張志宏 ，孫延平 ，彭東輝 ，崔 娜 ，曾元寧 ，匡海學(xué) ，王秋紅 #（.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院教育部北藥基礎(chǔ)與應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 50040；.廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院，廣州 50006）

骨折是指受外力作用破壞了骨骼的連續(xù)性或結(jié)構(gòu)完整性，多發(fā)于老年人。據(jù)報(bào)道，60 歲老年人的終生骨折發(fā)生概率在男性中為29%，在女性中為56%[1]。骨折愈合過(guò)程中發(fā)生的一系列復(fù)雜生理反應(yīng)，是由炎癥因子和生長(zhǎng)因子的釋放以及損傷部位間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）的遷移和分化所導(dǎo)致的[2]。骨折愈合的作用機(jī)制十分復(fù)雜，主要涉及絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號(hào)通路、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信號(hào)通路、Wnt/β-catenin 信號(hào)通路、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）受體激活蛋白/NF-κB 受體激活蛋白配體/護(hù)骨因子（receptor activator of NF-κB/receptor activator of NF-κB ligand/osteoprotegerin，RANK/RANKL/OPG）信號(hào)通路、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B，PI3K/AKT）信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路、Hippo信號(hào)通路、NF-κB信號(hào)通路等[3]。目前常用于促進(jìn)骨折愈合的化學(xué)藥，在促進(jìn)骨折愈合的同時(shí)，也存在惡心、嘔吐、消化不良等一系列不良反應(yīng)，且價(jià)格較為昂貴[4]。中藥在治療骨折愈合過(guò)程中具有多成分、多途徑、多靶點(diǎn)的作用特點(diǎn)，對(duì)于具有復(fù)雜病理機(jī)制的骨折具有較好的治療優(yōu)勢(shì)和潛力，能減少骨折愈合過(guò)程中的不良反應(yīng)，改善患者的生活質(zhì)量[5]。基于此，筆者查閱相關(guān)文獻(xiàn)，歸納總結(jié)中藥單體成分及復(fù)方促進(jìn)骨折愈合的作用機(jī)制，以期為骨折治療藥物的開(kāi)發(fā)提供參考。

1 中藥單體及復(fù)方促進(jìn)骨折愈合的作用機(jī)制

1.1 激活MAPK信號(hào)通路

MAPK是真核細(xì)胞信號(hào)傳遞的重要途徑之一，其可通過(guò)激活下游的蛋白激酶或轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子如B 細(xì)胞淋巴瘤2（B cell lymphoma 2，Bcl-2）、核轉(zhuǎn)錄因子9，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞活動(dòng)，如分化、凋亡、細(xì)胞外基質(zhì)以及炎癥因子的合成等[6]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)脂素A 可通過(guò)激活p38 MAPK/Smad信號(hào)通路增強(qiáng)BMP活性，從而誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化和礦化[7]。鐘海波等[8]研究表明，葛根素可通過(guò)激活MAPK 信號(hào)通路激活堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和鈣的沉積，刺激骨形成，抑制骨吸收。三七總皂苷作為三七的重要成分之一，在骨折愈合方向的研究也是當(dāng)前的熱點(diǎn)，賴鑫[9]通過(guò)體外培養(yǎng)小鼠胚胎成骨細(xì)胞前體細(xì)胞MC3T3-E1 研究三七總皂苷對(duì)其增殖的影響，結(jié)果顯示，三七總皂苷可促進(jìn)Ⅰ型膠原（collagen type Ⅰ，COL-Ⅰ）分泌，增強(qiáng)ALP 活性，升高M(jìn)APK 信號(hào)通路相關(guān)蛋白表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)MC3T3-E1 細(xì)胞增殖。山柰酚是淫羊藿的主要活性成分之一，可通過(guò)激活MAPK 蛋白的表達(dá)，降低活性氧生成，進(jìn)而促進(jìn)成骨作用[10—11]。由此可知，內(nèi)脂素A、葛根素、三七總皂苷、山柰酚等可通過(guò)激活MAPK信號(hào)通路，誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化和礦化，抑制骨吸收，刺激骨形成，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

