DOI:10.20047/j.issn1673-7210.2025.32.34
中图分类号:R274
吴昊1, 杨永生2, 郑凯暄3, 刘尚韬1, 董秋梅1
| 【作者机构】 | 1内蒙古医科大学中医学院; 2呼和浩特市中医蒙医医院风湿科; 3长春中医药大学针灸推拿学院 |
| 【分 类 号】 | R274 |
| 【基 金】 | 内蒙古自治区科技计划项目(2021GG0186)。 |
绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMOP)是一种常见的代谢性骨病,主要发生于绝经后女性。该病的发生与卵巢功能衰退密切相关,表现为雌激素水平显著降低。雌激素对骨骼代谢具有保护作用,其缺乏可导致骨吸收增强、骨形成相对不足,加剧骨质流失,从而引发骨质疏松症。据流行病学统计,全球30%~50%的绝经后女性受到骨质疏松症的影响[1]。随着老龄化社会的到来,PMOP的发病率逐年上升,已成为目前公共卫生领域关注的焦点问题[2]。PMOP严重损害患者的生理健康,影响其生活质量,导致医疗负担增加,对家庭及社会构成重大压力[3]。
骨代谢平衡是维持骨组织正常功能和形态的关键,Wnt/β-catenin信号通路可加快间充质干细胞分化为成骨细胞进程,促进骨形成,并参与调节破骨细胞的增殖和分化,还可调节骨吸收,在维持骨代谢平衡中发挥重要作用[4]。在骨质疏松症的发病机制中,Wnt/β-catenin信号通路被认为是关键因素之一。研究显示,Wnt信号通路的激活可促进骨形成,其抑制则可能导致骨质疏松症的发生[5]。中医药在骨质疏松症的治疗中有悠久历史。基础研究显示中医药的抗骨质疏松部分作用机制,临床研究显示中药能显著提升抗骨质疏松症的治疗效果[6-7]。本文旨在梳理Wnt/βcatenin信号通路在中药单体及复方防治PMOP研究中的应用,探索其内在作用机制,为中医药防治PMOP提供更翔实的理论依据。
Wnt/β-catenin信号通路称作经典Wnt信号通路,对生理和病理过程具有决定性影响。该通路的激活主要依赖于Wnt蛋白的结合,以及β-catenin的稳定和核转移。Wnt信号通路与骨代谢调节、细胞增殖与分化控制及干细胞维持自我更新等生物过程紧密相连,在PMOP发病机制中占据重要地位。绝经后女性因雌激素水平骤降,可引发骨吸收活动加剧而骨形成活动减弱,导致骨密度降低和骨质疏松症风险提升。研究显示,Wnt/β-catenin信号通路的紊乱可能是诱发PMOP的关键因素[8-9]。
Wnt蛋白作为Wnt/β-catenin信号通路的核心激活因子。Wnt的结合能启动细胞膜上的Frizzled受体,并激活其下游信号传导。研究显示,Wnt信号增强可促进成骨细胞的增殖和分化,特别是在绝经后,Wnt信号激活可抵消骨吸收的影响,减缓骨质疏松症的进程[10-11]。β-catenin是该信号通路的关键效应因子,Wnt信号激活可促使β-catenin稳定化,避免其在细胞质中遭受降解。Wnt信号激活时,β-catenin由细胞质转位至细胞核,参与调控靶基因如骨钙素和骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)等表达,这些基因在骨形成过程中至关重要。绝经后女性β-catenin表达下调,导致成骨细胞活性下降,骨吸收增加,从而引发骨质疏松症[4,12]。
PMOP的发生与Wnt/β-catenin信号通路功能失调密切相关。绝经后,女性体内雌激素水平下降直接影响Wnt信号的活性,导致β-catenin的表达和功能受损。研究显示,Wnt信号的抑制与成骨细胞凋亡及骨吸收增加密切相关,破坏骨形成与骨吸收的平衡,引发骨质疏松;针对Wnt/β-catenin信号通路的干预,如应用Wnt激动剂或β-catenin稳定剂,有望为PMOP的治疗提供新策略[13-14]。
