膝骨性關節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是多發(fā)于中老年人群，以關節(jié)軟骨退行性改變和關節(jié)骨質增生為主要病理特征的慢性進行性骨關節(jié)病，臨床主要表現為膝關節(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]。根據最新數據顯示，我國60歲以上骨關節(jié)炎患者發(fā)病率可達20%，其中KOA占比達到78.5%[3]，隨著社會老齡化加重，這一數據正在不斷增加，所造成的社會負擔也在逐漸加重[4]。近年來，中藥因多途徑、多靶點的整體施治特點，在KOA治療方面占有重要地位，并取得較好的進展。
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、堅筋骨、補腰膝，對筋骨痿軟、風濕痹痛、麻木拘攣等證及骨關節(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，化學結構見圖1。現代藥理研究表明淫羊藿苷在防治骨關節(jié)炎方面具有良好的作用[7]。KOA的發(fā)生與膝關節(jié)炎癥環(huán)境、軟骨細胞破壞、細胞分化凋亡等因素有著密切的關系，針對不同的致病因素，淫羊藿苷可通過不同作用機制起到防治KOA的目的。因此，本文對淫羊藿有效成分淫羊藿苷防治KOA的作用機制進行綜述，為深入研究淫羊藿苷防治KOA的基礎研究以及臨床藥物制劑的開發(fā)提供依據。
1淫羊藿苷通過調節(jié)炎癥因子防治KOA
膝關節(jié)滑膜具有營養(yǎng)軟骨、保護關節(jié)及調節(jié)關節(jié)內微環(huán)境的作用，滑膜炎則是滑膜受到急慢性損傷后出現細胞增生、血管生成及炎性細胞浸潤的炎性改變。大量研究表明膝關節(jié)滑膜炎可能是KOA的早期表現，滑膜炎的發(fā)展可能影響KOA的進程，同時KOA進程中增生的骨質及剝脫的軟骨會進一步刺激周圍滑膜，生成炎癥因子，如白細胞介素-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更是直接誘導可以高度裂解軟骨基質中蛋白多糖的基質金屬蛋白酶-3（matrix metalloproteinase-3，MMP-3）合成，從而破壞關節(jié)[9]。淫羊藿苷對KOA炎癥的治療作用體現出多通路和多靶點特點，首先，淫羊藿苷可抑制核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等信號通路，進而抑制炎性反應；其次，淫羊藿苷可以上調Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關蛋白1（Kelch like epichlorohydrin associated protein 1，Keap1）/核因子E2-相關因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）/抗氧化反應元件（antioxidant responsive element，ARE）和B淋巴細胞瘤2結合抗凋亡基因-1（B-cell lymphoma 2-associated athanogene-1，BAG-1）/糖皮質激素受體（glucocorticoid receptor，GR）等抗炎信號通路，Keap1/Nrf2/ARE信號通路已被證實可調控各種炎性介質，在炎癥導致的功能紊亂中發(fā)揮保護作用；BAG-1/GR則可通過負向調控糖皮質激素受體抗炎活性，發(fā)揮抗炎作用[10]。
膝關節(jié)滑膜組織增生是誘發(fā)和加重關節(jié)內炎癥的重要條件，而淫羊藿苷可通過調節(jié)TAR DNA結合蛋白-43（TAR DNA binding protein-43，TDP-43）信號通路減弱滑膜組織的新生血管形成，從而抑制滑膜增生，降低關節(jié)內炎性反應[11]。淫羊藿苷針對性抑制炎性因子IL-17、NF-κB表達，及TNF-α引發(fā)的核轉位，降低軟骨細胞內炎性反應。此外，淫羊藿苷與雌激素受體結合后激發(fā)雌激素信號通路信號，通過調節(jié)關鍵靶點MMP-9及MMP-2達到降低軟骨細胞炎性反應作用，減輕KOA病理改變[12]。Wang等[13]通過研究淫羊藿苷對軟骨細胞的抗炎作用，發(fā)現淫羊藿苷可以抑制NF-κB/低氧誘導因子-2α（hypoxia inducible factors-2α，HIF-2α）信號通路上MMP-9和血小板反應蛋白解整合素金屬肽酶-5（recombinant a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin- 5，ADAMTS-5）2個關鍵靶點，繼而抑制炎癥損傷，增加軟骨細胞活力。見圖2。
2淫羊藿苷通過保護軟骨細胞防治KOA