1.2 激活BMP信號(hào)通路

BMP是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factorβ，TGF-β）家族中的一員，大量存在于骨基質(zhì)中，可增強(qiáng)成骨細(xì)胞活性，目前已發(fā)現(xiàn)超過(guò)20種BMP家族成員[12]。劉海軍等[13]以脛骨骨折家兔為動(dòng)物模型，考察續(xù)骨丹對(duì)骨折的愈合作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，續(xù)骨丹可通過(guò)升高BMP、TGF-β1、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）的表達(dá)水平，促進(jìn)家兔脛骨骨折的愈合。宋敏等[14]研究發(fā)現(xiàn)，固本增骨方可通過(guò)激活BMP信號(hào)通路，升高成骨標(biāo)志蛋白骨鈣蛋白（osteocalcin，BGP）、骨橋蛋白（osteopontin，OPN）、ALP、COL-Ⅰ的表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）的增殖。在BMP 蛋白中，BMP-2、BMP-4、BMP-5、BMP-6和BMP-14作為常見(jiàn)的代表性蛋白，不僅能夠引起多種細(xì)胞增殖、分化和凋亡，還在骨、軟骨組織再生修復(fù)過(guò)程中具有重要作用[15]。董萬(wàn)濤等[16]研究發(fā)現(xiàn)，消定膏可升高骨痂組織中BMP-2、BMP-7、TGF-β1的表達(dá)水平，促進(jìn)家兔脛骨骨折愈合。王翔宇等[17]研究發(fā)現(xiàn)，菟絲子提取物可通過(guò)BMP-2/Smad-4信號(hào)通路促進(jìn)小鼠MC3T3-E1細(xì)胞增殖，進(jìn)而促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖。張海玲等[18]研究發(fā)現(xiàn)，龜甲提取物可促進(jìn)BMSCs 增殖，又可通過(guò)調(diào)節(jié)BMP-4 的表達(dá)防止其過(guò)度增殖。由此可知，續(xù)骨丹、固本增骨方、消定膏、菟絲子提取物、龜甲提取物等可通過(guò)激活BMP信號(hào)通路，增加成骨標(biāo)志蛋白BGP、OPN、ALP、COL-Ⅰ的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

1.3 激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路

Wnt/β-catenin 信號(hào)通路在胚胎發(fā)育、器官形成中具有重要作用，可調(diào)節(jié)干細(xì)胞的多能性，并且在發(fā)育過(guò)程中決定細(xì)胞的分化命運(yùn)[19]。李晨睿等[20]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可通過(guò)提高ALP 活性，升高Wnt-10a、β-catenin、糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）、BGP 的mRNA 表達(dá)水平和β-catenin、Runt-相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runt-related transcription factor 2，RUNX-2）的蛋白表達(dá)水平，進(jìn)而激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，促進(jìn)BMSCs 的成骨分化。楊豪等[21]研究發(fā)現(xiàn)，牛膝多糖可通過(guò)提高骨折模型大鼠骨密度，上調(diào)β-catenin 表達(dá)，下調(diào)磷酸化β-catenin（p-β-catenin）表達(dá)，促進(jìn)RUNX-2 和成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子Osterix 表達(dá)，進(jìn)而改善大鼠骨代謝，減輕大鼠骨組織病理?yè)p傷。另有研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素可通過(guò)升高大鼠血清中白細(xì)胞介素6（interleukin-6，IL-6）、IL-1β、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）水平，降低Wnt-3a、β-catenin蛋白表達(dá)水平，激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，刺激骨形成因子的表達(dá)，減輕炎癥反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)大鼠股骨骨折愈合[22]。由此可知，黃芩苷、牛膝多糖、木犀草素等可通過(guò)激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，減輕炎癥反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