Wnt/β-catenin信号通路在PMOP的病理进程中可通过精确调节骨代谢过程中的成骨细胞与破骨细胞平衡,进而影响骨密度及骨质量。绝经后,由于雌激素水平降低,女性的骨吸收活动也发生加剧,Wnt/β-catenin信号通路的激活则有助于促进成骨细胞的增殖与分化,从而在一定程度上拮抗骨质疏松症的进展。因此,深入探究Wnt/β-catenin信号通路的调控机制,有望为PMOP的有效预防与治疗开辟新方向。
Wnt/β-catenin信号通路在骨骼形成与发育过程中具有重要的调节功能。Wnt信号的激活涉及多种复杂机制,主要包括Wnt配体与Frizzled受体的特异性结合,从而启动下游信号转导级联反应。研究显示,Wnt信号的激活促使成骨细胞的增殖和分化,同时抑制破骨细胞的形成,从而促进骨密度的增加和骨质量的改善[15]。Wnt信号还通过与BMP信号通路的相互作用,增强骨组织的再生能力[16]。机械环境对骨形成具有重要影响,在机械刺激下,Wnt信号激活也是促进骨生成的重要因素[17]。因此,Wnt信号通路在骨形成过程中不仅直接发挥调控作用,而且通过与其他信号通路的交互作用,调节骨代谢的动态平衡。
β-catenin是Wnt/β-catenin信号通路的核心组分。该分子通过结合转录因子Tcf/Lef后进入细胞核,调控骨形成相关基因的表达。研究显示,β-catenin不仅促进成骨细胞的分化和成熟,而且在骨吸收过程中起到抑制作用,降低破骨细胞的活性[18]。此外,β-catenin的稳定性和功能受到多种因素的调控,包括细胞外基质的刚度和细胞内信号的反馈机制[19-20]。因此,β-catenin在骨代谢的调控中起重要作用,其失调可能导致骨质疏松症等骨代谢疾病的发生。
Wnt/β-catenin信号通路的负调控机制在维持骨代谢平衡中发挥重要作用。众多负调控因子参与对Wnt信号的抑制,其中RNF43和ZNRF3作为重要的膜蛋白调节因子,通过促进Wnt受体的降解抑制Wnt信号的传递[21]。此外,其他负调控因子如Dickkopf和分泌型卷曲相关蛋白通过与Wnt配体结合或与Frizzled受体竞争结合,进一步抑制Wnt信号的激活[22]。这些负调控机制确保Wnt信号的适时适量表达,防止过度激活导致的骨代谢失衡,从而降低骨质疏松症和骨折风险的发生率[23]。
Wnt/β-catenin信号通路与PMOP的病理机制联系密切。绝经后女性因雌激素水平显著降低,进而引发骨密度下降和骨折风险增高。成骨细胞的增殖与分化可因Wnt/β-catenin信号通路的激活而得到促进,从而有效预防骨质疏松症的发生。Wnt信号通路的激活通常是由Wnt蛋白与细胞膜表面的Frizzled及低密度脂蛋白受体相关蛋白质5/6受体结合所引发,进而使下游β-catenin得到激活。β-catenin在细胞质中积聚后,转移至细胞核内,调节与骨形成相关的基因表达。研究显示,PMOP患者骨组织中Wnt/β-catenin信号通路活性明显降低,可能与雌激素缺乏引起的信号通路抑制相关[24]。雌激素受体的激活有助于上调Wnt信号通路,进而提升骨密度[25]。在绝经后女性中,雌激素的缺失可直接干扰Wnt/β-catenin信号通路的功能[26]。
除雌激素的作用外,其他多种因素还能显著影响Wnt/β-catenin信号通路的活性。miRNA在调控该信号通路中起重要作用。特定miRNA如miR-23b-3p能通过靶向MRC2抑制Wnt/β-catenin信号通路,进而促进骨质疏松症的发生。Wnt/β-catenin信号通路的失衡与炎症反应密切相关。绝经后女性常伴随慢性低度炎症,抑制该信号通路的活性,进一步加重骨质疏松症的进程。抗炎治疗可能通过恢复Wnt/β-catenin信号通路的活性,从而改善骨密度。因此,针对Wnt/β-catenin信号通路的干预策略,有望成为今后PMOP治疗的重要方向。
中医学对PMOP的病因病机进行深入理解,认为其与“肾虚”“气血不足”“脾虚”等因素密切相关,于女性而言,绝经后机体内环境发生改变,气血运行状态调整,雌激素水平降低,可直接影响脏腑的功能及骨骼的营养供应,导致骨质疏松症的发生。通过调理脏腑和补充气血,中医药可有效改善骨骼健康。近年来,某些中药如枸杞子、杜仲等具有显著的抗骨质疏松症作用,其机制可能是通过调节Wnt/β-catenin信号通路实现其效果。中医药在PMOP的治疗中,提供了一种新的思路和方法,为疾病康复提供支持[27-28]。