細胞外基質（extracellular matrix，ECM）維持著細胞結構，其主要成分II型膠原（collections-II，COL-II）與蛋白多糖廣泛存在于關節(jié)軟骨中，正常情況下ECM保持動態(tài)平衡，KOA導致MMPs激活，造成ECM降解，使軟骨生物力學結構破壞，進一步加重KOA進展。已有大量研究表明淫羊藿苷能夠對保護關節(jié)軟骨起積極作用[14-16]。
淫羊藿苷可增加ECM合成的關鍵轉錄因子SRY相關高遷移群盒基因9（SRY-related high-mobility-group-box gene 9，SOX9）、葡萄糖轉運蛋白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，加速葡萄糖轉移和無氧糖酵解，增加軟骨細胞活力并促進ECM合成[17]。張文亮等[18]通過研究復元膠囊中有效成分淫羊藿苷對軟骨細胞抗炎作用，發(fā)現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，進而降低軟骨細胞尿激酶型纖溶酶原激活物（（urokinase plasminogen activator，uPA），抑制ECM降解，保護軟骨細胞免受損傷。細胞纖毛內轉運蛋白88（intraflagellar transport 88，IFT88）可以攜帶貨物進出初級纖毛，影響軟骨細胞內的肌動蛋白組織以及軟骨的生物力學特性，IFT88突變使軟骨呈“骨關節(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胞表面IFT88表達，增加COL-II和SOX9的表達，促進ECM分泌，從而恢復KOA進展中ECM失衡[19]。
淫羊藿苷聯合聚乳酸-羥基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）的復合支架也具有治療膝骨關節(jié)炎的治療潛力，PLGA/淫羊藿苷支架可保持關節(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)現添加淫羊藿苷10 μg/mL的新型支架可進一步顯著增強軟骨細胞的增殖。此外，含有淫羊藿苷的水凝膠聯合軟骨細胞和骨髓間充質干細胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）進行關節(jié)內注射則被證實通過誘導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胞凋亡防治KOA
細胞凋亡是生物機體正常細胞在受到生理和病理性刺激后出現的一種自發(fā)的、高度有序的死亡過程，該過程對生物體的進化和內環(huán)境的平衡起著關鍵的作用。根據文獻研究，軟骨細胞死亡和ECM間可能存在關聯，二者共同導致軟骨損傷加劇和KOA的發(fā)展[23]。細胞死亡與細胞的自噬功能相關，細胞自噬是指生物體內由自噬相關基因所介導的一種溶酶體降解途徑[24]，通過分解功能失調的細胞器和大分子物質，來保持細胞穩(wěn)態(tài)[25]。大部分情況下，細胞自噬是正常的生理現象，但在某些病理狀態(tài)下，自噬功能會造成損傷的細胞器大量累積，最終造成細胞的死亡。因此，控制或調節(jié)細胞自噬功能，便有可能抑制細胞凋亡，從而有效減輕KOA帶來的影響。
Luo等[26]發(fā)現淫羊藿苷可呈劑量相關性改善脂多糖誘導的滑膜細胞中細胞死亡和細胞活力狀態(tài)，且首次發(fā)現鐵死亡參與滑膜炎過程，其作用機制主要是通過激活Xc-/谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase，GPX4）軸抑制鐵死亡進而抑制細胞凋亡，并中和鐵死亡激活劑RSL3對細胞活力、脂質過氧化、鐵含量及滑膜細胞鐵死亡相關蛋白表達的影響，表明鐵死亡抑制劑可以有效防治KOA進程。Zu等[27]研究表明淫羊藿苷可以抑制NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）介導的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（cystein- asparate protease-1，Caspase-1）信號通路，從而減輕脂多糖誘導的細胞凋亡，還可以抑制脂多糖誘導的炎癥和軟骨細胞中膠原蛋白形成的減少。Tang等[28]研究發(fā)現磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol- 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路在關節(jié)軟骨細胞中被自噬激活劑（雷帕霉素和淫羊藿苷）抑制，并同時被自噬抑制劑（3-甲基腺嘌呤）激活；表明淫羊藿苷可能通過抑PI3K/Akt/mTOR信號通路調控自噬過程。此外，Chen等[29]通過敲低人體細胞中自噬相關基因的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶unc-51樣激酶1（unc-51 like kinase 1，ULK1），PI3K/Akt/mTOR信號通路進一步被激活，淫羊藿苷對KOA的保護作用被逆轉，表明調節(jié)ULK1信號通路可作為淫羊藿苷治療KOA的手段。