1.4 激活RANK/RANKL/OPG信號(hào)通路

RANK/RANKL/OPG 信號(hào)通路是成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的重要信號(hào)通路[23]。陳月等[24]通過(guò)調(diào)控RANK/RANKL/OPG信號(hào)通路，研究芹菜素對(duì)創(chuàng)傷性骨折模型大鼠骨折的愈合作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，芹菜素可改善大鼠軟骨組織病理?yè)p傷，其作用機(jī)制可能是通過(guò)降低大鼠骨小梁密度和血清中BGP、ALP水平以及股骨組織中OPG mRNA和蛋白表達(dá)水平，促進(jìn)骨折愈合。Su等[25]研究發(fā)現(xiàn)，三七皂苷可通過(guò)降低RANKL 表達(dá)水平和RANKL/OPG 比值，抑制破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收作用，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。另有研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)腎活血湯可通過(guò)抑制RANK/RANKL/OPG 信號(hào)通路活性，促進(jìn)成骨作用[26]。李彥錦[27]研究表明，淫羊藿苷可通過(guò)激活RANK/RANKL/OPG 信號(hào)通路，抑制破骨細(xì)胞分化，進(jìn)而促進(jìn)成骨活性。唐琪等[28]研究發(fā)現(xiàn)，骨碎補(bǔ)提取物可促進(jìn)小鼠MC3T3-E1 細(xì)胞增殖、分化和鈣化，提示其可能具有促進(jìn)骨折愈合的作用。張黎明[29]研究發(fā)現(xiàn)，柚皮素可通過(guò)激活RANK/RANKL/OPG信號(hào)通路，促進(jìn)去卵巢大鼠骨質(zhì)疏松性骨折愈合。由此可知，芹菜素、三七皂苷、補(bǔ)腎活血湯、淫羊藿苷、骨碎補(bǔ)提取物、柚皮素等可通過(guò)激活RANK/RANKL/OPG 信號(hào)通路，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，減少破骨細(xì)胞生成，抑制骨吸收，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

1.5 抑制PI3K/AKT信號(hào)通路

PI3K/AKT 信號(hào)通路是一種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，可促進(jìn)細(xì)胞代謝、增殖和血管生成[30]。許和貴等[31]研究發(fā)現(xiàn)，活血接骨復(fù)方膠囊能通過(guò)抑制PI3K/AKT/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號(hào)通路，升高細(xì)胞自噬標(biāo)志物L(fēng)C3-Ⅱ、Beclin-1水平，降低PI3K、AKT、mTOR表達(dá)水平，改善骨折處鈣鹽沉積，提高骨痂厚度，從而促進(jìn)骨折愈合。王柄棋[32]研究發(fā)現(xiàn)，健骨顆粒乙酸乙酯萃取部位可通過(guò)降低破骨細(xì)胞中PI3K、AKT、活化T細(xì)胞因子c1的mRNA及蛋白表達(dá)水平，進(jìn)而抑制破骨細(xì)胞的骨吸收。劉立柱等[33]研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可能通過(guò)下調(diào)骨組織中TGF-β1、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、BMP-7 表達(dá)，促進(jìn)大鼠骨折愈合。由此可知，活血接骨復(fù)方膠囊、健骨顆粒、淫羊藿苷等能通過(guò)抑制PI3K/AKT信號(hào)通路，抑制TGF-β1、BMP-7表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

1.6 激活Notch信號(hào)通路

Notch 信號(hào)通路可影響多能祖細(xì)胞的分化、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖以及細(xì)胞邊界的形成[34]。李永賢等[35]研究表明，淫羊藿苷可通過(guò)激活Notch信號(hào)通路，抑制大鼠血清中ALP 活力，升高Notch-1、OPG 蛋白表達(dá)水平，從而抑制骨吸收，提高骨密度，進(jìn)而改善大鼠骨質(zhì)疏松性骨折。鄧宇等[36]體外分離培養(yǎng)BMSCs，并以淫羊藿苷進(jìn)行干預(yù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷可通過(guò)上調(diào)發(fā)狀分裂相關(guān)增強(qiáng)子1、RUNX-2 mRNA 表達(dá)以及Notch-1 蛋白表達(dá)，促進(jìn)BMSCs 向成骨細(xì)胞分化。由此可知，淫羊藿苷等可通過(guò)激活Notch 信號(hào)通路，促進(jìn)BMSCs 向成骨細(xì)胞分化，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

