肌肉和骨骼是承载运动系统的主要器官,其结构及功能随着年龄增长而衰退,影响中老年人群的生活质量[1]｡与增龄有关的进行性全身肌量减少､身体功能减退的慢性综合征被定义为肌少症(Sarcopenia,SP)[2]｡以骨量减少､骨微结构异常破坏,致骨脆性增加为特征的疾病被称为骨质疏松症(Oste-oporosis,OP)[3]｡《肌少-骨质疏松症专家共识》[4]将符合骨质疏松症诊断标准,存在肌肉质量及肌肉功能下降的退行性疾病定义为肌少-骨质疏松症(Osteosarcopenia,OS)｡一项流行病学调查发现,60岁以上人群中有34.4%的OP患者同时患有SP[5]｡随着对OS发病机制研究的深入,寻求有效安全的预防手段成为关注的热点｡灸法是干预OS的中医外治法之一,本团队前期研究证实,灸法能有效影响骨质疏松症合并低肌肉质量患者的骨代谢及肌肉代谢,并对骨密度及肌肉细胞形态产生有益影响,其具体机制还需进一步验证[6-7]｡本研究从灸法改善肌肉骨骼系统的代谢通路入手,探讨灸法在OS中可能的作用机制,分析其在肌少-骨质疏松症研究领域可能带来的应用前景｡

1、肌骨代谢与肌少-骨质疏松症的相关性

肌肉与骨骼均是分泌器官,由间充质干细胞(BoneMarrow-DerivedMesenchymalStemCells,BMSCs)分化而来,通过多效性基因对分化进行调控,在细胞层面,二者通过分泌特定的因子实现信号传递[8]｡肌骨代谢通过内分泌因子对肌少-骨质疏松症产生影响｡成熟的肌细胞及骨细胞以旁分泌的方式分泌化学因子刺激相近器官,促进骨量或肌量､肌力的增长,当促进肌细胞或骨细胞生长的因子分泌不足或细胞对刺激的敏感性降低时,肌骨合成代谢异常,逐步出现肌量和骨量的减退,进而诱发OS｡为骨骼功能提供营养的潜在肌肉因子包括生长激素､胰岛素样生长因子1(Insulin-likegrowthfactor1,IGF-1)､肌肉生长抑制素､骨诱导因子､鸢尾素､白介素-6､7､8､15等｡肌生长抑制素激活Smad/MAPK信号通路抑制肌肉生长,直接调节破骨细胞分化,降低骨量[9]｡对肌肉代谢产生影响的骨源性因子包括前列腺素E2､骨硬化蛋白､骨钙素､NF-κB受体激活因子配体(ReceptorActivatorofNuclearFactor-κBLigand,RANKL)等[10]｡其中,骨硬化蛋白抑制Wnt/β-catenin信号促进BMSC成脂分化降低骨形成的同时,抑制肌肉的肥大,且其蛋白水平的表达与骨骼肌质量呈负相关[11]｡肌骨调控相关因子介导肌肉骨骼的代谢过程,因此,骨骼肌与骨组织代谢的失衡可能在OS的病理生理学中发挥重要作用,代谢环境健康与否直接影响OS的防治和预后｡

2、灸法参与肌骨代谢中骨代谢的调控

OP发病受骨代谢的影响,灸法能调节骨代谢过程,有效促进骨密度增强,显著减缓骨小梁结构退化,达到维护骨骼健康与功能完整性的目的[12]｡灸法激活骨代谢的相关蛋白表达,影响与骨形成及骨吸收的信号通路Wnt/β-catenin､PI3K/AKT/mTOR､OPG/RANK/RANKL,进而提高骨保护素(Osteoprotegerin,OPG)､碱性磷酸酶(Alkalinephosphatase,ALP)､雌二醇､骨形态发生蛋白水平促使骨形成,增加骨密度,同时下调RANKL､Ⅰ型胶原羧基末端肽(CarboxyterminalpropeptideoftypeⅠprocollagen,CTX)抑制骨吸收,纠正骨代谢失衡｡