中医药及其活性成分在调控Wnt/β-catenin信号通路方面展现出显著效果,为PMOP提供新治疗策略。蓝刺头中的皂苷成分已被证明可通过调节Wnt/βcatenin信号通路促进成骨细胞的增殖和抑制凋亡,从而改善骨密度和骨质量[29]。灵芝能通过抑制Wnt/βcatenin信号通路对抗骨肉瘤细胞的增殖,该机制对骨质疏松症的治疗具有潜在的积极影响[30]。通过对中药成分的深入研究,发现其不仅能调节骨代谢,而且能通过影响细胞信号传导通路改善骨骼健康。因此,运用中药及其活性成分对Wnt/β-catenin信号通路进行靶向调控,有望成为PMOP治疗领域的一种新策略。
中药复方在PMOP领域显现出显著的治疗优势,特别是在调控Wnt/β-catenin信号通路方面表现出良好效果。经典中药复方左归丸已被证实可通过激活Wnt/β-catenin信号通路,有效促进骨形成及改善骨质量[31]。香砂六君子汤则能通过调节体内的炎症反应,抑制骨吸收,进一步增强骨密度[32]。补肾益精方和右归丸在多项研究中展现出良好的效果,这些复方通过多靶点的作用机制,调控Wnt/β-catenin信号通路,促进成骨细胞分化和增殖[33-34]。研究显示,益骨汤可有效抵抗骨质疏松症,其机制可能是通过激活Wnt/βcatenin信号通路,上调Runx2的表达,进而促进成骨细胞增殖[35]。刘湘琳等[36]研究显示,壮骨止痛方可下调SOST蛋白表达,激活Wnt/β-catenin信号,发挥抗骨质疏松症的作用。马苟平[37]研究显示,六味地黄丸可激活Wnt/β-catenin信号通路,上调低密度脂蛋白受体相关蛋白质5、Runx2及β-catenin蛋白表达,改善去卵巢大鼠骨密度和腰椎生物力学性能。沈霖等[38]临床研究显示,PMOP患者服用青娥丸后可激活Wnt/βcatenin信号通路,上调β-catenin蛋白表达,下调Dickkopf-1表达,提高患者骨密度值。中药复方在治疗PMOP中能通过调控关键信号通路提升效果,为临床治疗提供新的思路和科学依据。
Wnt/β-catenin信号通路在PMOP的发生和发展中起核心作用。该通路的异常激活或抑制直接干预骨代谢的动态平衡,进而引发骨质疏松症。Wnt/β-catenin信号通路不仅对骨形成过程至关重要,而且与骨吸收机制密切相关。
中医药在调控Wnt/β-catenin信号通路方面展现出显著潜力。中医药能促进骨细胞增殖及分化,同时抑制骨吸收过程。这为PMOP的中医疗法提供新研究方向。目前对中医药调控该信号通路的研究仍显不足,亟须更多实验数据阐明其确切的作用机制。此外,近年来人工智能等新兴技术在中医药研究中的应用日益增多,为传统中医药的现代化提供新的可能性。人工智能技术可帮助研究人员更好地分析中医药防治PMOP方剂的成分和作用机制,从而提高药物开发的效率。针对中药的多组学研究也在不断深入,通过对防治PMOP药物成分代谢组学、转录组学和蛋白质组学的综合分析,研究人员可更全面地揭示中药的作用机制。今后中医药研究应继续探索新的技术手段,整合现代生物技术与传统医学理论,以促进中医药的创新发展。
综上所述,Wnt/β-catenin信号通路在中医药治疗PMOP的研究领域,具有显著的学术价值和临床意义。通过持续的研究与探索,有望为改善这一疾病的治疗效果提供新的策略。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
[1] SAADEH R,JUMAA D,ELSALEM L,et al.Osteoporosis among postmenopausal women in Jordan:a national crosssectional study [J].Int J Environ Res Public Health,2022,19(14):8803.
