淫羊藿苷防治膝骨性关节炎作用机制的研究进展

膝骨性关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是多发于中老年人群，以关节软骨退行性改变和关节骨质增生为主要病理特征的慢性进行性骨关节病，临床主要表现为膝关节疼痛、僵硬、肿胀、畸形和功能障碍等。该病归属中医“痹证”“骨痹”范畴[1-2]。根据最新数据显示，我国60岁以上骨关节炎患者发病率可达20%，其中KOA占比达到78.5%[3]，随着社会老龄化加重，这一数据正在不断增加，所造成的社会负担也在逐渐加重[4]。近年来，中药因多途径、多靶点的整体施治特点，在KOA治疗方面占有重要地位，并取得较好的进展。

淫羊藿为小檗科植物淫羊藿Epimedium brevicornu Maxim、柔毛淫羊藿E. pubescens Maxim.、箭叶淫羊藿E. sagittatum (Sieb. et Zucc.) Maxim.或朝鲜淫羊藿E. koreanum Nakai的干燥叶[5]。《本草纲目》记载淫羊藿能益精气、坚筋骨、补腰膝，对筋骨痿软、风湿痹痛、麻木拘挛等证及骨关节炎等均有较好的疗效[6]。淫羊藿苷是淫羊藿的主要药效成分，属于黄酮醇苷类化合物，具有广泛的生物活性作用，化学结构见图1。现代药理研究表明淫羊藿苷在防治骨关节炎方面具有良好的作用[7]。KOA的发生与膝关节炎症环境、软骨细胞破坏、细胞分化凋亡等因素有着密切的关系，针对不同的致病因素，淫羊藿苷可通过不同作用机制起到防治KOA的目的。因此，本文对淫羊藿有效成分淫羊藿苷防治KOA的作用机制进行综述，为深入研究淫羊藿苷防治KOA的基础研究以及临床药物制剂的开发提供依据。

1淫羊藿苷通过调节炎症因子防治KOA

膝关节滑膜具有营养软骨、保护关节及调节关节内微环境的作用，滑膜炎则是滑膜受到急慢性损伤后出现细胞增生、血管生成及炎性细胞浸润的炎性改变。大量研究表明膝关节滑膜炎可能是KOA的早期表现，滑膜炎的发展可能影响KOA的进程，同时KOA进程中增生的骨质及剥脱的软骨会进一步刺激周围滑膜，生成炎症因子，如白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等，加重滑膜的增生及炎症因子渗出[8]。

其中IL-1更是直接诱导可以高度裂解软骨基质中蛋白多糖的基质金属蛋白酶-3（matrix metalloproteinase-3，MMP-3）合成，从而破坏关节[9]。淫羊藿苷对KOA炎症的治疗作用体现出多通路和多靶点特点，首先，淫羊藿苷可抑制核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等信号通路，进而抑制炎性反应；其次，淫羊藿苷可以上调Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1（Kelch like epichlorohydrin associated protein 1，Keap1）/核因子E2-相关因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）/抗氧化反应元件（antioxidant responsive element，ARE）和B淋巴细胞瘤2结合抗凋亡基因-1（B-cell lymphoma 2-associated athanogene-1，BAG-1）/糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor，GR）等抗炎信号通路，Keap1/Nrf2/ARE信号通路已被证实可调控各种炎性介质，在炎症导致的功能紊乱中发挥保护作用；BAG-1/GR则可通过负向调控糖皮质激素受体抗炎活性，发挥抗炎作用[10]。

膝关节滑膜组织增生是诱发和加重关节内炎症的重要条件，而淫羊藿苷可通过调节TAR DNA结合蛋白-43（TAR DNA binding protein-43，TDP-43）信号通路减弱滑膜组织的新生血管形成，从而抑制滑膜增生，降低关节内炎性反应[11]。淫羊藿苷针对性抑制炎性因子IL-17、NF-κB表达，及TNF-α引发的核转位，降低软骨细胞内炎性反应。此外，淫羊藿苷与雌激素受体结合后激发雌激素信号通路信号，通过调节关键靶点MMP-9及MMP-2达到降低软骨细胞炎性反应作用，减轻KOA病理改变[12]。Wang等[13]通过研究淫羊藿苷对软骨细胞的抗炎作用，发现淫羊藿苷可以抑制NF-κB/低氧诱导因子-2α（hypoxia inducible factors-2α，HIF-2α）信号通路上MMP-9和血小板反应蛋白解整合素金属肽酶-5（recombinant a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin- 5，ADAMTS-5）2个关键靶点，继而抑制炎症损伤，增加软骨细胞活力。见图2。

2淫羊藿苷通过保护软骨细胞防治KOA

细胞外基质（extracellular matrix，ECM）维持着细胞结构，其主要成分II型胶原（collections-II，COL-II）与蛋白多糖广泛存在于关节软骨中，正常情况下ECM保持动态平衡，KOA导致MMPs激活，造成ECM降解，使软骨生物力学结构破坏，进一步加重KOA进展。已有大量研究表明淫羊藿苷能够对保护关节软骨起积极作用[14-16]。

