骨质疏松症(osteoporosis, OP)是一种全身性骨病，其特征是骨量低、骨组织微观结构受损和骨脆性增加。OP的病因复杂多样，包括内分泌、营养、遗传、生理和免疫因素之间的相互作用[1]。流行病学研究表明，目前OP的全球患病率高达19.7%,在亚洲50岁以上人群的OP患病率则超过15%,已成为许多国家的主要公共卫生问题[2],并且随着人口老龄化，OP引起的骨脆性和骨折风险增加，给社会和患者带来了沉重的经济负担。OP的治疗主要包括双膦酸盐类药物、甲状旁腺药物以及雌激素替代等疗法，所有这些都有不可避免的不良反应。因此，研究和开发更多副作用更小、治疗效果更好的替代药物是OP治疗的重要课题[3]。

白藜芦醇(Resveratrol, RES)又叫虎杖苷元，是一种天然植物抗毒素多酚，具有抗氧化、抗炎、保护心血管、抗衰老和抗癌等特性，许多中草药植物都含有该成分，如花生、决明子、桑葚、虎杖等[4]。RES被广泛应用到癌症、心血管疾病等疾病的防治中，同时RES还可增加骨密度(bone mineral density, BMD)和骨质量，平衡骨吸收和形成机制，改善药物诱发的骨丢失，达到防治OP的疗效，RES具有多靶点、低成本、低毒性等特点[5]。本文通过CNKI、中华医学期刊全文数据库、万方数据库、PubMed、Web of Science数据库检索最近10年关于RES防治OP的文献报道，多方面对RES防治OP的作用机制作一综述。

1、RES调控相关信号通路(图1)

图1白藜芦醇通过信号通路调控骨代谢平衡  

1.1 Sirt1蛋白

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性组蛋白脱乙酰酶(Sirtuins)是一种特殊蛋白，主要功能是去乙酰化蛋白质，从而维持蛋白质的功能和稳定性，并参与多种细胞代谢过程。Sirt1蛋白是分子量最大且被研究最透彻的Sirtuins蛋白，是具有很大潜力的一种全身骨代谢生物标志物，参与调节各种细胞生理病理过程，如细胞增殖、凋亡、衰老、氧化应激(oxidative stress, OS)和自噬，可整合多个上游信号，调节多个下游靶点促进成骨细胞(osteoblast, OB)分化并抑制破骨细胞(osteoclast, OC)生成[6]。研究表明，OP患者股骨颈中Sirt1蛋白的表达水平随着年龄的增长而下降，同时体外研究提示Sirt1蛋白敲除小鼠的骨形成能力较低，OB与OC的比例失衡，导致骨吸收和骨量损失，而RES作为Sirt1蛋白的激动剂，可显著增强Sirt1蛋白活性，促进OB分化生成维持骨量，改善OP的相关症状，是OP未来潜在治疗靶点之一[7]。

1.1.1 Sirt1-FoxO3a:

FoxO3a作为叉头框蛋白家族的成员之一，是调控骨髓间充质干细胞(bone marrow derivedmesenchymal stemcells, BMSCs)分化为OB的一种重要转录因子，而Sirt1蛋白则可降低FoxO3a的乙酰化水平，增加FoxO3a和抗氧化酶超氧化物歧化酶2(superoxide dismutase 2,SOD2)的表达水平，继而抑制骨组织中OS水平和BMSCs的衰老程度，促进BMSCs分化为OB,改善骨骼生长并增加骨量[8]。

研究表明RES可以显著增加OP模型大鼠Sirt1的表达水平，促进OB增殖和分化，增加骨量[9]。汪盛玉等[10]发现，RES能促进OP大鼠BMSCs的Sirt1 mRNA表达，同时抑制BMSCs成脂分化，具有预防和治疗OP的作用。Elseweidy等[11]实验研究表明，RES可使OP模型大鼠的Sirt1、FoxO3a、SOD2、骨矿物质含量(bone mineral content, BMC)和BMD明显提升，而I型胶原蛋白C端肽、I型前胶原N端前肽和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)显著下降，提示RES通过Sirt1-FoxO3a信号通路促进BMSCs分化为OB。并且RES还可通过Sirt1-FoxO3a干预Runt相关转录因子2(runt-related transcription factor 2,Runx2)基因表达，激活Runx2基因转录，促进细胞成骨分化，改善骨质增加骨量[12]。

