魏金星，王諾鑫，羅熠，許艷，肖建輝

骨質(zhì)疏松癥是常見(jiàn)的系統(tǒng)性骨病，其特征是骨量低下、骨組織微結(jié)構(gòu)退化、骨骼脆性增加，具有高致殘、高致死風(fēng)險(xiǎn)［1］。我國(guó)是骨質(zhì)疏松癥的高發(fā)國(guó)家。隨著全球老齡化進(jìn)程日益加快，骨質(zhì)疏松將成為全球性公共健康問(wèn)題［2］。骨質(zhì)疏松癥的防治成為亟待解決的問(wèn)題。目前，治療骨質(zhì)疏松癥的藥物主要分為基本補(bǔ)充劑、骨吸收抑制劑、骨形成促進(jìn)劑等幾類(lèi)［3］，但均存在相應(yīng)的缺點(diǎn)，在增加骨量或防止骨質(zhì)流失方面的作用相對(duì)較?。?］，尋找更安全有效的藥物對(duì)防治骨質(zhì)疏松具有重要意義。近年來(lái)，有機(jī)化學(xué)和現(xiàn)代藥理學(xué)揭示了來(lái)源于植物中藥材用于防治骨質(zhì)疏松癥的物質(zhì)理論基礎(chǔ)，并發(fā)現(xiàn)大量能誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化，預(yù)防破骨細(xì)胞形成或分化的天然小分子化合物。本文綜述了近年來(lái)具有骨保護(hù)和防止骨質(zhì)流失作用的植物來(lái)源天然小分子化合物的研究進(jìn)展，為研究防治骨質(zhì)疏松癥藥物及方法提供新思路。

1 萜類(lèi)化合物

萜類(lèi)化合物是一類(lèi)結(jié)構(gòu)多樣、數(shù)量豐富的天然小分子化合物。萜類(lèi)化合物具有抗炎、抗癌和神經(jīng)保護(hù)等作用［5］，多種萜類(lèi)化合物具有防止骨質(zhì)流失作用，是潛在的防治骨質(zhì)疏松癥候選藥物。

1.1 去氫木香內(nèi)酯去氫木香內(nèi)酯是天然的倍半萜烯內(nèi)酯，來(lái)源于雪蓮根，具有抗炎、抗?jié)?、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)特性。在體外，去氫木香內(nèi)酯可降低核因子（NF）-κB受體激動(dòng)劑（RANKL）誘導(dǎo)的NF-κB磷酸化水平，抑制破骨細(xì)胞的形成及鈦顆粒在體內(nèi)引起的顱骨溶解，緩解脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的炎性骨質(zhì)疏松模型的骨流失［6］。研究表明，去氫木香內(nèi)酯可以通過(guò)抑制NF-κB抑制蛋白α（IκBα）降解和NFκB家族成員之一p65/RelA磷酸化，使RANKL介導(dǎo)的活化T-細(xì)胞核因子1（NFATc1）表達(dá)受抑，從而抑制破骨細(xì)胞分化，降低去卵巢（OVX）誘導(dǎo)的骨丟失［7］。進(jìn)一步研究結(jié)果提示，去氫木香內(nèi)酯通過(guò)下調(diào)NFATc1基因表達(dá)，抑制破骨細(xì)胞形成過(guò)程中整合素β3表達(dá)，減弱破骨細(xì)胞遷移能力，并抑制其生長(zhǎng)；同時(shí)，通過(guò)下調(diào)破骨細(xì)胞中蛋白激酶C-β（PKCβ）表達(dá)調(diào)節(jié)溶酶體生成的主要轉(zhuǎn)錄因子（TFEB）穩(wěn)定性，抑制破骨細(xì)胞溶酶體生成，逆轉(zhuǎn)OVX誘導(dǎo)的骨流失［8］。綜上，去氫木香內(nèi)酯主要經(jīng)NF-κB通路抑制破骨細(xì)胞生成，防止骨流失。