淫羊藿苷對于TNF-α誘導細胞凋亡有2方面的作用，一方面，TNF-α誘導軟骨細胞IL-1、IL-6、IL-12等炎性因子增加，過多炎性因子會抑制自噬激活，使活性氧及一氧化氮水平升高，導致細胞凋亡。淫羊藿苷的抗炎作用使得炎癥反應減弱，細胞凋亡也被抑制，此外，淫羊藿苷誘導的活性氧和一氧化氮水平下降也有助于抑制細胞凋亡和分解代謝；另一方面，TNF-α可誘導激活NF-κB信號，使促炎細胞因子釋放，當NF-κB信號通路被炎性因子激活，自噬抑制和細胞凋亡激活同時出現，對加速軟骨細胞死亡起到協同作用，而淫羊藿苷對于NF-κB信號具有抑制作用，從而逆轉TNF-α對NF-κB的活化，實現抑制軟骨細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、神經及成肌細胞的多種分化潛能，在氧、葡萄糖和血清剝奪（oxygen glucose deprivation，OGD）條件下細胞凋亡速度顯著提升，淫羊藿苷則通過促進細胞增殖和抑制細胞凋亡來緩解這一凋亡過程[31]。周愛珍等[32]采用驗證試驗確定淫羊藿醇提工藝條件，并根據該工藝條件制備淫羊藿醇提物，干預IL-1β誘導的軟骨細胞損傷模型，分析淫羊藿醇提物對軟骨細胞損傷模型的影響，發(fā)現優(yōu)化后的乙醇提取工藝提取率可達96.17%，并可顯著降低IL-1β誘導的軟骨細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胞防治KOA
在骨的生長發(fā)育、修復與重組的過程中，破骨細胞起到骨吸收的重要作用，其功能亢進會引發(fā)骨退行性改變，如骨質疏松等，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胞增殖，也可以阻斷破骨細胞，且呈劑量相關性。對破骨細胞使用淫羊藿苷0、1、10 μmol/L進行干預，證明了淫羊藿苷通過促進負調控因子Gα13基因及蛋白表達，從而抑制下游Akt/糖原合成酶-3β（glycogen synthase-3β，GSK-3β）/活化T細胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFATc1）信號通路相關基因及蛋白的表達來抑制破骨細胞形成，表現出淫羊藿苷可呈劑量相關性防治KOA的可能[34]；李倩楠等[35]通過研究淫羊藿苷對破骨細胞鐵代謝作用機制的影響，發(fā)現淫羊藿苷可通過上調Nrf2/血紅素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）信號傳導通路，調控破骨細胞內鐵代謝水平，增加其氧化應激損傷，從而抑制破骨細胞形成和骨吸收。2項研究均為淫羊藿苷對抑制KOA軟骨下骨病變提供了可能性。聯合淫羊藿苷成分的支架作用于KOA動物模型時被證實該組破骨細胞數少于其他實驗組，淫羊藿苷還被發(fā)現能促進骨保護素的表達，說明淫羊藿苷可促進成骨細胞增殖分化、抑制破骨細胞活性，同時促進新生血管生成[36-38]。上述研究中均表示淫羊藿苷可以抑制破骨細胞的破骨作用，達到保護軟骨下骨，抑制KOA的進展。但這些實驗僅限于動物實驗，在臨床是否有效仍有待進一步研究確認。
5結語與展望
KOA主要癥狀是疼痛和功能障礙，從痹證論治，已是臨床共識?！端貑枴け哉摗诽岢鋈梭w正氣不足，而受“風、寒、濕”三邪侵襲，經絡閉阻，氣血運行不暢，導致肌肉、筋骨、關節(jié)發(fā)生酸痛、麻木、屈伸不利或關節(jié)腫大。淫羊藿中的有效成分淫羊藿苷具有補腎陽、強筋骨、祛風濕的功效，與該病高度契合。KOA的發(fā)病機制尚不明確，針對其治療存在多樣化，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KOA的防治是全方位的、多靶點的，淫羊藿苷主要通過多種作用機制發(fā)揮防治KOA的作用（表1）。無論是通過扶正補益效果增強自身免疫，防止外邪侵入，還是通過針對KOA的炎癥反應、軟骨破壞、細胞凋亡都表現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胞作用目前多應用于防治骨質疏松，對于保護軟骨下骨方向的研究還是停留于動物實驗階段。（2）抑制細胞鐵死亡作為防治KOA新的手段，有較大的研究價值，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，越來越多的信號通路被證明與軟骨細胞凋亡相關，如PI3K、Akt、mTOR、ULK1、TNF-α以及NF-κB，表明KOA的治療路徑會更加多樣化，也更加證明中藥的科學性。結合中藥的豐富種類以及配伍方法與現代藥理學微觀層面的研究技術，更多治療KOA的中藥有效成分被發(fā)掘也將成為可能，為進一步研究淫羊藿苷防治KOA提供理論依據。
參考文獻（略）
來源：李遠棟，王世坤，楊東元，尹潤宇．淫羊藿苷防治膝骨性關節(jié)炎作用機制的研究進展 [J]. 中草藥, 2023, 54(8):2652-2659