

摘要：近年研究表明，中醫藥治療骨代謝疾病如激素性股骨頭壞死療效確切，受到廣泛關注，但由于缺乏藥效機制的分子生物學依據，尚未達到科學標準化治療水平。OPG/RANK/RANKL系統的發現成為骨代謝疾病防治及研究的新切入點，激素性股骨頭壞死“脾腎虧虛-由痰致瘀-因瘀致痹”的病機演變與該系統密切相關，從“虛”論治的效應最終可通過該系統軸向調控的微觀信息來表達。本文初步探討激素性股骨頭壞死的中醫辨治，并結合OPG/RANK/RANKL系統對骨代謝的調控機制闡述其相關性，為該病的防治及后續研究提供依據。

關鍵詞：激素性股骨頭壞死；OPG/RANK/RANKL系統；脾腎虧虛；綜述

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2017.04.034

中圖分類號：R274.94 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5304（2017）04-0123-04

Research Progress in Relationship Between Treating Steroid-induced Osteonecrosis of Femoral Head by Deficiency and OPG/RANK/RANKL CAO Lin-zhong1，2， ZHANG Xiao-gang1，2， ZHAO Xi-yun2， SONG Min1， ZHANG Hong-wei1， QIN Da-ping1， WANG Xiao-ming1 （1. Gansu University of Chinese Medicine， Lanzhou 730000， China； 2. Affiliated Hospital of Gansu University of Chinese Medicine， Lanzhou 730020， China）

Abstract： Recent studies have shown that TCM treatment for bone metabolic diseases， such as steroid-induced avascular necrosis of the femoral head， has definite efficacy and has received extensive attention. However， due to lack of molecular biological basis of pharmacodynamics mechanism， it has not yet reached the standard of scientific treatment. The discovery of OPG/RANK/RANKL system has become a new breakthrough point in the prevention and treatment of bone metabolic diseases. The pathogenesis of “deficiency of spleen and kidney - blood stasis - caused by phlegm arthralgia caused by blood stasis” is closely related to the system. The effect of the final control of the system from the “deficiency” theory can be expressed through the axial micro-information. This article discussed the TCM syndrome differentiation of steroid-induced osteonecrosis of the femoral head and the relation of regulation of bone metabolism combined with the OPG/RANK/RANKL system， and provided the basis for prevention and treatment of this disease.

Key words： steroid-induced osteonecrosis of femoral head； OPG/RANK/RANKL system； spleen and kidney deficiency； review

激素性股骨頭壞死（steroid-induced osteonecrosis of femoral head，SONFH）是由于糖皮質激素（glucocorticoid，GC）的濫用導致機體微環境紊亂，骨組織代謝失衡，股骨頭血供中斷，引起局部缺血壞死，關節面塌陷，甚至引發骨折的骨代謝性疾病[1]。GC是一把雙刃劍，臨床濫用導致SONFH的發病率呈逐年上升趨勢，占非創傷性股骨頭壞死的50%以上，致殘率極高，甚至發生癱瘓，增加死亡率[2-3]。GC問題已然成為影響患者生活質量的重大公共課題，也是中醫藥防治SONFH的難點和熱點。

中醫理論認為，腎為先天之本，以主骨生髓為核心，腎精為基礎，至虛則精虧，骨枯髓減；脾為后天之本，化生氣血之源，主濕，脾虛失健運，聚濕為痰，阻塞脈絡，四肢百骸及筋骨失養，骨枯而髓削，足不任身，發為骨痹[4-5]。因此，“脾腎虧虛，由痰致瘀，因瘀致痹，乃至骨枯髓空，骨肉不相親”成為骨痹的病機關鍵，治療應以補虛為主，活血祛痰為輔，三者兼顧，后天以養先天。長期臨床研究表明，從“虛”論治SONFH行之有效，但由于缺乏藥效機制的分子生物學依據，尚未達到科學標準化治療水平。本文基于OPG/RANK/RANKL系統對SONFH的信號調控作用，探討從“虛”論治SONFH的分子生物學機理，為該病的防治及后續研究提供依據。