2.1灸法促进骨形成

诱导骨形成是灸法干预OP的主要方式,有利于骨密度水平维持｡其中Wnt/β-catenin与PI3K/AKT/mTOR通路是灸法促进骨形成的主要途径,可有效实现促进骨形成,抑制骨吸收,维持骨重建过程中的平衡状态,改善骨代谢微环境及骨骼微结构｡2.1.1Wnt经典通路与骨形成Wnt信号通路在成骨细胞分化､骨骼系统构建中至关重要[13]｡当Wnt3被激活,它与跨膜蛋白LRP-5/6以及Frizzled受体形成复合体,该复合体形成能够抑制糖原合成酶激酶-3β的活性及β-catenin的磷酸化与后续的降解,使β-catenin在细胞内稳定积累,与转录因子结合,从而调控基因表达,刺激BMSCs的成骨分化[14]｡

姚长风等[15-16]对6月龄去势大鼠进行了3个月灸法干预,与模型组相比,艾灸组Wnt/β-catenin信号通路成员蛋白Wnt3a､LRP-5､LRP-6､β-cateninmRNA的表达均上调,血清骨钙素水平升高,并抑制通路负向调节因子Dkk1的表达,降低Dkk1拮抗Wnt/β-catenin信号通路活性的发生｡因此,灸法能激活Wnt/β-catenin信号通路,增强骨髓BMSC的活性及成骨分化能力,对骨形成产生积极影响｡

2.1.2PI3K/AKT通路与骨形成PI3K/AKT信号通路作为骨代谢的重要通路,具有双向调节作用,选择性地影响成骨细胞及破骨细胞的生理功能[17]｡PI3K为胞内磷脂酰肌醇激酶,经外界因素刺激后,激活信号蛋白AKT,其上位点被PDK1与mTORC2磷酸化活化,进一步影响下游靶蛋白的生理功能｡研究表明,PI3K/AKT信号通路中AKT信号分子,可促进成骨细胞的增殖与存活,有助于骨骼组织维持[18-19]｡IGF-1在生物活性方面与胰岛素类似,与骨代谢密切相关[20]｡IGF-1通过刺激PI3K-AKT途径促进骨细胞增殖,影响ALP表达及细胞外矿化形成,从而增强骨形成能力｡另有研究指出,上调PI3K/AKT中AKT下游信号分子mTOR蛋白表达,能抑制成骨细胞凋亡[21-22]｡

灸法激活PI3K-AKT途径在骨稳态的复杂调控中作用关键｡在OVX小鼠模型中,热敏灸显著抑制破骨细胞中PI3K､AKT､mTOR磷酸化水平,促进成骨细胞增殖与分化,最终热敏灸组小鼠骨密度较模型组小鼠显著增高[23]｡舒伟等[24]观察热敏灸配合针刺对骨转换状态的影响,结果提示,IGF-1､骨形成指标OPG水平较干预前有明显提高｡上述研究表明,灸法促进骨形成,改善骨密度,与调节骨代谢密切相关｡

2.2灸法抑制骨吸收

OPG/RANK/RANKL代谢通路是灸法减弱骨吸收的主要路径之一,该通路广泛调控破骨细胞的激活､分化､成熟过程,是OP发生的重要机制｡RANKL是唯一能够直接刺激破骨细胞发育及活化的细胞因子,在破骨细胞表面RANKL与受体RANK结合,激活RANK/RANKL/OPG信号联级,影响下游破骨前体细胞内的核因子kappaB(NF-κB)实现调控破骨细胞形成､分化与成熟,并参与诱导骨细胞凋亡｡研究发现[25],RANKL是调控骨吸收的新途径,即刺激破骨细胞分裂成为osteomorphs的子细胞,使破骨细胞完成迁移并进行细胞融合,形成多核细胞,吸收骨,摄取双磷酸盐｡OPG参与RANK与RANKL的结合,其与RANKL的结合能力优于RANK,因此OPG能有效抑制并阻断破骨细胞的生长过程,抑制骨吸收｡

