DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25100818
中图分类号:R684.3
胡铭扬, 任田雨, 米欣怡, 高苏又玮, 黄明星, 蒋黎黎, 周玥彤, 楚曼
| 【作者机构】 | 陕西中医药大学医学技术学院 |
| 【分 类 号】 | R684.3 |
| 【基 金】 | 国家自然科学基金资助项目(82405522) 秦创原中医药产业创新聚集区:陕西中医药大学联合基金项目(L2024-QCY-ZYYJJQ-X132) 大学生创新训练计划项目(S202410716019)。 |
骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种复杂的慢性退行性关节疾病,以关节软骨退化、继发性骨重塑和滑膜炎症为主要病理特征,具有高度异质性,可累及全身多个关节,如膝关节、髋关节及手关节等[1]。全球约有5.95亿人患OA,预计到2050年,膝骨关节炎的病例数将增加74.9%[2]。作为年龄相关性疾病,OA的发生进程主要与三大病理机制密切相关:炎症反应、细胞衰老及细胞外基质降解。衰老细胞会分泌一系列具有生物活性的衰老相关分泌表型,涵盖细胞因子、趋化因子及基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)等[3]。其中,白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)既是关键炎症因子,又是衰老相关分泌表型,被认为在OA发生、进展过程中发挥重要作用[4]。疼痛是OA患者就医的首要原因,IL-1β通过上调环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)表达,促进前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)的合成与分泌,从而加剧炎症性疼痛[5]。因此,调控IL-1β不仅有延缓OA进展的潜力,还有改善OA炎症性疼痛的潜能。
西医靶向IL-1β治疗OA的临床试验显示其疗效欠佳[6]。中医药治疗OA具有独特优势,通过多组分、多靶点和多通路的整体疗法,针对异质性强的疾病能够标本兼治,从根本上改善滑膜炎症和软骨退化,减少复发,临床实践确证疗效显著[7-8]。本文基于IL-1β信号通路在OA进展中的分子机制,探讨中药单体和复方直接或间接作用于IL-1β信号通路及其相关调控网络,以期为OA的病理机制探索和中医药创新治疗策略的制订提供理论依据。
OA中的IL-1β主要由巨噬细胞和滑膜成纤维细胞分泌[9]。激活的NLRP3炎症小体可促进IL-1β的成熟,故NLRP3/IL-1β信号通路与OA等炎症性疾病相关[10]。成熟活化后释放到胞外的IL-1β通过与靶细胞表面的白细胞介素-1受体1(interleukin-1 receptor 1,IL-1R1)结合,招募IL-1RacP辅助受体,进而激活下游信号通路,促使活化的核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)转移到细胞核内,从而诱导炎症基因表达,抑制胶原蛋白表达,同时增加MMPs的产生[11]。此外,IL-1β还可以激活p38 MAPK和JNK信号。激活的JNK信号通路可以抑制SOX-9的表达,阻碍胶原蛋白的合成[12];而激活的p38 MAPK信号通路,则能够诱导MMPs和聚集蛋白多糖酶的表达,从而促进细胞外基质的降解[13]。除此之外,IL-1β还与Wnt和PI3K-Akt等信号通路交互,影响炎症和疾病进展[14]。
IL-1β信号网络的复杂性在关节微环境下会被进一步放大,在滑膜中积累的IL-1β不仅会加剧炎症,还会诱导邻近成纤维细胞衰老,过剩的衰老相关分泌表型进一步促进软骨细胞衰老,造成滑膜炎症和软骨退变的恶性循环[15]。阐释IL-1β在病理过程中的多层面调节功能有助于理解OA病理高度的异质性,同时也为中医药靶向IL-1β治疗OA提供了理论支撑。