1 以“虛”發微的中醫辨治機理

SONFH屬中醫“骨痹”“骨痿”等范疇，GC可歸屬中醫“藥邪”范疇。藥邪入侵，蘊結骨骸、經脈，損及臟腑，脾腎虧虛，精血不足，日久骨枯髓空，骨肉不相親，發為本病，故本病發病誘因為藥邪，病位在骨（股骨頭），病性多虛，臟屬脾腎，且與肝、肺、胃等關系密切，以“脾腎虧虛，由痰致瘀，因瘀致痹，乃至骨枯髓空，骨肉不相親”為其主要病機關鍵[6-8]。在中醫典籍中多有從“虛”發微探討骨痹的論述，《靈樞·刺節真邪》“虛邪之入身也深，寒與熱相搏……內傷骨為骨蝕”，認為本病的發病多以虛為主，并與脾腎密切相關。腎藏精，主骨生髓，為元陰元陽之宅，精盛則髓足，脾主運化氣血，以養先天之本，充養腎精；若腎精虧虛，則骨髓乏源，日久必致骨痹，又《脾胃論》曰：“脾病則下流乘腎，土克水……是為骨蝕，令人骨髓空虛?！逼⑻撌н\化，氣血乏源，又主濕，化濕成痰，阻塞脈絡則為瘀，髓海失于濡養，則骨髓日涸，亦可致痹。又因藥邪致痰，蘊阻脈絡，氣血運行受阻，津液不布，骨失所潤，即“因痰致虛”[5]。中醫理論秉承辨證論治之道，多以經驗方、中成藥為主，以證立法，以法取方，陳衛衡教授[9-10]根據藥邪的誘發機制，奠定“股骨頭壞死的三期四型辨證思路”的原則。處方遣藥多選淫羊藿、苓桂術甘湯、六味地黃丸、右歸飲等補腎填精、健脾祛痰、充髓壯骨。

2 OPG/RANK/RANKL系統與激素性股骨頭壞死易感因素的相關性

2.1 OPG/RANK/RANKL系統

OPG/RANK/RANKL系統的發現為骨代謝的研究開創了新紀元，其三聯體組成部分均是腫瘤壞死因子-α（TNF-α）受體超家族成員。骨保護素（osteoprotegerin，OPG）是缺乏胞質結構域和跨膜的一種可溶性分泌蛋白，通過調節骨代謝來誘導骨的形成；核因子-κB受體活化因子配體（RANKL）是TNF-α家族的Ⅱ型同源三聚體糖蛋白，其結合裂具有獨特的OPG觸頭，與OPG特異性結合，有效抑制RANKL刺激破骨細胞（osteoclast，OC）形成[11]；目前已知核因子-κB受體活化因子（RANK）是唯一的RANKL受體激活劑，與RANKL的C端結合引發細胞內的信號傳導級聯，誘導OC的形成，促進其功能活動及生存[12]。

2.2 OPG/RANK/RANKL信號調控與骨細胞凋亡

研究表明，長期使用、短時間內大量使用或者濫用GC均會誘導成骨細胞（osteoblast，OB）和骨細胞凋亡，這與SONFH有很大的關聯性[13]。OPG、RANK及RANKL在SONFH的表達比正常股骨頭結構區域內明顯升高，GC通過抑制WNT/β信號蛋白通路，上調RANKL的表達，誘導OC分化與骨溶解，抑制OB活性，降低骨生成與誘導，并上調DDK1表達，抑制WNT通路的信號傳導，減少OPG在SONFH中的表達，導致骨細胞凋亡[14-15]。研究表明，OPG/RANK/ RANKL系統的三聯體構件的受體活化部分可調節OC和OB之間的平衡，認為這種信號調控機制在SONFH壞死區域內對骨重建及血管重塑的發揮有著重要的作用[16]。

2.3 OPG/RANK/RANKL系統與血管內皮細胞生長因子

GC使機體微環境發生改變，血管壁內膜結構異常，血管壁硬化，股骨頭血供中斷，從而導致低氧血癥而引發SONFH[14]。血管內皮細胞生長因子（VEGF）是參與調控血管重塑的重要因子。OPG在血管壁上的血管平滑肌細胞和內皮細胞中相應表達[17]，而RANK和RANKL在血管壁硬化區域內也相應表達[18]。OPG可通過抑制RANK/RANKL活性，誘導VEGF表達上調，促進血管生成，加強對SONFH壞死區域的修復[14]。因此，股骨頭壞死后恢復正常的血運和壞死區域的修復是早期治療SONFH的潛在靶點[19]。

此外，雌激素水平、脂質合成代謝、細胞因子等易感因素在SONFH發生過程中均與OPG/RANK/ RANKL系統有著較大相關性。長期使用GC導致股骨頭骨組織中RANKL mRNA表達升高，OPG mRNA表達下降，并通過下調OPG/RANKL比值來促進OC形成，增強活性，促進骨吸收，導致SONFH的發生[20]。因此，OPG/RANK/RANKL信號調控系統成為各種易感因素調節SONFH的最終環節，廣大學者熱衷于將其作為探究中藥機理的切入點或共通點。