1.1.2 Sirt1-NF-κB/RANKL:

NF-κB信号通路在骨骼稳态中起着至关重要的作用，可以激活OC。活化T细胞核因子1(recombinant nuclear factor of activated T-cells cytoplasmic 1,NFATC1)是OC的主要调节因子，可促进OC的增殖和分化，同时OB中NF-κB活性的降低则可以促进骨细胞分化和矿化，而Sirt1蛋白可通过负调控NF-κB信号来抑制OB凋亡和OC分化[13]。一项研究表明[14]RES干预OP模型大鼠后，使ALP、骨钙素水平和NF-κB信号表达明显降低，而大鼠的BMD值和Sirt1蛋白水平显著提高，提示RES通过激活大鼠Sirt1-NF-κB信号通路维持骨量平衡。Constanze等[15]的研究同样说明RES介导Sirt1蛋白激活后可抑制NF-kB信号通路，促进OB分化。Feng等[16]动物实验说明RES诱导了卵巢切除大鼠的Sirt1蛋白激活，随后抑制NF-κB信号活性，p-IκBα和NF-κB p65的表达明显降低。

核因子κ-B配体受体激活剂(receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand, RANKL)是肿瘤坏死因子超家族的一员，OB表达的RANKL与破骨前体细胞的RANK相结合后与下游肿瘤坏死因子相关受体6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAF6)将诱导NF-κB活化，促进破骨前体细胞成熟为OC,加速骨量流失。研究表明Sirt1蛋白可以抑制RANKL诱导的OC分化[17],而RES可诱导OB前细胞的Sirt1和转录共激活因子p300结合，导致RANKL诱导的NF-κB去乙酰化而抑制OC生成，并且RES还可激活骨转录因子Cbfa-1(成骨标志物之一)从而促进OB分化[18]。OB分泌的骨保护素(osteoprotegerin, OPG)可以竞争性地与RANKL结合从而阻断RANKL/RANK的结合抑制OC的分化成熟。另一项研究同样说明RES通过Sirt1-RANKL抑制OC生成，减少骨质丢失促进骨量形成[19],同时RES还可使老年大鼠机体内Sirt1和OPG表达水平提高，降低RANKL水平，促进骨形成增强骨质，改善因骨量流失导致的骨骼问题[20]。

1.2 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin通路激活后，糖原合酶激酶-3β(recombinant glycogen synthase kinase 3 Beta, GSK3β)会被降解而无法形成可降解β-catenin蛋白的复合物，β-catenin蛋白继而通过与T细胞因子4和淋巴增强结合因子1等转录因子结合上调Runx2等靶基因的表达，从而促进BMSCs的成骨分化，抑制其分化为脂肪，该通路在骨形成中占有极高的地位[24]。喻琴云等[25]研究发现RES能明显提高OP模型大鼠的BMD、β-catenin mRNA、Runx2 mRNA和p-GSK3β表达水平，说明RES通过Wnt/β-catenin通路促进骨形成。Zhao等[26]实验结果表明在RES干预处理BMSCs后p-GSK3β的表达水平上调，同时β-catenin mRNA明显提高且在细胞核中的含量增加，提示RES可以抑制GSK3β的活性，增加β-catenin的稳定性和核积累，通过Wnt/β-catenin通路促进BMSCs的成骨分化，促进骨形成。

