于維漢 何耀華

（上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院運動醫(yī)學(xué)科，上海200233）

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是一種退行性關(guān)節(jié)疾病，由關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨、滑囊、滑膜、韌帶等關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)共同發(fā)生改變所致，可以引發(fā)疼痛和關(guān)節(jié)僵硬。其主要病理特征包括軟骨退變、滑膜炎癥和軟骨下骨改變等[1]。在全球范圍內(nèi)，OA的發(fā)病率約占世界人口的4%～13%，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，是造成患者殘疾的主要原因之一[2]。由于OA在老年人群中發(fā)病率更高，未來幾十年內(nèi)其影響將成指數(shù)增長[3]。目前指南推薦的藥物治療包括口服止痛藥、非甾體抗炎藥和關(guān)節(jié)內(nèi)注射皮質(zhì)類固醇。然而，這些治療只能暫時緩解癥狀，并具有副作用，如刺激胃腸道和增加心血管疾病的風(fēng)險等[4]。所以，探索更佳的OA治療方法一直是骨科領(lǐng)域的研究熱點。OA的發(fā)病機制尚不明確，一般認(rèn)為其與促炎性細(xì)胞因子增多、炎癥相關(guān)信號通路激活、細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）降解等有關(guān)[5-7]。

槲皮素是一種黃酮類化合物，廣泛存在于蔬菜和水果中，是一種極好的自由基清除化合物，具有抗氧化應(yīng)激、抗炎等多種作用，可以降低與氧化應(yīng)激相關(guān)的OA、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等慢性疾病的風(fēng)險[8]。Kanzaki等[9]以口服槲皮素（45 mg/d）并聯(lián)合補充氨基葡萄糖及軟骨素為實驗組，膝OA疼痛癥狀與對照組相比得到明顯改善。槲皮素能在體內(nèi)及體外實驗中顯著降低巨噬細(xì)胞炎性介質(zhì)的形成，顯著減少白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）等細(xì)胞因子的表達(dá)與分泌[10]，下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶-13（matrix metalloproteinase 13，MMP-13）的表達(dá)等[11]，具有治療OA的潛在藥用價值。本文就近年來槲皮素在治療OA方面的研究進展做一綜述。

1 減少促炎性細(xì)胞因子形成

細(xì)胞因子是在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用的蛋白質(zhì)。大多數(shù)細(xì)胞因子由活化的淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生。OA曾經(jīng)被認(rèn)為是典型的非炎性關(guān)節(jié)病，但隨著研究的不斷深入，炎癥在OA疾病進展中的作用逐漸為人所知，關(guān)于促炎性細(xì)胞因子在OA中作用的研究不斷開展。在OA動物模型和人類模型中，可明顯觀察到細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1β、IL-6等的異常升高表達(dá)[12-14]。所以減少促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)是治療OA的一個重要方面。

Britti等[15]聯(lián)合槲皮素與棕櫚酰乙醇酰胺（palmitoylethanolamide，PEA）治療OA大鼠模型，相比于10 mg/kg槲皮素聯(lián)合PEA治療組，20 mg/kg槲皮素聯(lián)合PEA治療組的血清中具有更低的TNF-α、IL-1β表達(dá)，其活動度、疼痛指數(shù)、組織學(xué)評分均獲得更大的改善，因而認(rèn)為槲皮素濃度影響促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)。Haleagrahara等[16]在Ⅱ型膠原免疫型關(guān)節(jié)炎小鼠模型中，單純槲皮素灌胃（30 mg/kg）相比對照組可顯著降低TNF-α、IL-1β、IL-6的表達(dá)，提示槲皮素可通過降低TNF-α、IL-1β、IL-6等的表達(dá)在治療OA方面發(fā)揮其作用。