1.2 雙氫青蒿素雙氫青蒿素（Dihydroartemisinin，DHA）是黃花蒿中活性成分青蒿素的衍生物，屬于倍半萜內(nèi)酯類(lèi)化合物，具有抗癌、抗真菌和免疫調(diào)節(jié)等生物學(xué)活性，是目前最有效的抗瘧藥。最新研究報(bào)道，DHA可通過(guò)激活人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）中Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）1/2信號(hào)通路促進(jìn)其向成骨細(xì)胞分化［9］。同時(shí)，還可以促進(jìn)活性氧（ROS）積累和釋放，引起線粒體膜電位降低，增加促凋亡蛋白與抗凋亡蛋白比值（Bax/Bcl-2），釋放細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子（AIF）到細(xì)胞質(zhì)中，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspase-3），誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，進(jìn)而抑制破骨細(xì)胞形成，有效防止LPS誘導(dǎo)的炎癥性骨丟失［10］。此外，DHA通過(guò)抑制蛋白激酶B（AKT）/酪氨酸專(zhuān)一性蛋白激酶（SRC）途徑下調(diào)破骨細(xì)胞相關(guān)基因，預(yù)防鈦粒子對(duì)骨的溶解，以及抑制MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞中AKT的激活，使癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力受損，并有效防止乳腺癌誘發(fā)的骨溶解［11］。綜上，DHA能促進(jìn)細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化、抑制破骨細(xì)胞形成，明顯改善炎癥所致骨丟失，對(duì)骨質(zhì)疏松癥具有一定的防治作用。

2 香豆素類(lèi)

香豆素類(lèi)化合物存在于大約150種植物中，分布于30個(gè)不同的科，最重要的有蕓香科、傘形科、藤黃科、忍冬科、木犀科等［12］。研究發(fā)現(xiàn)香豆素類(lèi)化合物除具有抗凝血、抗人免疫缺陷病毒（HIV）、抗氧化、抗炎等多種作用以外，同時(shí)具有抗骨質(zhì)疏松癥潛力。

2.1 蛇床子素蛇床子素是一種天然香豆素，是藥用蛇床子、當(dāng)歸中的主要活性成分，具有抗細(xì)胞凋亡、抗炎、抗腫瘤、抗菌、抗過(guò)敏、抗骨質(zhì)疏松等生物活性［13］。蛇床子素可以增強(qiáng)小鼠胚胎成骨細(xì)胞前體細(xì)胞（MC3T3-E1）中堿性磷酸酶（ALP）的活性和礦化作用，通過(guò)激活環(huán)磷酸腺苷（cAMP）/環(huán)磷酸腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）通路促進(jìn)成骨細(xì)胞分化［14］。此外，蛇床子素可提高BMSCs自噬水平，促進(jìn)其向成骨細(xì)胞分化，經(jīng)蛇床子素預(yù)處理的BMSCs治療OVX小鼠能明顯促進(jìn)其新骨形成，改善小鼠骨密度［13］。

2.2 香柑內(nèi)酯香柑內(nèi)酯是一種從佛手柑精油、其他柑橘精油和柚子汁中分離得到的天然抗炎和抗腫瘤物質(zhì)。在糖尿病聯(lián)合骨橋蛋白（OPG）敲除所致骨質(zhì)疏松癥模型中，香柑內(nèi)酯可通過(guò)激活磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）/AKT，應(yīng)激活化蛋白激酶（JNK）/絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和NF-κB等通路，抑制白細(xì)胞介素（IL）-1β、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、干擾素-γ（IFN-γ）等炎癥細(xì)胞因子的釋放及破骨細(xì)胞的增加，避免骨結(jié)構(gòu)破壞［15］。同時(shí)，香柑內(nèi)酯還可抑制RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子NFATc1和快速反應(yīng)基因（c-fos）表達(dá)，進(jìn)而阻止成熟的破骨細(xì)胞對(duì)骨的再吸收，抑制OVX引起的骨質(zhì)疏松癥［16］。此外，香柑內(nèi)酯可提高糖尿病小鼠血清總無(wú)機(jī)磷含量及股骨質(zhì)量，血清中骨鈣素（OCN）和ALP水平，下調(diào)骨組織中抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）的含量，改善骨微結(jié)構(gòu)，但不影響小鼠血糖、糖化血紅蛋白或血清胰島素的水平［17］。