在中医学中OA被列入骨痹的病理范畴,核心病机是本痿标痹。经典医籍《素问·痹论》系统地阐述了OA的发病机制:“风寒湿三气杂至,合而为痹也。其风气胜者为行痹,寒气胜者为痛痹,湿气胜者为着痹也。”又指出“以冬遇此者为骨痹”,强调了季节气候因素与人体内阳气消长规律对疾病的重要影响。此外,气血瘀滞也是OA的重要病理因素[16]。《医林改错》中提到:“元气既虚,必不能达于血管,血管无气,必停留而瘀。”人体气血不畅,瘀血阻滞于关节,不通则痛,加重关节的疼痛与肿胀,影响关节正常功能。总之,中医对OA的认识,强调内外因相互作用,从整体观念出发,重视人体自身脏腑气血的协调及与外界环境的关系[17]。
中医药靶向抑制IL-1β及其信号通路主要通过多重机制协同治疗OA。通过阻断IL-1β信号通路,有效下调肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-α,TNF-α)、COX-2、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、MMPs等关键炎症介质的表达,直接缓解炎症反应并减少细胞外基质降解;而抑制NLRP3、凋亡相关的斑点样蛋白和胱天蛋白酶-1(Caspase-1)等炎症小体相关蛋白的激活,可以从源头上减少IL-1β的成熟;另外,通过抑制NF-κB相关信号通路来减轻IL-1β诱导的细胞凋亡,从而改善炎症反应;也可通过激活AMPK/SIRT1或抑制AKT/mTOR等信号通路,增强软骨细胞的自噬活性,保护细胞免受IL-1β诱导的损害。这种多层次的调控共同构成了抑制IL-1β通路在OA治疗中的核心保护机制(图1)。
图1 中草药通过调控IL-1 β信号通路治疗OA的机制
很多中药单体可直接调控IL-1β受体信号通路治疗OA。木蝴蝶苷B(oroxin B,OB)是从木蝴蝶等中药中提取的黄酮类化合物,在IL-1β刺激小鼠软骨细胞构建的炎症模型中,OB能显著抑制IL-1β信号通路的激活,逆转炎症相关标志物的上调[18]。水晶兰苷是中药巴戟天的主要活性成分之一,在IL-1β诱导的小鼠软骨细胞炎症模型中,水晶兰苷显著促进细胞增殖,并抑制细胞外基质降解、细胞凋亡与焦亡,进而延缓OA进程和促进软骨修复[19]。银杏叶提取物银杏内酯通过下调IL-1β/TNF-α发挥抗炎作用,并可促进细胞增殖和抑制细胞凋亡[20]。蓝萼甲素通过激活HIF-1α/BNIP3信号通路抑制软骨细胞自噬和凋亡,从而减轻IL-1β诱导的炎症反应和软骨降解[21]。二萜糖苷类的甜菊糖苷可通过靶向整合素,抑制IL-1β引发的NOS与COX-2表达,共同减轻炎症反应与软骨分解代谢[22]。此外,黄酮类化合物漆黄素通过激活SIRT1,显著抑制IL-1β诱导的NO、COX-2及iNOS等关键炎症介质的产生[23]。熟地黄成分5-羟甲基糠醛在IL-1β诱导的OA模型中,可通过调控软骨基质代谢,抑制MMP-13活性并增加Ⅱ型胶原蛋白α1链表达,从而延缓软骨损伤[24]。这些发现揭示了中药单体直接作用于IL-1β来调控炎症、氧化应激及基质代谢方面的综合潜力,为OA的干预策略提供了重要的候选物质与理论依据。
部分中药单体通过间接调控IL-1β信号通路治疗OA。胡黄连苷Ⅱ是中药胡黄连的重要活性成分,可显著抑制脂多糖诱导的软骨细胞中IL-1β的表达,且与MAPK/NF-κB/NLRP3信号通路抑制软骨细胞焦亡有关[25]。丹参酮ⅡA是丹参的主要活性成分,在大鼠OA模型中,可抑制IL-1β对FBXO11表达的上调作用,从而减轻软骨细胞的炎症与凋亡[26]。洋川芎内酯A是川芎的活性成分,在细胞和小鼠模型中均能显著抑制NLRP3炎症小体通路关键蛋白NLRP3、ASC、Caspase-1的表达,有效提升细胞活力并抑制分解代谢,从而延缓OA进展[27]。山茱萸活性成分马钱苷能够激活细胞保护性的NRF2/HO-1信号通路,有效降低LPS诱导的软骨细胞内活性氧(reactive oxygen,ROS)水平,进而抑制下游ROS-NLRP3-IL-1β信号轴,最终减轻OA氧化应激与炎症反应[10]。丹参的另一活性成分丹参素同样被证实能有效抑制IL-1β诱导的炎症反应,其保护作用与抑制NF-κB信号通路密切相关[28]。多种天然产物均可通过抑制IL-1β/NF-κB信号通路发挥软骨保护作用,蒲公英甾醇可抑制大鼠OA模型血清中的IL-1β等炎症因子表达[29];异钩藤碱能降低IL-1β诱导的软骨细胞中NO的生成[30];而羌活醇则可减少IL-1β触发的ROS产生,并抑制JAK2/NF-κB介导的细胞焦亡[31];三者均能通过干预NF-κB通路进而调控IL-1β网络以延缓OA进程。
