膝骨性關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是多發(fā)于中老年人群，以關(guān)節(jié)軟骨退行性改變和關(guān)節(jié)骨質(zhì)增生為主要病理特征的慢性進(jìn)行性骨關(guān)節(jié)病，臨床主要表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)疼痛、僵硬、腫脹、畸形和功能障礙等。該病歸屬中醫(yī)“痹證”“骨痹”范疇[1-2]。根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)60歲以上骨關(guān)節(jié)炎患者發(fā)病率可達(dá)20%，其中KOA占比達(dá)到78.5%[3]，隨著社會(huì)老齡化加重，這一數(shù)據(jù)正在不斷增加，所造成的社會(huì)負(fù)擔(dān)也在逐漸加重[4]。近年來，中藥因多途徑、多靶點(diǎn)的整體施治特點(diǎn)，在KOA治療方面占有重要地位，并取得較好的進(jìn)展。
淫羊藿為小檗科植物淫羊藿Epimedium brevicornu Maxim、柔毛淫羊藿E. pubescens Maxim.、箭葉淫羊藿E. sagittatum (Sieb. et Zucc.) Maxim.或朝鮮淫羊藿E. koreanum Nakai的干燥葉[5]?！侗静菥V目》記載淫羊藿能益精氣、堅(jiān)筋骨、補(bǔ)腰膝，對(duì)筋骨痿軟、風(fēng)濕痹痛、麻木拘攣等證及骨關(guān)節(jié)炎等均有較好的療效[6]。淫羊藿苷是淫羊藿的主要藥效成分，屬于黃酮醇苷類化合物，具有廣泛的生物活性作用，化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1。現(xiàn)代藥理研究表明淫羊藿苷在防治骨關(guān)節(jié)炎方面具有良好的作用[7]。KOA的發(fā)生與膝關(guān)節(jié)炎癥環(huán)境、軟骨細(xì)胞破壞、細(xì)胞分化凋亡等因素有著密切的關(guān)系，針對(duì)不同的致病因素，淫羊藿苷可通過不同作用機(jī)制起到防治KOA的目的。因此，本文對(duì)淫羊藿有效成分淫羊藿苷防治KOA的作用機(jī)制進(jìn)行綜述，為深入研究淫羊藿苷防治KOA的基礎(chǔ)研究以及臨床藥物制劑的開發(fā)提供依據(jù)。
1淫羊藿苷通過調(diào)節(jié)炎癥因子防治KOA
膝關(guān)節(jié)滑膜具有營(yíng)養(yǎng)軟骨、保護(hù)關(guān)節(jié)及調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)內(nèi)微環(huán)境的作用，滑膜炎則是滑膜受到急慢性損傷后出現(xiàn)細(xì)胞增生、血管生成及炎性細(xì)胞浸潤(rùn)的炎性改變。大量研究表明膝關(guān)節(jié)滑膜炎可能是KOA的早期表現(xiàn)，滑膜炎的發(fā)展可能影響KOA的進(jìn)程，同時(shí)KOA進(jìn)程中增生的骨質(zhì)及剝脫的軟骨會(huì)進(jìn)一步刺激周圍滑膜，生成炎癥因子，如白細(xì)胞介素-1（interleukin-1，IL-1）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等，加重滑膜的增生及炎癥因子滲出[8]。
其中IL-1更是直接誘導(dǎo)可以高度裂解軟骨基質(zhì)中蛋白多糖的基質(zhì)金屬蛋白酶-3（matrix metalloproteinase-3，MMP-3）合成，從而破壞關(guān)節(jié)[9]。淫羊藿苷對(duì)KOA炎癥的治療作用體現(xiàn)出多通路和多靶點(diǎn)特點(diǎn)，首先，淫羊藿苷可抑制核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等信號(hào)通路，進(jìn)而抑制炎性反應(yīng)；其次，淫羊藿苷可以上調(diào)Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1（Kelch like epichlorohydrin associated protein 1，Keap1）/核因子E2-相關(guān)因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）/抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant responsive element，ARE）和B淋巴細(xì)胞瘤2結(jié)合抗凋亡基因-1（B-cell lymphoma 2-associated athanogene-1，BAG-1）/糖皮質(zhì)激素受體（glucocorticoid receptor，GR）等抗炎信號(hào)通路，Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路已被證實(shí)可調(diào)控各種炎性介質(zhì)，在炎癥導(dǎo)致的功能紊亂中發(fā)揮保護(hù)作用；BAG-1/GR則可通過負(fù)向調(diào)控糖皮質(zhì)激素受體抗炎活性，發(fā)揮抗炎作用[10]。
膝關(guān)節(jié)滑膜組織增生是誘發(fā)和加重關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥的重要條件，而淫羊藿苷可通過調(diào)節(jié)TAR DNA結(jié)合蛋白-43（TAR DNA binding protein-43，TDP-43）信號(hào)通路減弱滑膜組織的新生血管形成，從而抑制滑膜增生，降低關(guān)節(jié)內(nèi)炎性反應(yīng)[11]。淫羊藿苷針對(duì)性抑制炎性因子IL-17、NF-κB表達(dá)，及TNF-α引發(fā)的核轉(zhuǎn)位，降低軟骨細(xì)胞內(nèi)炎性反應(yīng)。此外，淫羊藿苷與雌激素受體結(jié)合后激發(fā)雌激素信號(hào)通路信號(hào)，通過調(diào)節(jié)關(guān)鍵靶點(diǎn)MMP-9及MMP-2達(dá)到降低軟骨細(xì)胞炎性反應(yīng)作用，減輕KOA病理改變[12]。Wang等[13]通過研究淫羊藿苷對(duì)軟骨細(xì)胞的抗炎作用，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可以抑制NF-κB/低氧誘導(dǎo)因子-2α（hypoxia inducible factors-2α，HIF-2α）信號(hào)通路上MMP-9和血小板反應(yīng)蛋白解整合素金屬肽酶-5（recombinant a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin- 5，ADAMTS-5）2個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)，繼而抑制炎癥損傷，增加軟骨細(xì)胞活力。見圖2。
2淫羊藿苷通過保護(hù)軟骨細(xì)胞防治KOA
細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）維持著細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其主要成分II型膠原（collections-II，COL-II）與蛋白多糖廣泛存在于關(guān)節(jié)軟骨中，正常情況下ECM保持動(dòng)態(tài)平衡，KOA導(dǎo)致MMPs激活，造成ECM降解，使軟骨生物力學(xué)結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)一步加重KOA進(jìn)展。已有大量研究表明淫羊藿苷能夠?qū)ΡＷo(hù)關(guān)節(jié)軟骨起積極作用[14-16]。
淫羊藿苷可增加ECM合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子SRY相關(guān)高遷移群盒基因9（SRY-related high-mobility-group-box gene 9，SOX9）、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）、葡萄糖6-磷酸脫氫酶（glucose 6-phosphatedehydrogenase，G6PD）、磷酸甘油酸激酶1（phosphoglycerate kinase 1，PGK1）和丙酮酸脫氫酶激酶1（pyruvate dehydrogenase kinase 1，PDK1）的表達(dá)，加速葡萄糖轉(zhuǎn)移和無氧糖酵解，增加軟骨細(xì)胞活力并促進(jìn)ECM合成[17]。