OPG与RANKL的比例是决定骨吸收水平的关键因素,也是灸法调控OPG/RANK/RANKL通路的重点｡在生理常态下,OPG与RANKL结合的相对优势越大,意味着骨骼系统的骨量流失将得到更有效的抑制[26]｡钱康等[27]研究温和灸对OPG/RANK/RANKL通路的影响发现,药物联合温和灸组大鼠较单纯药物组大鼠OPG表达显著上调,RANKL表达下调,OPG/RANKL比值显著升高,说明破骨细胞的活性减弱,抑制骨吸收｡研究证实,灸法改善肢体活动功能活动状态,其机制可能与干预机体的OPG/RANK/RANKL系统有关[28]｡

3、灸法参与肌骨代谢中肌代谢的调控

肌代谢涵盖能量､蛋白质等多方面,其中与肌肉增长或萎缩相关的机制包括线粒体功能变化､炎症反应及蛋白质失调降解等,而灸法在线粒体功能､炎症反应､蛋白质调控方面对肌肉微环境产生有益影响,最终提升肌肉质量及功能｡影响肌肉质量降低的因子包括生长激素及IGF-1,炎性因子IL-6､IL10､TNF-α参与肌肉萎缩,过度的蛋白质降解主要与肌肉环指1(MuRF1)､沉默调节蛋白1(SIRT1)的表达有关,蛋白质合成与降解失调是肌肉萎缩的关键机制｡

在早期研究中,肌肉质量是由合成代谢及分解代谢过程的动态平衡决定,IGF-1/PI3K/AKT通路介导的肌细胞代谢,可通过影响该通路下游转录因子FOXO,降低萎缩相关基因MAFbx及MuRF1的表达,改善肌肉萎缩[29]｡因此,灸法可能通过下调MAFbx或MuRF1蛋白的表达预防肌肉萎缩｡已有研究与上述观点吻合,研究显示,艾灸降低了大鼠腓肠肌组织中MuRF1蛋白的过度表达,并上调SIRT1､核因子红系相关因子2(NRF2)及线粒体转录因子A(TFAM)的蛋白表达,NRF2减少肌肉在氧化应激中的损伤,TFAM则通过防止肌细胞中的线粒体功能障碍预防肌肉损伤[30]｡灸法的温热刺激引起皮肤表面TRPV1通道打开,具有抗炎及镇定作用[31]｡体外细胞实验表明,予深层的温热刺激作用于肌肉,并使肌肉核心温度持续稳定在40°左右,能影响C2C12肌细胞形态,缓解肌肉萎缩[32]｡

在分子层面,灸法参与骨骼肌代谢进程,继而促进骨骼肌功能的优化｡在恢复患者肌肉功能及提高生活质量方面,灸法亦有明显优势｡研究证实,重复的热刺激可增强肌肉力量[33]｡周晶玲等[34]对100例肌少症患者进行了为期12周的热敏灸干预,结果提示,采用热敏灸干预的患者在肌肉质量､握力､平衡功能等方面均优于对照组｡杨靖等[35]对32例肌少症患者,在营养和抗阻力训练基础上,予温针灸干预16周,疗程结束后患者四肢骨骼肌指数､握力及步速高于治疗前,温针灸具有改善骨骼肌的运动功能｡上述研究表明,灸法有助于肌肉代谢的调控,并能更好地恢复或维持肌肉质量及其功能,提升患者运动水平｡

4、基于肌骨代谢探讨灸法在肌少-骨质疏松症中的调节作用

临床和基础研究均表明,通过灸法改善老年人的肌骨代谢可达到增加骨骼及骨骼肌质量,增强骨骼肌功能的目的｡徐道明等[6]对去势大鼠连续艾灸12周后,大鼠右侧股骨及腰椎的骨密度､骨矿含量明显升高,肌纤维及横纹肌细胞较模型组肌肉组织形态改善明显｡研究表明,雷火灸改善了原发性骨质疏松症伴低肌肉质量患者平衡功能,且降低了血清中肌肉生长抑制素､PINP､CTX-Ⅰ水平,PGC-1α水平升高,并认为血清肌肉代谢因子的变化可能与改善线粒体功能障碍､促进肌肉代谢有关,而血清骨代谢因子的降低可能与灸法改变体内高转换状态,进而影响骨代谢有关[7]｡