1.3 PI3K/AKT信号通路

PI3K/AKT通路激活后可以促进OB、软骨细胞、成肌细胞以及脂肪细胞等与骨组成相关细胞的分化，磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylin-ositol-3-kinase, PI3K),激活蛋白激酶B(protein kinase B,Akt),Akt是包括OB在内的多种细胞中的下游靶标，而哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)是Akt最常见的下游效应因子之一[27]。Yang等[28]研究结果表明RES干预OP模型大鼠后的血清ALP、p-AKT、p-mTOR及骨钙素水平显著下降，而微管相关蛋白1的轻链3和Beclin-1蛋白明显上升，提示RES通过介导PI3K/AKT/mTOR信号通路增强线粒体自噬，从而保护OP大鼠的OB免遭破坏，减少骨质流失。Feng等[29]研究结果表明RES干预OP模型大鼠后使其骨小梁相关参数(BV/TV、Tb.N、Tb.Th、BMD)得到改善，而骨μ-CT扫描的结果从侧面证明上述结论，RES降低了血清抗酒石酸酸性磷酸酶5(TRAP-5b)、RANKL、MDA、活性氧(reactive oxygen species, ROS)的水平，OPG、SOD、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-PX)水平，说明RES可以改善OS并降低了OC中p-AKT/AKT的比值，揭示了RES通过介导PI3K/AKT信号通路诱导细胞凋亡，从而抑制OC生成。

1.4 MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路介导细胞对多种刺激的反应，和炎症、凋亡、生长及分化等方面密切相关，MAPK包含细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase, ERK)、c-Jun氨基末端激酶(C-Jun N-terminal kinase, JNK)及p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)等许多亚家族，激活MAPK表达可转导信号，激发细胞活力，抑制炎症，对于促进细胞成熟及凋亡具有重要作用[30]。镉(Cadmium, Cd)与OP和骨折呈正相关关系，Cd可诱导细胞凋亡，降低OB的存活率影响骨形成与吸收的平衡，而Cd主要来源于食物和烟草，Mei等[31]通过Cd处理OB前体细胞后检测到p-P38、p-JNK和p-ERK1/2水平明显升高，提示Cd可通过激活MAPK途径抑制OB分化，而RES干预后胶原蛋白1(COL1)、骨形态发生蛋白-2(BMP-2)、Runx2等一系列分化标志物的mRNA和蛋白表达显著增加，ERK1/2、JNK蛋白的磷酸化水平显著降低，提示RES通过调节ERK1/2和JNK信号传导减弱对Cd诱导的成骨分化的抑制。而Cai等[32]的研究同样表明RES通过抑制OB前体细胞中ERK1/2和JNK信号传导，降低了Cd诱导的骨形成抑制作用，促进OB的活力和成熟。因此RES是一种潜在的骨保护剂，不仅可以增强成骨细胞的活力和早期分化，还通过MAPK/JNK/ERK信号通路保护成骨细胞免受Cd损伤。

1.5 AMPK

腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine activated protein kinase, AMPK)是一种代谢调节因子，参与细胞增殖、代谢、凋亡，激活AMPK信号通路可以诱导BMSCs的线粒体自噬，影响OB和OC分化之间的平衡，调节机体代谢状态并激活众多下游分子，保护骨骼健康并改善OP症状[21]。研究发现，RES可降低衰老大鼠机体内ROS含量，提高AMPK-α2和p-AMPK/AMPK的表达水平，增加BMSCs的成骨分化作用[22]。GATA-1是巨核细胞和红细胞分化中的重要转录因子，可以直接激活红细胞自噬，影响骨代谢平衡。RES可通过p-AMPK-α增加GATA-1表达水平激活自噬，诱导OB前体细胞的活力和数量增加，促进OB分化增殖[23]。因此，AMPK是RES是治疗OP的有效途径之一。

2、RES调控特殊机制、蛋白因子(图2)

图2白藜芦醇通过特殊蛋白、因子、机制调控骨代谢平衡  

2.1 OS

OS是OP发病最为密切的机制之一，当ROS等氧自由基的含量增多，机体抗氧化能力减弱，导致OS反应产生，对骨组织中OB造成氧化损伤，诱导OP发生[33]。RES作为一种天然的抗氧化剂可以增强机体抗氧化能力，减轻OS导致的损伤，改变骨细胞的新陈代谢，调节骨转换能力，有效预防体内OS引起的骨量丢失防治OP。蒋华等[34]发现RES使OP患者血清中高级氧化蛋白产物(advanced oxidation protein products, AOPPs)、OS产物血浆蛋白羰基及MDA表达水平明显降低，减轻OS损伤抑制骨质破坏，并增加抗氧化能力以预防骨量减少，延缓骨代谢转换速度。吴兴净等[35]的体外实验表明RES通过改善OP模型大鼠机体内的OS反应，降低ALP水平，抑制OC活性，延缓骨质流失，增加骨强度。而陈旭等[36]研究同样表明RES通过调节骨组织OS状态，平衡骨代谢紊乱，改善因OS导致的OP。