淫羊藿苷可增加ECM合成的关键转录因子SRY相关高迁移群盒基因9（SRY-related high-mobility-group-box gene 9，SOX9）、葡萄糖转运蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）、葡萄糖6-磷酸脱氢酶（glucose 6-phosphatedehydrogenase，G6PD）、磷酸甘油酸激酶1（phosphoglycerate kinase 1，PGK1）和丙酮酸脱氢酶激酶1（pyruvate dehydrogenase kinase 1，PDK1）的表达，加速葡萄糖转移和无氧糖酵解，增加软骨细胞活力并促进ECM合成[17]。张文亮等[18]通过研究复元胶囊中有效成分淫羊藿苷对软骨细胞抗炎作用，发现淫羊藿苷可以通过降低NF-κB p65活性，增加重组人NF-κB抑制物α（inhibitor of NF-κB α，IκBα）表达，进而降低软骨细胞尿激酶型纤溶酶原激活物（（urokinase plasminogen activator，uPA），抑制ECM降解，保护软骨细胞免受损伤。细胞纤毛内转运蛋白88（intraflagellar transport 88，IFT88）可以携带货物进出初级纤毛，影响软骨细胞内的肌动蛋白组织以及软骨的生物力学特性，IFT88突变使软骨呈“骨关节炎样”，压缩模量降低，在软骨的发育中具有重要作用。而淫羊藿苷可以升高软骨细胞表面IFT88表达，增加COL-II和SOX9的表达，促进ECM分泌，从而恢复KOA进展中ECM失衡[19]。

淫羊藿苷联合聚乳酸-羟基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）的复合支架也具有治疗膝骨关节炎的治疗潜力，PLGA/淫羊藿苷支架可保持关节软骨的功能形态，并抑制软骨下骨小梁的吸收[20]。Kankala等[21]研究发现添加淫羊藿苷10 μg/mL的新型支架可进一步显著增强软骨细胞的增殖。此外，含有淫羊藿苷的水凝胶联合软骨细胞和骨髓间充质干细胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）进行关节内注射则被证实通过诱导BMSCs的软骨分化可显著抑制软骨破坏[22]。

3 淫羊藿苷通过抑制细胞凋亡防治KOA

细胞凋亡是生物机体正常细胞在受到生理和病理性刺激后出现的一种自发的、高度有序的死亡过程，该过程对生物体的进化和内环境的平衡起着关键的作用。根据文献研究，软骨细胞死亡和ECM间可能存在关联，二者共同导致软骨损伤加剧和KOA的发展[23]。细胞死亡与细胞的自噬功能相关，细胞自噬是指生物体内由自噬相关基因所介导的一种溶酶体降解途径[24]，通过分解功能失调的细胞器和大分子物质，来保持细胞稳态[25]。大部分情况下，细胞自噬是正常的生理现象，但在某些病理状态下，自噬功能会造成损伤的细胞器大量累积，最终造成细胞的死亡。因此，控制或调节细胞自噬功能，便有可能抑制细胞凋亡，从而有效减轻KOA带来的影响。

Luo等[26]发现淫羊藿苷可呈剂量相关性改善脂多糖诱导的滑膜细胞中细胞死亡和细胞活力状态，且首次发现铁死亡参与滑膜炎过程，其作用机制主要是通过激活Xc-/谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase，GPX4）轴抑制铁死亡进而抑制细胞凋亡，并中和铁死亡激活剂RSL3对细胞活力、脂质过氧化、铁含量及滑膜细胞铁死亡相关蛋白表达的影响，表明铁死亡抑制剂可以有效防治KOA进程。Zu等[27]研究表明淫羊藿苷可以抑制NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）介导的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（cystein- asparate protease-1，Caspase-1）信号通路，从而减轻脂多糖诱导的细胞凋亡，还可以抑制脂多糖诱导的炎症和软骨细胞中胶原蛋白形成的减少。Tang等[28]研究发现磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol- 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路在关节软骨细胞中被自噬激活剂（雷帕霉素和淫羊藿苷）抑制，并同时被自噬抑制剂（3-甲基腺嘌呤）激活；表明淫羊藿苷可能通过抑PI3K/Akt/mTOR信号通路调控自噬过程。此外，Chen等[29]通过敲低人体细胞中自噬相关基因的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶unc-51样激酶1（unc-51 like kinase 1，ULK1），PI3K/Akt/mTOR信号通路进一步被激活，淫羊藿苷对KOA的保护作用被逆转，表明调节ULK1信号通路可作为淫羊藿苷治疗KOA的手段。

淫羊藿苷对于TNF-α诱导细胞凋亡有2方面的作用，一方面，TNF-α诱导软骨细胞IL-1、IL-6、IL-12等炎性因子增加，过多炎性因子会抑制自噬激活，使活性氧及一氧化氮水平升高，导致细胞凋亡。淫羊藿苷的抗炎作用使得炎症反应减弱，细胞凋亡也被抑制，此外，淫羊藿苷诱导的活性氧和一氧化氮水平下降也有助于抑制细胞凋亡和分解代谢；另一方面，TNF-α可诱导激活NF-κB信号，使促炎细胞因子释放，当NF-κB信号通路被炎性因子激活，自噬抑制和细胞凋亡激活同时出现，对加速软骨细胞死亡起到协同作用，而淫羊藿苷对于NF-κB信号具有抑制作用，从而逆转TNF-α对NF-κB的活化，实现抑制软骨细胞凋亡和激活自噬的双重作用[30]。