2 調(diào)控炎癥相關(guān)信號通路

2.1 抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）通路

NF-κB是一種在炎癥、細(xì)胞分化、正常細(xì)胞和惡性腫瘤細(xì)胞的增殖和存活中具有關(guān)鍵作用的轉(zhuǎn)錄因子。在OA中，受促炎性細(xì)胞因子、趨化因子、壓力相關(guān)因素和ECM降解產(chǎn)物等的刺激，NF-κB被激活并觸發(fā)一氧化氮合酶（induced nitric oxide synthase，iNOS）、環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase 2，COX-2）等基因的表達(dá)，從而使關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)受到破壞，引起OA的發(fā)病和進展[17]。因此，針對性干擾NF-κB信號通路可以為OA治療提供潛在的治療方案。

TNF-α、IL-1β作為重要的促炎性細(xì)胞因子可激活NF-κB信號通路，NF-κB激活后會進一步促進TNF-α、IL-1β的表達(dá)，從而形成正反饋循環(huán)[18]。多項研究證明槲皮素可降低TNF-α、IL-1β的表達(dá)。在此過程中，NF-κB信號通路的激活將受到抑制。

活性氧（reactive oxygen species，ROS）在激活NF-κB信號通路中起到重要作用。在正常情況下，關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞主要通過NADPH氧化酶產(chǎn)生低濃度ROS，進而參與細(xì)胞內(nèi)一系列信號機制。在細(xì)胞中，ROS的增加使半胱氨酸氧化，從而降低NF-κB的DNA結(jié)合電位，還可觸發(fā)NF-κB抑制劑IκB的降解，導(dǎo)致NF-κB信號通路的激活[19，20]。

Leyva-López等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，在脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）誘導(dǎo)的RAW 264.7巨噬細(xì)胞炎癥模型里，3種含有槲皮素等的墨西哥牛至提取物表現(xiàn)出顯著降低ROS水平的能力。Jeong等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素作為桃金娘提取物中的有效成分可以顯著抑制iNOS、前列腺素 E-2（prostaglandin E-2，PGE-2）表達(dá)，提示NF-κB信號通路的激活受到抑制。Guazelli等[23]的研究表明，槲皮素可抑制由酵母多糖誘導(dǎo)的NF-κB活化。研究將小鼠分為3組：單純酵母多糖注射組、槲皮素治療組以及空白對照組。用濃度為10 μg/μl的酵母多糖注射液處理小鼠，每個膝關(guān)節(jié)內(nèi)注射10 μl，將其分為單純酵母多糖注射組和槲皮素治療組。空白對照組膝關(guān)節(jié)內(nèi)注射等量生理鹽水。槲皮素治療組在關(guān)節(jié)內(nèi)注射的30 min之前以槲皮素（100 mg/kg）灌胃，單純酵母多糖注射組以等量生理鹽水灌胃。采用酶聯(lián)免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）檢測注射后5 h采集的股骨-脛骨關(guān)節(jié)標(biāo)本中NF-κB的活化程度（磷酸化）。與空白對照組相比，酵母多糖注射使NF-κB活化程度升高（P＜0.05）。與單純酵母多糖注射組相比，槲皮素治療組的NF-κB活化程度顯著降低（P＜0.05）。以上諸多研究可以證實，槲皮素可通過降低ROS水平等抑制NF-κB的激活。

2.2 激活核因子相關(guān)因子-2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2，Nrf-2）/血紅素氧化酶 1（heme oxygenase 1，HO-1）通路

Nrf-2是調(diào)控細(xì)胞氧化應(yīng)激的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。生理狀態(tài)下，Nrf-2與Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap-1）結(jié)合于胞質(zhì)內(nèi)，形成Keap-1/Nrf-2復(fù)合體，處于抑制狀態(tài)。當(dāng)細(xì)胞受氧化應(yīng)激刺激后，Nrf-2與Keap-1解離，并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，與抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element，ARE）結(jié)合，誘導(dǎo)下游如HO-1等抗氧化酶的表達(dá)。Nrf-2/HO-1通路在降低ROS水平中發(fā)揮著重要作用[24]。