大量研究表明,灸法对肌肉骨骼产生有益影响,因此,笔者推测灸法通过肌骨代谢对OS产生积极影响的作用机制可能包括以下几个信号通路:Wnt/βcatenin､PI3K/AKT､RANK/RANKL/OPG,通路间相互影响,共同调控肌肉及骨骼,纠正肌骨代谢的异常状态｡Wnt蛋白及其介导的Wnt/β-catenin信号通路是肌骨串扰的关键因素,其是目前研究中最常见的与骨代谢相关的信号通路,对肌肉合成代谢也有积极影响｡该通路通过抑制成骨细胞前体细胞凋亡､诱导BMSCs成骨分化及肌源性干细胞(Musclestemcells,MuSCs)增殖分化等方式改善骨量与肌量｡激活Wnt通路可诱导下游成骨相关基因WISP1､RUNX2及骨钙素等基因转录,提高OPG表达水平,降低RANKL表达,恢复OPG/RANKL的平衡状态,减少破骨细胞的分化及骨吸收[36]｡Wnt3a/7a与细胞膜上的卷曲蛋白FZD7结合,Wnt信号通路活化,对MuSCs增殖分化成肌纤维有促进作用[37]｡HUANGJ等[38]实验证明,Wnt3a促进了C2C12成肌细胞的分化｡由此推测,灸法通过Wnt/β-catenin信号传递促进骨形成并刺激肌纤维肥大､骨量及肌量增加｡

灸法经PI3K/AKT信号通路能有效调控肌骨代谢｡IGF-1作为肌肉分泌因子刺激PI3K/AKT通路对肌肉及骨骼均有影响｡临床研究证明,灸法干预POP患者后,IGF-1因子水平分泌显著提高,促进骨细胞的成骨分化,并通过刺激软骨基质形成提高成骨细胞ALP活性,利于骨代谢[20]｡SASAKOT等[39]实验表明,敲除骨骼肌Akt1/2激酶,影响IGF1信号联级,可以诱导肌少-骨质疏松症发生｡此外,桑继亮等[40]用壮骨止痛胶囊干预肌少-骨质疏松症的结果表明,PI3K/AKT通路可作为中药改善OS的分子作用机制参与疾病的治疗｡因此,PI3K/AKT通路既是疾病发生机制,也可能是治疗该病的基本代谢途径之一,灸法激活该通路延缓OS的发展或可成为进一步探索方向｡

RANK/RANKL/OPG信号通路激活既能介导骨代谢水平,也介导肌肉代谢异常引起的骨骼肌萎缩｡BONNETN等[41]研究表明,RANK/RANKL/OPG信号通路调节肌肉葡萄糖稳态,OPG表达增加影响肌肉体积及力量,上调胰岛素受体活性,强化肌肉对葡萄糖的摄取能力,RANKL的过度表达降低肌肉的质量和力量｡当前,灸法对RANK/RANKL/OPG信号通路调节的研究较为普遍,通过增加OPGmRNA的表达,降低RANKLmRNA的翻译水平,进而影响下游的NF-kB信号通路,系统发挥延缓骨密度减少及肌肉萎缩的重要作用｡

灸法诱发的物理刺激与化学因子分泌能够通过调控Wnt/β-catenin､PI3K/AKT､OPG/RANK/RANKL等信号通路中关键信号分子的磷酸化过程及靶基因的转录,影响下游成骨或成肌相关因子､肌骨代谢标志物表达,进而在促进BMSCs成骨分化与MuSCs成肌细胞纤维分化､成骨细胞增殖分化,改善肌骨组织形态结构等方面,对OS的发展产生有利影响,发挥防治疾病的作用｡