2.3 補(bǔ)骨脂素補(bǔ)骨脂素是一種從補(bǔ)骨脂種子中分離得到的香豆素類(lèi)化合物。研究報(bào)道其有抗氧化、抗抑郁、抗癌、抗菌和抗病毒等作用［18］，能顯著降低巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）和RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞中磷酸化快速反應(yīng)基因（c-jun）表達(dá)和核轉(zhuǎn)位水平，抑制AKT并激活活化蛋白1（AP-1），從而抑制破骨吸收［19］。此外，補(bǔ)骨脂素可通過(guò)調(diào)節(jié)肌醇需求激酶1（IRE1）-凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1（ASK1）-JNK信號(hào)通路促進(jìn)骨質(zhì)疏松患者成骨細(xì)胞的增殖，降低其凋亡水平［20］。由此可知，補(bǔ)骨脂素可作為一種有效的成骨誘導(dǎo)劑應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥的治療。

3 黃酮類(lèi)

黃酮類(lèi)化合物是植物中最常見(jiàn)的一類(lèi)天然小分子化合物，廣泛存在于水果、蔬菜中，具有抗氧化、抗過(guò)敏、抗癌和抗病毒等多種生物活性［21］。黃酮類(lèi)化合物在體內(nèi)外骨形成中亦可發(fā)揮積極作用。

3.1 柚皮苷柚皮苷是一種多甲氧基類(lèi)黃酮，存在于柑桔類(lèi)水果中，具有抗氧化、抗炎、抗凋亡和抗骨質(zhì)疏松等多種生物活性［22］。柚皮苷通過(guò)激活A(yù)kt/IRE1-ASK1-JNK信號(hào)通路促進(jìn)骨修復(fù)，并可預(yù)防糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的股骨頭壞死及骨丟失［23］。研究發(fā)現(xiàn)，柚皮苷能促進(jìn)炎癥性腸病大鼠ALP、Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runx2）等成骨相關(guān)基因表達(dá)，并使骨髓勻漿中過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）及丙二醛（MDA）含量下調(diào)，通過(guò)阻斷氧化應(yīng)激來(lái)促進(jìn)骨形成，防止骨丟失［22］。此外，負(fù)載柚皮苷的殼聚糖納米粒能促進(jìn)骨形成蛋白的分泌，還能促進(jìn)BMSCs的增殖和向成骨細(xì)胞分化［24］。

3.2 淫羊藿苷淫羊藿苷是一種從淫羊藿中提取的黃酮類(lèi)物質(zhì)，具有雌激素樣作用。結(jié)合運(yùn)動(dòng)治療，淫羊藿苷可通過(guò)雌激素受體（ER）α/AKT/β-catenin通路顯著預(yù)防OVX誘導(dǎo)的骨丟失，增加成骨細(xì)胞分化和礦化能力［25］。淫羊藿苷除了可通過(guò)ER信號(hào)通路調(diào)節(jié)Runx2、Ⅰ型膠原（COLⅠ）和骨形成蛋白2（BMP-2）的表達(dá)促進(jìn)大鼠BMSCs的增殖及向成骨細(xì)胞分化外，還可以通過(guò)此通路抑制脂肪細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）和CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α（C/EBPα）的表達(dá)抑制BMSCs成脂分化，加強(qiáng)成骨細(xì)胞分化［26］。此外，淫羊藿苷可通過(guò)增加AKT磷酸化水平，促進(jìn)糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）Ser9位點(diǎn)磷酸化，使GSK-3β失活，導(dǎo)致β-catenin核易位，促進(jìn)成骨作用并抑制PPARγ表達(dá)，包封淫羊藿苷的脂質(zhì)體靜脈滴注也可明顯改善OVX小鼠骨密度和骨微結(jié)構(gòu)［27］。

3.3 槲皮素槲皮素多存在于蔬菜、水果中，具有抗氧化、抗過(guò)敏、免疫調(diào)節(jié)等特性［28］。槲皮素還能通過(guò)抑制TNF-α激活NF-κB，減少β-catenin失活，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了槲皮素可改善OVX大鼠骨微結(jié)構(gòu)，增加骨負(fù)荷和彈性［29］。此外，與阿侖膦酸鈉相比，槲皮素治療不會(huì)影響骨質(zhì)疏松癥動(dòng)物腎臟、肝臟和卵巢的MDA和谷胱甘肽（GSH）水平，且能夠明顯改善股骨皮質(zhì)骨結(jié)構(gòu)，可作為阿侖膦酸鹽在維甲酸誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥治療中的有效替代品［30］。由此可見(jiàn)，槲皮素對(duì)維甲酸誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥具良好的治療作用。