Guazelli等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可上調(diào)Nrf-2與HO-1的mRNA表達(dá)水平，通過增強內(nèi)源性抗氧化能力以對抗由酵母多糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，在由酵母多糖誘導(dǎo)的OA動物模型中發(fā)揮其抗炎作用。Borghi等[25]的研究顯示，在由二氧化鈦誘導(dǎo)的OA模型中，槲皮素可上調(diào)Nrf-2與HO-1的mRNA表達(dá)，從而起到保護作用。以上研究表明，槲皮素可通過激活Nrf-2/HO-1通路降低ROS水平，從而起到抗炎作用。

3 抑制ECM降解

軟骨退變是OA中主要的病理改變之一。健康軟骨中的軟骨細(xì)胞可對其微環(huán)境作出反應(yīng)，以在ECM的合成和分解之間維持平衡。ECM中除水分之外，其主要成分是Ⅱ型膠原和蛋白聚糖。當(dāng)保持ECM平衡的生理機制失效時，ECM分解，軟骨細(xì)胞在應(yīng)激細(xì)胞環(huán)境中被誘導(dǎo)成氧化狀態(tài)，最終發(fā)生軟骨細(xì)胞凋亡[26]。ECM合成與分解的失衡有多種原因，主要包括ECM分解酶表達(dá)增加，ECM合成受到抑制，以及細(xì)胞因子、趨化因子和基質(zhì)降解產(chǎn)物等促炎性介質(zhì)的過度產(chǎn)生等[287]。所以通過抑制ECM分解可起到軟骨保護作用，進而治療OA。MMP-13具有優(yōu)先降解Ⅱ型膠原的能力，被認(rèn)為是調(diào)控ECM分解的關(guān)鍵酶[27]。此外，它還可以降解蛋白多糖、Ⅳ型和Ⅸ型膠原、骨粘連蛋白及軟骨基底膜聚糖等細(xì)胞外基質(zhì)成分[29]。Little等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，在MMP-13基因全敲除的小鼠中，接受建立OA模型的手術(shù)后，其軟骨仍未發(fā)生破壞。而在MMP-13過表達(dá)的小鼠中，可表現(xiàn)出自發(fā)的軟骨降解[31]。

TNF-α和IL-1β在MMP-13轉(zhuǎn)錄層面的調(diào)控中發(fā)揮重要作用。TNF-α的信號調(diào)節(jié)是通過激活蛋白激酶P38、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellular-regulated kinase 1/2，ERK1/2）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）以及軟骨細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1（activator protein 1，AP-1）和NF-κB等實現(xiàn)調(diào)節(jié)[32]。IL-1β的信號調(diào)節(jié)過程與其類似。Mandal等[33]的研究發(fā)現(xiàn)，由納米膠囊裝載的槲皮素可顯著下調(diào)肝癌大鼠模型肝臟細(xì)胞中MMP-13的表達(dá)。Ahmad等[34]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可顯著下調(diào)MMP-13的mRNA與蛋白在軟骨細(xì)胞中的表達(dá)。Qiu等[35]的研究發(fā)現(xiàn)，在OA大鼠模型中，槲皮素可下調(diào)由IL-1β介導(dǎo)的MMP-13表達(dá)。以上研究表明，槲皮素可下調(diào)MMP-13表達(dá)從而抑制ECM降解，發(fā)揮軟骨保護作用。

隨著老齡化社會的進程加快，OA作為一種好發(fā)于老年人群的疾病，其影響也與日俱增。如何保護關(guān)節(jié)軟骨、延緩OA疾病進展，仍有待進一步探索。

綜上，槲皮素可以通過減少促炎性細(xì)胞因子的生成、影響炎癥相關(guān)信號通路、抑制ECM降解等方面保護關(guān)節(jié)軟骨，延緩OA進展。目前，槲皮素的相關(guān)研究多為動物實驗，仍有待人體臨床試驗進一步證實。槲皮素的給藥方式在研究中多以口服為主，生物利用度較低。今后或可以與組織工程相結(jié)合，將藥物直接作用于病損部位，提高其生物利用度，為治療OA提供一種新的治療方式。