張文亮等[18]通過研究復(fù)元膠囊中有效成分淫羊藿苷對(duì)軟骨細(xì)胞抗炎作用，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可以通過降低NF-κB p65活性，增加重組人NF-κB抑制物α（inhibitor of NF-κB α，IκBα）表達(dá)，進(jìn)而降低軟骨細(xì)胞尿激酶型纖溶酶原激活物（（urokinase plasminogen activator，uPA），抑制ECM降解，保護(hù)軟骨細(xì)胞免受損傷。細(xì)胞纖毛內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白88（intraflagellar transport 88，IFT88）可以攜帶貨物進(jìn)出初級(jí)纖毛，影響軟骨細(xì)胞內(nèi)的肌動(dòng)蛋白組織以及軟骨的生物力學(xué)特性，IFT88突變使軟骨呈“骨關(guān)節(jié)炎樣”，壓縮模量降低，在軟骨的發(fā)育中具有重要作用。而淫羊藿苷可以升高軟骨細(xì)胞表面IFT88表達(dá)，增加COL-II和SOX9的表達(dá)，促進(jìn)ECM分泌，從而恢復(fù)KOA進(jìn)展中ECM失衡[19]。
淫羊藿苷聯(lián)合聚乳酸-羥基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）的復(fù)合支架也具有治療膝骨關(guān)節(jié)炎的治療潛力，PLGA/淫羊藿苷支架可保持關(guān)節(jié)軟骨的功能形態(tài)，并抑制軟骨下骨小梁的吸收[20]。Kankala等[21]研究發(fā)現(xiàn)添加淫羊藿苷10 μg/mL的新型支架可進(jìn)一步顯著增強(qiáng)軟骨細(xì)胞的增殖。此外，含有淫羊藿苷的水凝膠聯(lián)合軟骨細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）進(jìn)行關(guān)節(jié)內(nèi)注射則被證實(shí)通過誘導(dǎo)BMSCs的軟骨分化可顯著抑制軟骨破壞[22]。
3 淫羊藿苷通過抑制細(xì)胞凋亡防治KOA
細(xì)胞凋亡是生物機(jī)體正常細(xì)胞在受到生理和病理性刺激后出現(xiàn)的一種自發(fā)的、高度有序的死亡過程，該過程對(duì)生物體的進(jìn)化和內(nèi)環(huán)境的平衡起著關(guān)鍵的作用。根據(jù)文獻(xiàn)研究，軟骨細(xì)胞死亡和ECM間可能存在關(guān)聯(lián)，二者共同導(dǎo)致軟骨損傷加劇和KOA的發(fā)展[23]。細(xì)胞死亡與細(xì)胞的自噬功能相關(guān)，細(xì)胞自噬是指生物體內(nèi)由自噬相關(guān)基因所介導(dǎo)的一種溶酶體降解途徑[24]，通過分解功能失調(diào)的細(xì)胞器和大分子物質(zhì)，來保持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[25]。大部分情況下，細(xì)胞自噬是正常的生理現(xiàn)象，但在某些病理狀態(tài)下，自噬功能會(huì)造成損傷的細(xì)胞器大量累積，最終造成細(xì)胞的死亡。因此，控制或調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬功能，便有可能抑制細(xì)胞凋亡，從而有效減輕KOA帶來的影響。
Luo等[26]發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可呈劑量相關(guān)性改善脂多糖誘導(dǎo)的滑膜細(xì)胞中細(xì)胞死亡和細(xì)胞活力狀態(tài)，且首次發(fā)現(xiàn)鐵死亡參與滑膜炎過程，其作用機(jī)制主要是通過激活Xc-/谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase，GPX4）軸抑制鐵死亡進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡，并中和鐵死亡激活劑RSL3對(duì)細(xì)胞活力、脂質(zhì)過氧化、鐵含量及滑膜細(xì)胞鐵死亡相關(guān)蛋白表達(dá)的影響，表明鐵死亡抑制劑可以有效防治KOA進(jìn)程。Zu等[27]研究表明淫羊藿苷可以抑制NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）介導(dǎo)的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（cystein- asparate protease-1，Caspase-1）信號(hào)通路，從而減輕脂多糖誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，還可以抑制脂多糖誘導(dǎo)的炎癥和軟骨細(xì)胞中膠原蛋白形成的減少。