1.7 激活Hippo信號(hào)通路

Hippo 信號(hào)通路在癌癥發(fā)生、組織再生以及干細(xì)胞功能調(diào)控上發(fā)揮著重要作用[37—38]。在骨折愈合過(guò)程中，骨修復(fù)的效果主要是通過(guò)骨痂的形成來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)與Hippo信號(hào)通路關(guān)系密切[39]。周文佳[40]基于Hippo信號(hào)通路探討桃紅四物湯對(duì)BMSCs增殖、成骨分化的影響發(fā)現(xiàn)，桃紅四物湯含藥血清可促進(jìn)BMSCs 增殖及成骨分化，其內(nèi)在機(jī)制可能是桃紅四物湯刺激了Hippo 信號(hào)通路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)Yes 相關(guān)蛋白（Yes-associated protein，YAP）和Tafazzin 相關(guān)蛋白，進(jìn)而促進(jìn)BMSCs 增殖。鄧新超等[41]研究發(fā)現(xiàn)，藏紅花素可通過(guò)激活Hippo信號(hào)通路，降低大鼠血清中基質(zhì)金屬蛋白酶3（matrix metalloproteinases，MMP-3）、MMP-13、IL-1β、IL-6水平，上調(diào)Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bcl-2 associated X，Bax）、胱天蛋白酶3（Caspase-3）、YAP蛋白表達(dá)，從而抑制大鼠軟骨細(xì)胞凋亡。由此可知，桃紅四物湯、藏紅花素等可通過(guò)激活Hippo 信號(hào)通路，促進(jìn)BMSCs 增殖及成骨分化，并降低Bax、Caspase-3、YAP 蛋白表達(dá)水平，抑制軟骨細(xì)胞凋亡，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

1.8 抑制NF-κB信號(hào)通路

NF-κB 蛋白家族可以選擇性地在B 細(xì)胞κ-輕鏈增強(qiáng)子上調(diào)控許多基因的表達(dá)，在細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答等過(guò)程中起關(guān)鍵性作用，由于骨折愈合過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列的炎癥反應(yīng)，因此NF-κB信號(hào)通路在骨折愈合過(guò)程中具有重要意義[42]。張兵等[43]研究發(fā)現(xiàn)，酸棗仁皂苷A可通過(guò)抑制骨折模型大鼠組織中核因子抑制蛋白、NF-κB蛋白的表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。沐韋等[44]研究發(fā)現(xiàn)，蛇床子素可通過(guò)促進(jìn)成骨前細(xì)胞早期ALP和OPG 的分泌，抑制NF-κB 的胞內(nèi)形成，升高成骨轉(zhuǎn)錄因子RUNX-2、Osterix 的表達(dá)水平，從而誘導(dǎo)BMSCs 成骨分化。由此可知，酸棗仁皂苷A、蛇床子素等可通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)通路，誘導(dǎo)成骨分化，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

2 結(jié)語(yǔ)

內(nèi)脂素A、葛根素、三七總皂苷等可通過(guò)激活MAPK 信號(hào)通路，誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化和礦化，發(fā)揮促進(jìn)骨折愈合的作用；續(xù)骨丹、固本增骨方、消定膏等可通過(guò)激活BMP 信號(hào)通路，增加成骨標(biāo)志蛋白BGP、OPN、ALP、COL-Ⅰ的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合；黃芩苷、牛膝多糖、木犀草素等可通過(guò)激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，減輕炎癥，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合；芹菜素、三七皂苷、補(bǔ)腎活血湯等可通過(guò)激活RANK/RANKL/OPG信號(hào)通路，促進(jìn)骨折愈合；活血接骨復(fù)方膠囊、健骨顆粒、淫羊藿苷等可通過(guò)抑制PI3K/AKT 信號(hào)通路，抑制TGF-β1、BMP-7表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合；淫羊藿苷等可通過(guò)激活Notch信號(hào)通路，促進(jìn)BMSCs向成骨細(xì)胞分化，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合；桃紅四物湯、藏紅花素等可通過(guò)激活Hippo信號(hào)通路，促進(jìn)BMSCs 增殖及成骨分化，抑制軟骨細(xì)胞凋亡，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合；酸棗仁皂苷A、蛇床子素等可通過(guò)抑制NF-κB 信號(hào)通路，誘導(dǎo)成骨分化，進(jìn)而促進(jìn)骨折愈合。

近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)骨折愈合相關(guān)信號(hào)通路的研究取得了很大進(jìn)步。不同的信號(hào)通路主要通過(guò)參與或調(diào)控骨折愈合中的炎癥反應(yīng)、軟骨細(xì)胞的增殖與凋亡、成骨細(xì)胞分化和礦化等發(fā)揮重要的作用，但其具體的作用機(jī)制以及各信號(hào)通路之間是如何共同作用于骨折的病理過(guò)程均尚未完全明確，需進(jìn)一步研究。