另有多种中药单体亦可通过调控细胞自噬与代谢关键通路以缓解OA。苍术素与银杏内酯均被证实可激活AMPK/SIRT1信号通路,前者能促进IL-1β诱导的软骨细胞自噬并抑制凋亡,后者则在炎症环境中促进软骨细胞的合成代谢[32-33]。氧化苦参碱通过抑制Akt/mTOR信号通路,有效降低氧化应激并促进细胞自噬,从而保护软骨细胞免受IL-1β诱导的损伤[34]。这些发现共同揭示了通过不同信号通路增强IL-1β诱导的自噬是保护软骨的有效策略。
多项临床研究证实,身痛逐瘀汤、温阳益髓方、芪龙风湿丸及桂枝附子汤等经典中药复方在OA临床干预中展现出显著疗效,其作用机制与直接降低患者体内IL-1β水平,并抑制IL-1β所诱导的炎症反应密切相关[35-38]。动物和细胞研究也证实中药复方直接干预IL-1β表达水平,虎潜丸可降低关节腔内的IL-1β等炎症因子水平[39]。芍药甘草汤则通过其含药血清,在IL-1β诱导的软骨细胞模型中抑制IL-6、MMP-13等炎症介质的表达[40]。由人参、地黄、当归等组成的五福饮能显著抑制IL-1β和TNF-α等炎性细胞因子的分泌[41]。
中药复方通过干预NF-κB等相关信号通路间接调控IL-1β的研究也被证实。补肾痹通方通过调控SOX-9/NF-κB/MMP-13轴以减少IL-1β诱导的细胞凋亡并促进细胞增殖[42]。伸筋活血合剂是由石松、当归、白芍等12味中草药组成的复方,实验给予OA大鼠口服中、高剂量的伸筋活血合剂6周,发现OA大鼠滑膜和软骨组织中IL-1β等炎症相关介质及NF-κB配体受体激活因子表达显著降低;同时伸筋活血合剂可通过抑制TLR4和NF-κB激活来减缓软骨变性[43]。龙须藤是一种取自藤本植物的中药,IL-1β干预软骨细胞模型发现龙须藤可上调miRNA-145-5p的表达水平,同时通过TLR4/NF-κB信号通路抑制MMP-1、MMP-3、MMP-13表达来调节OA细胞外基质代谢[44]。风湿骨痛胶囊可同时抑制PI3K/Akt、NF-κB及JAK2/STAT3多条信号通路,协同阻碍软骨细胞凋亡与基质降解[45]。由于IL-1β和Wnt及PI3K/Akt的信号交互,还发现重骨颗粒通过调控miR-148a-3p/Wnt/β-catenin信号通路,降低MMP-13和MMP-3水平,下调IL-1β等炎性细胞因子的含量,从而改善软骨细胞外基质代谢,减轻OA病程[46]。温经通络汤干预IL-1β诱导的软骨细胞模型,可激活PI3K/Akt信号通路相关蛋白表达,从而抑制软骨细胞凋亡[47]。因此,中药复方在OA的治疗中展现出独特优势,凭借多靶点协同效应干预IL-1β信号网络,在调节机体免疫、改善关节微环境及抑制炎症因子释放等方面发挥积极功效。
IL-1β信号通路通过参与炎症反应、软骨破坏和基质降解来调控OA的发病机制,所以深入阐明IL-1β在炎症微环境形成、细胞代谢等环节的具体作用,有助于全面深入理解OA的病理机制。OA是中医优势病种,中医药具有多组分、多靶点的特点,其治疗不仅是靶点干预,更是对IL-1β网络调控,适应OA异质性强的病理特点。深入理解中医药靶向IL-1β信号通路及其交互网络治疗OA,将研究成果与临床实践相结合,在中医药增效减毒原则下研发创新药物,可为OA的精准治疗开辟新途径。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
[1] Tang S,Zhang C,Oo W M,et al. Osteoarthritis [J]. Nat Rev Dis Primers,2025,11(1):10-15.