Tang等[28]研究發(fā)現(xiàn)磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol- 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號(hào)通路在關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中被自噬激活劑（雷帕霉素和淫羊藿苷）抑制，并同時(shí)被自噬抑制劑（3-甲基腺嘌呤）激活；表明淫羊藿苷可能通過抑PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路調(diào)控自噬過程。此外，Chen等[29]通過敲低人體細(xì)胞中自噬相關(guān)基因的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶unc-51樣激酶1（unc-51 like kinase 1，ULK1），PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路進(jìn)一步被激活，淫羊藿苷對(duì)KOA的保護(hù)作用被逆轉(zhuǎn)，表明調(diào)節(jié)ULK1信號(hào)通路可作為淫羊藿苷治療KOA的手段。
淫羊藿苷對(duì)于TNF-α誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡有2方面的作用，一方面，TNF-α誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞IL-1、IL-6、IL-12等炎性因子增加，過多炎性因子會(huì)抑制自噬激活，使活性氧及一氧化氮水平升高，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。淫羊藿苷的抗炎作用使得炎癥反應(yīng)減弱，細(xì)胞凋亡也被抑制，此外，淫羊藿苷誘導(dǎo)的活性氧和一氧化氮水平下降也有助于抑制細(xì)胞凋亡和分解代謝；另一方面，TNF-α可誘導(dǎo)激活NF-κB信號(hào)，使促炎細(xì)胞因子釋放，當(dāng)NF-κB信號(hào)通路被炎性因子激活，自噬抑制和細(xì)胞凋亡激活同時(shí)出現(xiàn)，對(duì)加速軟骨細(xì)胞死亡起到協(xié)同作用，而淫羊藿苷對(duì)于NF-κB信號(hào)具有抑制作用，從而逆轉(zhuǎn)TNF-α對(duì)NF-κB的活化，實(shí)現(xiàn)抑制軟骨細(xì)胞凋亡和激活自噬的雙重作用[30]。
BMSCs具有分化形成骨、軟骨、脂肪、神經(jīng)及成肌細(xì)胞的多種分化潛能，在氧、葡萄糖和血清剝奪（oxygen glucose deprivation，OGD）條件下細(xì)胞凋亡速度顯著提升，淫羊藿苷則通過促進(jìn)細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞凋亡來緩解這一凋亡過程[31]。周愛珍等[32]采用驗(yàn)證試驗(yàn)確定淫羊藿醇提工藝條件，并根據(jù)該工藝條件制備淫羊藿醇提物，干預(yù)IL-1β誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞損傷模型，分析淫羊藿醇提物對(duì)軟骨細(xì)胞損傷模型的影響，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的乙醇提取工藝提取率可達(dá)96.17%，并可顯著降低IL-1β誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞損傷模型的早晚期凋亡率和總凋亡率，見圖3。
4淫羊藿苷通過抑制破骨細(xì)胞防治KOA
在骨的生長(zhǎng)發(fā)育、修復(fù)與重組的過程中，破骨細(xì)胞起到骨吸收的重要作用，其功能亢進(jìn)會(huì)引發(fā)骨退行性改變，如骨質(zhì)疏松等，并一定程度影響軟骨下骨病理改變[33]。