3 從“虛”論治激素性股骨頭壞死的現代研究

GC的長期大量應用或者濫用通過負反饋調控信號，減少促腎上腺皮質激素的分泌，導致神經-內分泌-免疫網絡調控機制紊亂，傷口愈合遲緩、肌肉萎縮，乃至骨質疏松、股骨頭壞死接踵而至。這與SONFH的“脾腎虧虛-由痰致瘀-因瘀致痹，乃至骨枯髓空，骨肉不相親”病機相吻合，其實質就是骨肌結構與供血功能的破壞。從“虛”論治的治療理念也是著眼于對骨肌結構和供血功能的調節。隨著干細胞、分子生物學、細胞生物學等在SONFH研究中的不斷深入，骨髓基質干細胞（MSC）多向分化、骨細胞凋亡、基因多態性、血管內凝血與VEGF等被認為與SONFH的發生發展有密切聯系，為其發病機理的探究開辟了新的捷徑[21]。研究表明，補虛方藥可通過調節骨代謝相關細胞因子、基因、生長因子、信號通路等發揮關鍵的治療作用。然而，OPG/RANK/RANKL信號通路自發現以來便成為中醫藥防治SONFH研究過程中解釋其藥效學機理的分子生物學靶點，廣大學者在應用補虛方藥治療SONFH的過程中，熱衷于探求OPG/RANK/RANKL的信號調控作用[22-23]。宋紅梅等[24]研究發現，溫陽補腎方藥（巴戟天、淫羊藿、骨碎補、鹿角膠、丹參、牛膝等）能激活OPG/RANK/ RANKL通路，抑制RANKL、RANK mRNA表達，并提高RANKL mRNA在股骨頭壞死區域的表達性，從而抵抗GC的誘導作用，抑制OC活性，促進骨重塑，進而達到治療目的。相關臨床與藥理研究發現，骨碎補、淫羊藿、補骨脂等補腎方藥通過抑制巨噬細胞集落刺激因子和RANKL，促進OPG mRNA的表達，抑制OC的形成，加強OB的增殖、分化，有效抑制GC對OPG/RANKL/RANK系統的影響，直接或間接防治SONFH[25-28]。

4 以“虛”論治激素性股骨頭壞死中OPG/RANK/RANKL信號調控機制

研究表明，長期應用GC導致OPG/RANK/RANKL信號調控紊亂，SONFH可能與其調控OPG mRNA和RANKL mRNA表達有關[29]。顏冰[30]在此基礎上建SONFH脾腎虧虛型大鼠模型，應用活血補腎方藥后發現在基因水平上可下調RANKL mRNA的表達，并上調OPG mRNA的表達，通過對OPG/RANKL mRNA的調控，達到抑制OC的生成和活化，促進OB功能的恢復，同時上調股骨頭局部VEGF的表達，促進股骨頭空骨陷窩組織的修復。認為VEGF與OPG/RANKL mRNA相互促進，在加強骨組織修復的同時促進股骨頭內微血管的增殖，改善局部的血液供應。這與中醫學“腎藏精，主骨生髓，精盛則髓足，化生氣血，筋骨得養；脾之運化通暢，氣血化生精氣，以養先天之本，滋養腎精”的理論相一致。肖春生等[8]研究發現，利用右歸丸、苓桂術甘湯佐以補陽還五湯在維持OPG/RANKL比率方面對GC表現出一定的拮抗作用，能明顯增加OPG的分泌、合成，并抑制OC的生成和活化，誘導OC調亡，并通過抑制RANKL的活性表達，使OPG/RANKL比率上調，OC活化池縮小，OB/OC偶聯向成骨方向發展，同時誘導VEGF表達上調，促進股骨頭局部再血管化，加強股骨頭壞死區域骨小梁的修復能力，防止SONFH的發展，達到治療的目的。陳漢堯[31]釆用激素聯合脂多糖建造腎虛型SONFH大鼠，模型可見股骨頭呈空骨陷窩狀，存在成簇性的云片狀壞死細胞，骨小梁變細、斷裂；在利用不同劑量的補腎活血湯灌胃時，發現隨著劑量的增加能顯著上調OPG的表達，并抑制股骨頭破骨因子TRAF-6、RANKL表達，并且高劑量的補腎活血湯效果最佳，促進骨重建，加強骨小梁微結構的修復，達到防治SONFH的目的。

總之，補“虛”療法可調節OPG/RANK/RANKL信號傳導紊亂，抑制OC的活化和生成，促進重建骨代謝的平衡，使股骨頭局部再血管化，股骨頭塌陷組織重塑，達到防治SONFH的目的。

OPG/RANK/RANKL信號調控系統不僅闡明了SONFH發生的分子學機制，而且為該病防治及研究開辟了廣闊的前景。在OC分化、生成、成熟、活化過程中，OPG/RANK/RANKL系統是各種激素、免疫因子、神經基質、細胞因子等機體眾多信使調節骨代謝的最終環節?？梢哉fOPG/RANK/RANKL系統是中西醫交融的“共同語言”。本研究僅通過OPG/ RANK/RANKL信號調控系統對其藥效學進行分子生物學方面的闡釋，但從“虛”論治SONFH的藥效學機制非常復雜，目前對OPG/RANK/RANKL信號調控系統上游環節的研究尚未成熟。若能把OPG/ RANK/RANKL信號調控系統作為中醫藥靶向治療的中心環節，從分子生物學角度出發，進一步深入研究，將為中醫藥防治SONFH開辟新的捷徑。

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