2.2雌激素受体

雌激素(Estrogen, E)水平降低后骨吸收及骨形成平衡被打破，促进OC的分化和活性，BMD值下降，诱导并加速OP发生发展。研究表明绝经后妇女在5～12年中会失去全身7%的骨量，且以骨小梁受到的影响最多，骨的强度大大降低，发生脆性骨折的风险明显提高[37]。RES属于一种天然植物雌激素，是雌激素受体(estrogen receptor, ER)激动剂，可上调OB中维生素D的受体表达，促进骨形成，而绝经后妇女定期补充RES则可明显降低CTX的水平，改善腰椎和股骨颈的BMD,骨矿化会显著增强，骨钙素水平提高，机体骨质流失情况明显得到改善[38]。ER可以诱导OB产生OPG,Corbi等[39]研究发现RES干预绝经后OP患者后骨吸收常见标志物脱氧吡啶啉(deoxypyridinoline, DPD)、抗酒石酸酸性磷酸酶-5b(tartrate resistant acid phosphatase 5b , TRAP-5b)及RANKL/OPG表达比率明显下调，有效改善OP患者BMD,说明RES通过发挥ER途径增加OPG的基因表达来抑制OC分化，减少骨量流失以维持骨吸收和骨形成之间的平衡。

3、小结

OP被誉为沉默的杀手，可导致OP脆性骨折等严重的并发症，严重影响了患者的生活质量和寿命。临床上的抗OP药物往往伴有不同程度的副作用，限制了此类药物的推广和应用，而中医药一直是防治OP的关注重点，近年来针对RES防治OP的研究逐渐增加，RES对OP的治疗效果也得到了广泛关注，了解其作用途径在防治OP过程中的功能十分重要。

RES可以干预多个特殊蛋白、信号通路、雌激素水平和氧化反应影响OB分化，抑制OC生成。研究表明，RES主要通过Sirt1蛋白介导FoxO3a蛋白NF-κB信号通路及RANKL信号通路，Wnt/β-catenin、PI3K/AKT、AMPK和MAPK等信号通路调控。此外，RES还可以通路激活雌激素受体和抑制OS促进成骨抑制破骨，部分信号通路多有交互，因此RES通过多个调控机制增加骨量减少骨流失，效率优于临床现阶段应用的部分作用机制单一的抗OP药物，具有很大的开发空间和应用价值。

目前RES防治OP的应用研究还存在局限性，大部分文献报道以动物实验或细胞实验为主，而临床观察的相关报道相对较少，限制了RES在临床中的推广应用。许多中药都具有抗OP的药理作用，然而中药成分繁多，虽然此类文献较多但无法确定其抗OP的药理作用来源于其所含有的RES,因此还需要对此类中药的成分提纯对比其疗效以明确其抗OP药效来源。RES体内代谢迅速，生物利用度大约为1%,严重制约了RES的应用，期望新的药物开发技术可以改善RES的生物利用度，设计新剂型增加RES临床治疗疗效，发挥RES多靶点、多途径的治疗特点，并收集临床数据为RES推广应用提供可靠依据。RES有望成为防治OP的最有潜力的药物之一，为临床工作者提供新的思路和方向。

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基金资助:国家中医优势专科建设项目(甘卫中医函[2023]63号);甘肃省科技计划自然科学基金项目(23JRRA1239,22JR11RA197);

文章来源:张爽,李景周,元宝华,等.白藜芦醇防治骨质疏松症的作用机制研究进展[J].中国骨质疏松杂志,2024,30(06):895-899+909.