[2] GBD 2021 Osteoarthritis Collaborators. Global,regional,and national burden of osteoarthritis,1990—2020 and projections to 2050:asystematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2021 [J]. Lancet Rheumatol,2023,5(9):e508-e522.
[3] Di M R,Krizhanovsky V,Baker D,et al. Cellular senescence in ageing:from mechanisms to therapeutic opportunities [J]. Nat Rev Mol Cell Biol,2021,22(2):75-95.
[4] Chen M,Liu Y,Cao Y,et al. Remodeling the proinflammatory microenvironment in osteoarthritis through interleukin-1 beta tailored exosome cargofor inflammatory regulation and cartilage regeneration [J]. ACS Nano,2025,19(4):4924-4941.
[5] Richard M J,Driban J B,Mcalindon T E. Pharmaceutical treatment of osteoarthritis [J]. Osteoarthr Cartil,2023,31(4):458-466.
[6] Kloppenburg M,Peterfy C,Haugen I K,et al. Phase Ⅱa,placebo-controlled,randomised study of Lutikizumab,an anti-interleukin-1α and anti-interleukin-1β dual variable domain immunoglobulin,in patients with erosive hand osteoarthritis [J]. Ann Rheum Dis,2019,78(3):413-420.
[7] 吕世伟,关雪峰,杨永菊,等. 膝骨关节炎之中医病因病机概述[J]. 中华中医药学刊,2024,42(11):85-88.
[8] 陈君洁,黄传兵,周娜,等. 基于“分期论治、三因治宜”理论治疗膝骨关节炎经验拮萃[J].陕西中医药大学学报,2024,4(4):37-41.
[9] Sanchez-Lopez E,Coras R,Torres A,et al. Synovial inflammation in osteoarthritis progression [J]. Nat Rev Rheumatol,2022,18(5):258-275.
[10] Li M,Xiao J,Chen B,et al. Loganin inhibits the ROS-NLRP3-IL-1βaxis by activating the NRF2/HO-1 pathway against osteoarthritis [J]. Chin J Nat Med,2024,22(11):977-990.
[11] Choi M C,Jo J,Park J,et al. NF-κB signaling pathways in osteoarthritic cartilage destruction [J]. Cells,2019,8(7):734.
[12] Lepetsos P,Papavassiliou K A,Papavassiliou A G. Redox and NF-κB signaling in osteoarthritis [J]. Free Radic Biol Med,2019,132:90-100.
[13] Dai J,Shen J,Chai Y,et al. IL-1β impaired diabetic wound healing by regulating MMP-2 and MMP-9 through the p38 pathway [J]. Mediators Inflamm,2021,2021:6645766.
[14] Tonutti A,Granata V,Marrella V,et al. The role of Wnt and IL-1 signaling in osteoarthritis:therapeutic implications for platelet-rich plasma therapy [J]. Front Aging,2023,4:1201019.