4 生物堿

生物堿是一類(lèi)重要的植物次生代謝化合物，有超過(guò)12 000種不同的結(jié)構(gòu)，形成了一個(gè)非常龐大的次生化合物群，具有化學(xué)結(jié)構(gòu)和功效多樣性［31］。天然植物生物堿及其合成衍生物因其鎮(zhèn)痛、抗痙攣和殺菌作用而被廣泛使用。

4.1 石蒜堿石蒜堿是一種從東方傳統(tǒng)藥材石蒜中提取的吡咯并菲啶環(huán)型生物堿，毒性較低，具有抗炎、清除自由基、抗病毒等生物活性，低濃度時(shí)對(duì)癌細(xì)胞有選擇性抑制作用。LPS可誘導(dǎo)破骨細(xì)胞ROS積累，通過(guò)氧化瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道（TRPML1）促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子EB（TFEB）核定位，脂化自噬標(biāo)志物微管相關(guān)蛋白輕鏈3（LC3），促進(jìn)細(xì)胞自噬，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化，而經(jīng)石蒜堿治療，可顯著降低細(xì)胞線粒體活性氧（mROS）和細(xì)胞質(zhì)活性氧（cROS）含量，下調(diào)TFEB在細(xì)胞核的表達(dá)水平，抑制自噬導(dǎo)致的破骨細(xì)胞分化，并且其可通過(guò)mROS/TRPML1/TFEB軸抑制LPS誘導(dǎo)的炎癥性骨丟失［32］。

4.2 胡椒堿胡椒堿是一種源自黑胡椒的生物堿，具有抗癌、鎮(zhèn)痛、抗炎和抗氧化等特性。研究報(bào)道，胡椒堿可激活A(yù)MP依賴(lài)的蛋白激酶（AMPK）信號(hào)，增加MC3T3-E1細(xì)胞中ALP活性和生物礦化，增強(qiáng)Runx2及成骨相關(guān)基因的表達(dá)，刺激細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，此外，胡椒堿還可以通過(guò)Wnt/β-catenin信號(hào)通路減少破骨細(xì)胞數(shù)量，明顯改善OVX小鼠骨微細(xì)結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性能，逆轉(zhuǎn)雌激素缺乏所致骨小梁退變［33-34］。因此，胡椒堿可作為一種替代補(bǔ)品或功能性食品成分用于防治骨質(zhì)疏松癥。

4.3 青藤堿青藤堿是一種從青藤中提取的單體生物堿，多用于關(guān)節(jié)炎、免疫失調(diào)等疾病的治療。青藤堿對(duì)破骨細(xì)胞過(guò)度活動(dòng)所致的骨質(zhì)疏松具有積極的治療作用。有研究發(fā)現(xiàn)青藤堿可影響間充質(zhì)干細(xì)胞中前列腺素E2（PGE2）表達(dá)，增加OPG/RANKL比率，抑制破骨細(xì)胞分化［35］。青藤堿可抑制乳腺癌細(xì)胞MDAMB-231誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化和骨吸收，直接有效激活I(lǐng)L-8水平，抑制NFATc1和c-jun活化，最終抑制破骨細(xì)胞形成，防止乳腺癌細(xì)胞侵蝕骨細(xì)胞［36］。

5 酚類(lèi)

天然多酚在水果、堅(jiān)果、蔬菜、豆類(lèi)中含量豐富。臨床前研究和流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，植物酚類(lèi)可降低患糖尿病、神經(jīng)退行性疾病和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)骨質(zhì)疏松癥同樣具有延緩作用［37］。