[2] GAO P,PAN X,WANG S,et al.Identification of the transcriptome signatures and immune-inflammatory responses in postmenopausal osteoporosis[J].Heliyon,2023,10(1):e23675.
[3] ABU KHURMAH M H,ALKHATATBEH M J,ALSHOGRAN O Y.Assessment of osteoporosis knowledge,awareness,and risk factors among premenopausal and postmenopausal women from Jordan:a cross-sectional study[J].Arch Osteoporos,2023,18(1):121.
[4] MA Q,YU J,ZHANG X,et al.Wnt/β-catenin signaling pathway—a versatile player in apoptosis and autophagy [J].Biochimie,2023,211:57-67.
[5] YUAN Y,ZHANG L.Long non-coding RNA regulates bone metabolism via Wnt/β-catenin signaling pathway [J].Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao,2021,37(7):2342-2350.
[6] QI L,GUO W W,DONG H X,et al.Narrative review of traditional Chinese medicine in the treatment of postmenopausal osteoporosis[J].Comb Chem High Throughput Screen,2024,27(15):2162-2169.
[7] CHI K,YAN J,ZHU Y,et al.Efficacy and safety of oral traditional Chinese medicine combined with conventional antiosteoporosis drugs for osteoporosis and fractures:a metaanalysis of randomized controlled trials [J].Medicine(Baltimore),2023,102(51):e36634.
[8] RANI J,SWATI S,MEETA M,et al.Postmenopausal osteoporosis:menopause hormone therapy and selective estrogen receptor modulators[J].Indian J Orthop,2023,57(Suppl 1):105-114.
[9] IMRAN M,SINGH A,BHARDWAJ A,et al.Prevalence of osteoporosis and associated risk factors among postmenopausal women:a cross-sectional study from Northern India[J].J Midlife Health,2022,13(3):206-212.
[10] WANG F S,KO J Y,YEH D W,et al.Modulation of Dickkopf-1 attenuates glucocorticoid induction of osteoblast apoptosis,adipocytic differentiation,and bone mass loss[J].Endocrinology,2008,149(4):1793-1801.
[11] HUANG S,ZHU X,XIAO D,et al.LncRNA SNHG1 was down-regulated after menopause and participates in postmenopausal osteoporosis [J].Biosci Rep,2019,39(11):BSR20190445.
[12] SKALNY A V,KOROBEINIKOVA T V,ASCHNER M,et al.Hair and serum trace element and mineral levels profiles in women with premenopausal and postmenopausal osteoporosis[J].Biol Trace Elem Res,2024,202(9):3886-3899.
[13] PARK H S,KIM G Y,LO J A,et al.Urine and serum electrolytes and biochemical values associated with osteoporosis in premenopausal and postmenopausal women:a longitudinal and cross-sectional study using korean genome and epidemiology study(KoGES)cohort[J].J Clin Med,2021,10(10):2155.
[14] LEEY.Associationbetweenosteoporosisand periodontal disease among menopausal women:the 2013—2015 Korea National Health and Nutrition Examination Survey[J].PLoS One,2022,17(3):e0265631.
[15] HU L,CHEN W,QIAN A,et al.Wnt/β-catenin signaling components and mechanisms in bone formation,homeostasis,and disease[J].Bone Res,2024,12(1):39.
[16] SONG D,HE G,SHI Y,et al.Functional interaction between Wnt and Bmp signaling in periosteal bone growth[J].Sci Rep,2021,11(1):10782.
[17] JAGANNATHAN C,WADDINGTON R,NISHIO AYRE W.Nanoparticle and nanotopography-induced activation of the Wnt pathway in bone regeneration [J].Tissue Eng Part B Rev,2024,30(2):270-283.
[18] KOBAYASHI Y,UEHARA S,KOIDE M.Regulations of osteoclast formation and function by Wnt signals [J].Clin Calcium,2019,29(3):309-315.
[19] ASTUDILLO P.Extracellular matrix stiffness and Wnt/βcatenin signaling in physiology and disease[J].Biochem Soc Trans,2020,48(3):1187-1198.