[15] Han Z,Wang K,Ding S,et al. Cross-talk of inflammation and cellular senescence:a new insight into the occurrence and progression of osteoarthritis [J]. Bone Res,2024,12(1):69.
[16] 倪文通,沈津湛. 基于《素问·痹论》探析沈津湛教授治疗痹证的证治规律[J]. 浙江中医药大学学报,2023,47(10):1230-1234.
[17] 王清任. 医林改错[M]. 北京:人民卫生出版社,2023.
[18] Lu R,He Z,Zhang W,et al. Oroxin B alleviates osteoarthritis through anti-inflammation and inhibition of PI3K/AKT/mTOR signaling pathway and enhancement of autophagy [J]. Front Endocrinol,2022,13:1060721.
[19] Li Z,Chen Z,Chen J,et al. Monotropein attenuates apoptosis and pyroptosis in chondrocytes and alleviates osteoarthritis progression in mice [J]. Chin Med,2023,18(1):42.
[20] 洪厚松,贺小楚,郭炼锦. 银杏叶提取物银杏内酯延缓人骨关节炎进展的体外作用研究[J]. 医学理论与实践,2025,38(8):1261-1264.
[21] 罗锟,王智,鲁林. 蓝萼甲素对膝骨关节炎大鼠软骨细胞自噬和凋亡的影响[J]. 中国中医骨伤科杂志,2025,33(5):6-12.
[22] Wan J,Zhu Z,He Z,et al. Stevioside protects primary articular chondrocytes against IL-1β-induced inflammation and catabolism by targeting integrin [J]. Int Immunopharmacol,2023,119:110261.
[23] Zheng W,Feng Z,You S,et al. Fisetin inhibits IL-1β-induced inflammatory response in human osteoarthritis chondrocytes through activating SIRT1 and attenuates the progression of osteoarthritis in mice [J]. Int Immunopharmacol,2017,45:135-147.
[24] Wang X,Han X,Ma J,et al. 5-hydroxymethylfurfural attenuates osteoarthritis by upregulating of glucose metabolism in chondrocytes [J]. Phytomed,2025,139:156499.
[25] Wang F,Xiao J,Li M,et al. Picroside Ⅱ suppresses chondrocyte pyroptosis through MAPK/NF-κB/NLRP3 signaling pathway alleviates osteoarthritis [J]. PLoS One,2024,19(8):e0308731.
[26] Xu J,Zhi X,Zhang Y,et al. Tanshinone ⅡA alleviates IL-1β-induced chondrocyte apoptosis and inflammation by regulating FBXO11 expression [J]. J Univ Sao Paulo Sch Med,2024,79:100365.
[27] Shao M,Lv D,Zhou K,et al. Senkyunolide a inhibits the progression of osteoarthritis by inhibiting the NLRP3 signalling pathway [J]. Pharm Biol,2022,60(1):535-542.
[28] Xu Z,Ke T,Zhang Y,et al. Danshensu inhibits the IL-1β- induced inflammatory response in chondrocytes and osteoarthritis possibly via suppressing NF-κB signaling pathway [J]. Mol Med,2021,27(1):80.
[29] Xie Z,Wang B,Zheng C,et al. Taraxasterol inhibits inflammation in osteoarthritis rat model by regulating miRNAs and NF-κB signaling pathway [J]. Acta Biochimica Polonica,2022,69(4):811-818.
[30] Li Z,Shi H,Li Y,et al. Isorhynchophylline ameliorates the progression of osteoarthritis by inhibiting the NF-κB pathway [J]. Eur J Pharmacol,2022,924:174971.
[31] Chen K T,Yeh C T,Yadav V K,et al. Notopterol mitigates IL-1β-triggered pyroptosis by blocking NLRP3 inflammasome via the JAK2/NF-kB/hsa-miR-4282 route in osteoarthritis [J]. Heliyon,2024,10(6):e28094.
[32] 沈晓娟,程磊,刘琳. 苍术素调节腺苷酸活化蛋白激酶/沉默信息调节因子1信号通路对白细胞介素-1β诱导软骨细胞自噬和凋亡的影响[J]. 安徽医药,2024,28(5):899-903,1064.