5、结语

OS作为一种合并症,目前的临床研究主要集中于肌生成抑制蛋白抗体､选择性雌激素受体调节剂等药物改善肌肉及骨骼的质量及功能,缺乏大量的临床数据支持,且具有较多不良反应[42]｡中医药内治法通过补肾健脾活血方､壮骨方､金天阁等中药复方防治OS[43-45],有一定疗效,但长期口服中药依从性较差｡灸法又称“火焫”,利用中药燃烧时产生的热量配合特定部位,开腠理､调阴阳,对人体有扶阳固脱､温通经脉､行气止痛的功效｡灸法治疗肌少症与骨质疏松症及骨质疏松症伴低肌肉质量患者疗效明确,对骨骼肌及骨组织代谢具有正向作用,可促进骨密度及肌肉纤维提升,因此,灸法可能是通过调节肌骨代谢实现治疗OS的目的｡灸法对肌骨微环境及四肢运动功能状态产生较为积极的影响,但从现有研究状况看,灸法调控骨代谢及肌肉代谢的相关信号通路还需深入探索｡今后,应深化灸法干预肌少骨-质疏松症的机制研究,探索出兼具安全性及有效性的防治OS策略｡

参考文献:

[3]中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会.原发性骨质疏松症诊疗指南(2022)[J].中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志,2022,15(6):573-611.

[4]黄宏兴,史晓林,李盛华,等.肌少-骨质疏松症专家共识[J].中国骨质疏松杂志,2022,28(11):1561-1570.

[6]徐道明,刘静,朱璐,等.艾灸“肝俞”“肾俞”对骨质疏松大鼠肌肉骨骼的影响[J].针刺研究,2022,47(7):605-610.

[7]徐道明,刘静,张迪,等.雷火灸对原发性骨质疏松症伴低肌肉质量女性患者平衡功能和肌骨代谢的影响[J].中国针灸,2024,44(8):859-864

[10]徐帅,赵常红,徐道明,等.肌骨交互视阈下肌骨共减综合症的生物学机制及其运动干预研究进展[J].中国体育科技,2022,58(5):75-83.

[12]吴文辉,陶一鸣,刘欣媛,等.逆灸不同腧穴对骨质疏松症大鼠雌二醇､骨密度与骨微结构的影响[J].中华中医药杂志,2022,37(12):7365-7368.

[14]邢尚曼,郭超,宋冰,等.萸蓉壮骨膏调控后EZH2/Wnt3a/βcatenin通路促进绝经骨质疏松大鼠成骨分化[J].中国骨质疏松杂志,2024,30(6):818-823,894.

[15]姚长风,刘自兵,唐巍,等.艾灸对去卵巢骨质疏松症大鼠骨髓间充质干细胞Wnt/β-catenin信号通路的影响[J].安徽中医药大学学报,2020,39(2):54-58.

[16]姚长风,胡吴斌,胡玲,等.艾灸“关元”“三阴交”对去卵巢大鼠骨形态､代谢及骨髓间充质干细胞ERα的影响[J].中国针灸,2019,39(3):287-292.

[19]陈巧玲,白亦光,别俊,等.靶向抑制Akt对成骨细胞分化PI3K/Akt信号通路调控的研究[J].广西医科大学学报,2020,37(12):2123-2128.

[20]张勇,吴厚新,何正兵.雷火灸配合药物治疗原发性骨质疏松症的临床研究[J].上海针灸杂志,2020,39(7):909-913.

[21]张丰姣,毛雨,何丽,等.二甲双胍调控PI3K/Akt/mTOR通路减轻糖皮质激素诱导的成骨细胞凋亡[J].中国骨质疏松杂志,2021,27(9):1323-1328.

[22]孙文星,黄万新,刘传慧,等.黄芪多糖通过PI3K/AKT/mTOR促进激素性骨质疏松症大鼠成骨细胞增殖[J].中国骨质疏松杂志,2023,29(1):35-40.

[23]滕子忻,欧阳建江,陈煌,等.热敏灸对骨质疏松小鼠破骨细胞PI3K/AKT/mTOR通路的影响[J].中国骨质疏松杂志,2024,30(7):964-969.

[24]舒伟,刘建兵.热敏灸配合针灸､电针治疗原发性骨质疏松症的临床效果及对骨转换状态的影响观察[J].中国医学创新,2019,16(36):62-66.

基金资助:南京中医药大学自然科学基金(XZR2021006);南京市中医药科技专项(ZYYB202220);江苏省中医药管理局重点项目(ZD202313);

文章来源:韦理钰,刘静,李邗峻,等.基于肌骨代谢探讨灸法治疗肌少-骨质疏松症的作用机制[J].亚太传统医药,2025,21(03):204-208.