5.1 丹酚酸B丹酚酸B是從草本植物丹參中提取的親水性酚類(lèi)化合物，因具有保護(hù)心臟、神經(jīng)、胃、腎臟和肝臟等藥理活性而備受關(guān)注。在OVX骨質(zhì)疏松模型中，補(bǔ)充不同劑量的丹酚酸B可顯著抑制OVX誘導(dǎo)的體質(zhì)量增加及血清中TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥標(biāo)志物水平，增加股骨密度，明顯改善股骨骨干的最大負(fù)荷、剛度、最大應(yīng)力等參數(shù)［38］。最新研究表明，丹酚酸B可通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2（Nrf2）和血紅素氧合酶I（HO-I）水平促進(jìn)Runx2和調(diào)控成骨相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（OSX）的表達(dá)，上調(diào)下游基因COL-1、胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）-1和OCN，調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞功能和活性，降低醋酸潑尼松龍對(duì)成骨細(xì)胞的影響，預(yù)防使用醋酸潑尼松龍引起的骨丟失［39］。在體外實(shí)驗(yàn)中，丹酚酸B可增加BMSCs中一氧化氮（NO）量，促進(jìn)ALP活性及OPG的表達(dá)，增加成骨細(xì)胞分化階段OPG/RANKL轉(zhuǎn)錄水平的比值，進(jìn)而促進(jìn)BMSCs向成骨細(xì)胞分化，防止骨質(zhì)流失［40］。

5.2 白藜蘆醇白藜蘆醇是一種從紅葡萄、花生中提取的天然多酚成分，具有抗腫瘤、清除自由基、抗炎、保護(hù)心血管等藥理作用。白藜蘆醇可通過(guò)抑制PI3K/AKT信號(hào)，上調(diào)叉頭框蛋白O1（FoxO1）的轉(zhuǎn)錄活性，減輕過(guò)氧化氫（H2O2）誘導(dǎo)的RAW 264.7細(xì)胞氧化損傷和抑制破骨細(xì)胞生成，抑制OVX大鼠RANKL的產(chǎn)生，阻止骨小梁微結(jié)構(gòu)的惡變［41］。白藜蘆醇可通過(guò)調(diào)節(jié)NAD-依賴(lài)性去乙?；窼irtuin-1（SIRT1）/FoxO1信號(hào)通路抑制過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的成骨細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷，抑制細(xì)胞凋亡。而且，它還能上調(diào)OVX小鼠SIRT1水平和增強(qiáng)抗氧化應(yīng)激能力，減少骨丟失［42］。此外，白藜蘆醇可降低骨質(zhì)疏松大鼠股骨RANKL/OPG的比值及IL-23、IL-17A、IL-1β、TNF-α等細(xì)胞因子的表達(dá)，輕度增加骨密度［43］。

5.3 香草酸香草酸是一種二羥基苯甲酸衍生物，在當(dāng)歸根、龍涎香樹(shù)皮和馬齒莧果實(shí)中含量較高，具多種生物活性。研究報(bào)道香草酸能抑制RAW264.7破骨前細(xì)胞向破骨細(xì)胞分化，保護(hù)OVX小鼠的骨骼免受破骨細(xì)胞的降解［44］。也有研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠成骨細(xì)胞UMR106細(xì)胞中，香草酸可通過(guò)有絲分裂原活化蛋白激酶（MEK）/ERK介導(dǎo)的ER信號(hào)通路，刺激UMR106細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，抑制破骨細(xì)胞形成，發(fā)揮骨保護(hù)作用［45］。

6 展望

天然小分子化合物在抗骨質(zhì)疏松方面有應(yīng)用前景，可通過(guò)促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖分化以及抑制炎癥和破骨細(xì)胞形成，預(yù)防骨質(zhì)流失而發(fā)揮抗骨質(zhì)疏松作用。其刺激新骨形成并調(diào)節(jié)骨代謝平衡的作用可作為當(dāng)前骨質(zhì)疏松癥藥物治療的重要補(bǔ)充。部分天然小分子化合物的作用已在動(dòng)物模型中得到證實(shí)，甚至已在治療人骨質(zhì)疏松方面取得成效。然而，天然小分子化合物仍然存在靶點(diǎn)尚不明確、分子信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)不清晰等問(wèn)題。今后可重點(diǎn)研究天然小分子化合物治療骨質(zhì)疏松癥的作用靶點(diǎn)及分子機(jī)制、構(gòu)效關(guān)系、化學(xué)結(jié)構(gòu)改造及安全性問(wèn)題，為臨床治療提供更堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。