BMSCs具有分化形成骨、软骨、脂肪、神经及成肌细胞的多种分化潜能，在氧、葡萄糖和血清剥夺（oxygen glucose deprivation，OGD）条件下细胞凋亡速度显著提升，淫羊藿苷则通过促进细胞增殖和抑制细胞凋亡来缓解这一凋亡过程[31]。周爱珍等[32]采用验证试验确定淫羊藿醇提工艺条件，并根据该工艺条件制备淫羊藿醇提物，干预IL-1β诱导的软骨细胞损伤模型，分析淫羊藿醇提物对软骨细胞损伤模型的影响，发现优化后的乙醇提取工艺提取率可达96.17%，并可显著降低IL-1β诱导的软骨细胞损伤模型的早晚期凋亡率和总凋亡率，见图3。

4淫羊藿苷通过抑制破骨细胞防治KOA

在骨的生长发育、修复与重组的过程中，破骨细胞起到骨吸收的重要作用，其功能亢进会引发骨退行性改变，如骨质疏松等，并一定程度影响软骨下骨病理改变[33]。

淫羊藿苷可以增加成骨细胞增殖，也可以阻断破骨细胞，且呈剂量相关性。对破骨细胞使用淫羊藿苷0、1、10 μmol/L进行干预，证明了淫羊藿苷通过促进负调控因子Gα13基因及蛋白表达，从而抑制下游Akt/糖原合成酶-3β（glycogen synthase-3β，GSK-3β）/活化T细胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFATc1）信号通路相关基因及蛋白的表达来抑制破骨细胞形成，表现出淫羊藿苷可呈剂量相关性防治KOA的可能[34]；李倩楠等[35]通过研究淫羊藿苷对破骨细胞铁代谢作用机制的影响，发现淫羊藿苷可通过上调Nrf2/血红素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）信号传导通路，调控破骨细胞内铁代谢水平，增加其氧化应激损伤，从而抑制破骨细胞形成和骨吸收。2项研究均为淫羊藿苷对抑制KOA软骨下骨病变提供了可能性。联合淫羊藿苷成分的支架作用于KOA动物模型时被证实该组破骨细胞数少于其他实验组，淫羊藿苷还被发现能促进骨保护素的表达，说明淫羊藿苷可促进成骨细胞增殖分化、抑制破骨细胞活性，同时促进新生血管生成[36-38]。上述研究中均表示淫羊藿苷可以抑制破骨细胞的破骨作用，达到保护软骨下骨，抑制KOA的进展。但这些实验仅限于动物实验，在临床是否有效仍有待进一步研究确认。

5结语与展望

KOA主要症状是疼痛和功能障碍，从痹证论治，已是临床共识。《素问·痹论》提出人体正气不足，而受“风、寒、湿”三邪侵袭，经络闭阻，气血运行不畅，导致肌肉、筋骨、关节发生酸痛、麻木、屈伸不利或关节肿大。淫羊藿中的有效成分淫羊藿苷具有补肾阳、强筋骨、祛风湿的功效，与该病高度契合。KOA的发病机制尚不明确，针对其治疗存在多样化，中药有效成分防治KOA的研究已显示出巨大潜力。其中，淫羊藿苷对KOA的防治是全方位的、多靶点的，淫羊藿苷主要通过多种作用机制发挥防治KOA的作用（表1）。无论是通过扶正补益效果增强自身免疫，防止外邪侵入，还是通过针对KOA的炎症反应、软骨破坏、细胞凋亡都表现出较满意的治疗效果。

尽管淫羊藿苷在防治KOA研究中不断深入，且与临床疗效相符合，但仍有不足：（1）淫羊藿苷的抑制破骨细胞作用目前多应用于防治骨质疏松，对于保护软骨下骨方向的研究还是停留于动物实验阶段。（2）抑制细胞铁死亡作为防治KOA新的手段，有较大的研究价值，目前研究有待深入。（3）目前淫羊藿苷制剂多为胶囊，药物吸收利用率较低。改进淫羊藿苷提纯工艺以及研究新的药物制剂可使药效化，开发能直接作用于靶点的新型制剂发挥药效是必要途径。

值得注意的是，越来越多的信号通路被证明与软骨细胞凋亡相关，如PI3K、Akt、mTOR、ULK1、TNF-α以及NF-κB，表明KOA的治疗路径会更加多样化，也更加证明中药的科学性。结合中药的丰富种类以及配伍方法与现代药理学微观层面的研究技术，更多治疗KOA的中药有效成分被发掘也将成为可能，为进一步研究淫羊藿苷防治KOA提供理论依据。

参考文献（略）

来源：李远栋，王世坤，杨东元，尹润宇．淫羊藿苷防治膝骨性关节炎作用机制的研究进展  [J]. 中草药, 2023, 54(8):2652-2659