淫羊藿苷可以增加成骨細(xì)胞增殖，也可以阻斷破骨細(xì)胞，且呈劑量相關(guān)性。對(duì)破骨細(xì)胞使用淫羊藿苷0、1、10 μmol/L進(jìn)行干預(yù)，證明了淫羊藿苷通過促進(jìn)負(fù)調(diào)控因子Gα13基因及蛋白表達(dá)，從而抑制下游Akt/糖原合成酶-3β（glycogen synthase-3β，GSK-3β）/活化T細(xì)胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFATc1）信號(hào)通路相關(guān)基因及蛋白的表達(dá)來抑制破骨細(xì)胞形成，表現(xiàn)出淫羊藿苷可呈劑量相關(guān)性防治KOA的可能[34]；李倩楠等[35]通過研究淫羊藿苷對(duì)破骨細(xì)胞鐵代謝作用機(jī)制的影響，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷可通過上調(diào)Nrf2/血紅素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）信號(hào)傳導(dǎo)通路，調(diào)控破骨細(xì)胞內(nèi)鐵代謝水平，增加其氧化應(yīng)激損傷，從而抑制破骨細(xì)胞形成和骨吸收。2項(xiàng)研究均為淫羊藿苷對(duì)抑制KOA軟骨下骨病變提供了可能性。聯(lián)合淫羊藿苷成分的支架作用于KOA動(dòng)物模型時(shí)被證實(shí)該組破骨細(xì)胞數(shù)少于其他實(shí)驗(yàn)組，淫羊藿苷還被發(fā)現(xiàn)能促進(jìn)骨保護(hù)素的表達(dá)，說明淫羊藿苷可促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖分化、抑制破骨細(xì)胞活性，同時(shí)促進(jìn)新生血管生成[36-38]。上述研究中均表示淫羊藿苷可以抑制破骨細(xì)胞的破骨作用，達(dá)到保護(hù)軟骨下骨，抑制KOA的進(jìn)展。但這些實(shí)驗(yàn)僅限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，在臨床是否有效仍有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。
5結(jié)語與展望
KOA主要癥狀是疼痛和功能障礙，從痹證論治，已是臨床共識(shí)。《素問·痹論》提出人體正氣不足，而受“風(fēng)、寒、濕”三邪侵襲，經(jīng)絡(luò)閉阻，氣血運(yùn)行不暢，導(dǎo)致肌肉、筋骨、關(guān)節(jié)發(fā)生酸痛、麻木、屈伸不利或關(guān)節(jié)腫大。淫羊藿中的有效成分淫羊藿苷具有補(bǔ)腎陽、強(qiáng)筋骨、祛風(fēng)濕的功效，與該病高度契合。KOA的發(fā)病機(jī)制尚不明確，針對(duì)其治療存在多樣化，中藥有效成分防治KOA的研究已顯示出巨大潛力。其中，淫羊藿苷對(duì)KOA的防治是全方位的、多靶點(diǎn)的，淫羊藿苷主要通過多種作用機(jī)制發(fā)揮防治KOA的作用（表1）。無論是通過扶正補(bǔ)益效果增強(qiáng)自身免疫，防止外邪侵入，還是通過針對(duì)KOA的炎癥反應(yīng)、軟骨破壞、細(xì)胞凋亡都表現(xiàn)出較滿意的治療效果。
盡管淫羊藿苷在防治KOA研究中不斷深入，且與臨床療效相符合，但仍有不足：（1）淫羊藿苷的抑制破骨細(xì)胞作用目前多應(yīng)用于防治骨質(zhì)疏松，對(duì)于保護(hù)軟骨下骨方向的研究還是停留于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。（2）抑制細(xì)胞鐵死亡作為防治KOA新的手段，有較大的研究?jī)r(jià)值，目前研究有待深入。（3）目前淫羊藿苷制劑多為膠囊，藥物吸收利用率較低。改進(jìn)淫羊藿苷提純工藝以及研究新的藥物制劑可使藥效化，開發(fā)能直接作用于靶點(diǎn)的新型制劑發(fā)揮藥效是必要途徑。
值得注意的是，越來越多的信號(hào)通路被證明與軟骨細(xì)胞凋亡相關(guān)，如PI3K、Akt、mTOR、ULK1、TNF-α以及NF-κB，表明KOA的治療路徑會(huì)更加多樣化，也更加證明中藥的科學(xué)性。結(jié)合中藥的豐富種類以及配伍方法與現(xiàn)代藥理學(xué)微觀層面的研究技術(shù)，更多治療KOA的中藥有效成分被發(fā)掘也將成為可能，為進(jìn)一步研究淫羊藿苷防治KOA提供理論依據(jù)。
參考文獻(xiàn)（略）
來源：李遠(yuǎn)棟，王世坤，楊東元，尹潤(rùn)宇．淫羊藿苷防治膝骨性關(guān)節(jié)炎作用機(jī)制的研究進(jìn)展 [J]. 中草藥, 2023, 54(8):2652-2659