[20] ZHANG L,ADU I K,ZHANG H,et al.The Wnt/β-catenin system in chronic kidney disease-mineral bone disorder syndrome[J].Int Urol Nephrol,2023,55(10):2527-2538.
[21] FARNHAMMER F,COLOZZA G,KIM J.RNF43 and ZNRF3inWntsignaling—amasterregulatoratthemembrane[J].Int J Stem Cells,2023,16(4):376-384.
[22] LI B,NISWANDER L A.TMEM132A,a novel wnt signaling pathway regulator through wntless(WLS)interaction[J].Front Cell Dev Biol,2020,8:599890.
[23] LIU L,GUO J,TONG X,et al.Mechanical strain regulates osteogenesis via Antxr1/LncRNA H19/Wnt/β-catenin axis[J].J Cell Physiol,2024,239(5):e31214.
[24] HUANG Q,WANG J.CBP-mediated FOXO4 acetylation facilitates postmenopausal osteoporosis(PMO)progression through the inhibition of the Wnt/β-catenin signaling pathway[J].Histol Histopathol,2024,39(8):1017-1024.
[25] LIEDERT A,NEMITZ C,HAFFNER-LUNTZER M,et al.Effects of estrogen receptor and Wnt signaling activation on mechanically induced bone formation in a mouse model of postmenopausal bone loss[J].Int J Mol Sci,2020,21(21):8301.
[26] ZHANG F,ATTARILAR S,XIE K,et al.Carfilzomib alleviated osteoporosis by targeting PSME1/2 to activate Wnt/β-catenin signaling [J].Mol Cell Endocrinol,2022,540:111520.
[27] WANG J,XUE J S,HUANG S M.Recent advancements in prevention and treatment of osteoporosis with traditional Chinese medicine:a long way from lab bench to bedside[J].Curr Mol Pharmacol,2023,16(3):321-330.
[28] CAO G,HU S,NING Y,et al.Traditional Chinese medicine in osteoporosis:from pathogenesis to potential activity [J].Front Pharmacol,2024,15:1370900.
[29] LUO M,ZENG B,WANG H,et al.Kochia scoparia saponin momordin Ic modulates HaCaT cell proliferation and apoptosis via the Wnt/β-catenin pathway[J].Evid Based Complement Alternat Med,2021,2021:5522164.
[30] ZHANG Q H,HU Q X,XIE D,et al.Ganoderma lucidum exerts an anticancer effect on human osteosarcoma cells via suppressing the Wnt/β-catenin signaling pathway[J].Integr Cancer Ther,2019,18:1534735419890917.
[31] 李耀洋,尚立芝,孙河龙,等.左归丸对去势骨质疏松模型大鼠Wnt/β-catenin信号通路的影响[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(6):15-22.
[32] YANG Y X,ZHANG Y W,KUANG S S,et al.Studies on the anti-inflammatory effect of xiaoyao pills in the treatment of postmenopausal osteoporosis in mice [J].J Vis Exp,2024,210:10.3791/67051.
[33] LI Y,LI L,LI X,et al.A mechanistic review of Chinese medicine polyphenols on bone formation and resorption[J].Front Pharmacol,2022,13:1017538.
[34] YANG L,FAN L,WANG K,et al.Analysis of molecular mechanism of erxian decoction in treating osteoporosis based on formula optimization model [J].Oxid Med Cell Longev,2021,2021:6641838.
[35] 林晓芳,姚新苗,李威,等.益骨汤对去势大鼠骨组织Wnt/β-catenin经典信号通路的影响[J].浙江中医药大学学报,2018,42(2):97-104,110.
[36] 刘湘琳,刘乐平,何蓉,等.壮骨止痛方对骨质疏松症中Wnt/β-catenin信号通路拮抗剂SOST的影响(英文)[J].Digital Chinese Medicine,2019,2(2):105-116.
[37] 马苟平.基于经典Wnt-β-catenin通路六味地黄丸抗去势大鼠骨质疏松作用的机制研究[D].杭州:浙江中医药大学,2015.
[38] 沈霖,马陈,帅波,等.青娥丸对绝经后骨质疏松症患者β-catenin和DKK-1表达水平的影响[J].中西医结合研究,2016,8(6):281-284.
Research progress on regulation of Wnt/β-catenin signaling pathway by traditional Chinese medicine and pharmacy in the prevention and treatment of postmenopausal osteoporosis
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