[33] Zhao Z,Liu Y,Lu Y,et al. Gingko biloba-inspired lactone prevents osteoarthritis by activating the AMPK-SIRT1 signaling pathway [J]. Arthritis Res Ther,2022,24(1):197.
[34] Lu J,Bian J,Wang Y,et al. Oxymatrine protects articular chondrocytes from IL-1β-induced damage through autophagy activation via AKT/mTOR signaling pathway inhibition [J]. J Orthop Surg Res,2024,19(1):178.
[35] 李继超,赵娟,张延杰,等. 身痛逐瘀汤对痰瘀互结型膝骨关节炎患者血清IL-1β的调节作用[J]. 中医药学报,2018,46(2):90-93.
[36] 王晓庆,荆琳,闫奇,等. 温阳益髓方联合富血小板血浆治疗早期膝骨关节炎[J]. 中国中医骨伤科杂志,2025,33(2):19-23.
[37] 金超,李晶晶,盛康,等. 芪龙风湿丸治疗肝肾不足型膝骨关节炎的疗效及对IL-1β、TNF-α、MMP-13的影响[J]. 现代中西医结合杂志,2022,31(17):2431-2434.
[38] 石嘉颖,王宇秀,王凤春,等. 桂枝附子汤加味治疗阳虚寒凝型膝骨关节炎临床疗效及对血清IL-1β、TNF-α、MMP-3水平的影响[J]. 实用中医内科杂志,2023,37(7):159-163.
[39] Hou P W,Liu S C,Tsay G J,et al. The traditional Chinese medicine “Hu-Qian-Wan” attenuates osteoarthritisinduced signs and symptoms in an experimental rat model of knee osteoarthritis [J]. Evid Based Complement Altern Med,2022,2022:5367494.
[40] 钱哲. “肝脾同治”理论指导下芍药甘草汤治疗膝骨关节炎的研究[D]. 南京:南京中医药大学,2020.
[41] Ye Z,Wang M,Qi G,et al. Exploration of the molecular mechanism of Wufu Yin in the treatment of knee osteoarthritis based on network pharmacology and experimental validation [J]. Med(Baltimore),2024,103(47):e40625.
[42] 易林,张文豪,向文远,等. 基于SOX9/NF-κB/MMP-13信号通路探讨补肾痹通方含药血清对IL-1β诱导软骨细胞凋亡的影响[J]. 海南医学院学报,2024,30(4):241-247.
[43] Ma X,Hao C,Zhang Z,et al. Shenjinhuoxue Mixture attenuates inflammation,pain,and cartilage degeneration by inhibiting TLR-4 and NF-κB activation in rats with osteoarthritis:a synergistic combination of multitarget active phytochemicals [J]. Oxid Med Cell Longev,2021,2021:4190098.
[44] Lin J,Huang Y,Lin X,et al. Bauhinia championii alleviates extracellular matrix degradation in IL-1β induced chondrocytes via miRNA-145-5p/TLR4/NF-κB axis [J].Heliyon,2023,9(8):e19138.
[45] Sun Y,Liu J,Wang J,et al. Network pharmacology integrated with experimental validation revealed the mechanism of Fengshi Gutong Capsule in the treatment of osteoarthritis [J]. J Ethnopharmacol,2024,319(Pt1):117261.
[46] Cheng L,Huang C,Li M,et al. Chonggu Granules improve cartilage matrix metabolism in knee osteoarthritis via the miR-148a-3p/Wnt/β-Catenin pathway [J]. Inflamm Res,2023,16:4751-4762.
[47] 许奇,许炜民,赵佩茹,等. 温经通络汤含药血清通过PI3K/AKT信号通路对IL-1β诱导软骨细胞凋亡的影响[J]. 时珍国医国药,2022,33(11):2583-2587.
Research progress on the treatment of osteoarthritis with traditional Chinese medicine through the IL-1β signaling pathway
X