骨关节炎(osteoarthritis, OA)是一种以关节软骨进行性退变和骨质持续增生为特征的慢性关节退行性疾病，临床主要表现为关节疼痛和活动受限[1]。随着我国人口老龄化程度的不断加重，OA患者也越来越多，严重者可致残，这将导致社会医疗面临巨大负担。OA的发病机制复杂，目前尚未完全阐明，年龄、肥胖、代谢综合征、创伤、关节发育不良等均为致病因素[2]。研究证明，核因子-κB(nuclear factor-kappa B, NF-κB)信号通路参与该疾病的进展，机体各种影响因素激活NF-κB信号通路，通路激活后促进IL-6、TNF-α等炎症基因转录，调控细胞增殖和凋亡相关基因，加速此疾病的进展[3]。目前OA的治疗效果不尽人意，主要集中于非甾体抗炎药的镇痛消炎和关节腔注射等保守治疗为主，并不能从机制上进行相应的解决。而中药在治疗OA方面有着多途径、多靶点、不良反应轻微、治疗效果斐然等优势[4]。中医药能够通过调控NF-κB信号通路调节软骨氧化应激、炎症反应、细胞自噬与凋亡、软骨基质代谢等[5][6][7][8]。故本文对NF-κB通路调控OA的机制及中医药干预NF-κB通路治疗OA的研究进展做一综述，以期为OA的基础实验研究和临床诊断治疗提供新思路。

1、NF-κB信号通路概述

NF-κB是一种广泛存在于真核细胞内的多向性转录因子，参与人体多种生物学过程，调节多种细胞因子、生化因子、酶等基因的表[[9]。作为一种能与DNA结合的同源或异源二聚蛋白体，NF-κB由5种Rel转录因子家族蛋白组成，包括c-Rel、Rel A、Rel B、p50和p52,一般提及的也是细胞中最常见的NF-κB是指p65/p50二聚体[10]。IκB抑制剂的调节蛋白通过掩盖其核定位序列使NF-κB以非活性状态存在。

NF-κB信号通路包括经典信号通路和非经典信号通路。在经典信号通路中，当NF-κB信号通路受到缺氧、细菌病原体、细胞因子或机械应力等刺激时，IκB激酶激活，从而导致IκB蛋白磷酸化、泛素化，促使IκB蛋白被降解，NF-κB二聚体通过各种翻译后的修饰作用被进一步激活，并由细胞质转移到细胞核中[11]。在细胞核中，通过调控相关基因的表达介导细胞增殖、凋亡、氧化应激、炎症、血管生成和肿瘤转移等生物学进程[12][13]。在许多情况下，靶基因的NF-κB二聚体激活需要其他转录因子的帮助，包括STAT、AP1家族成员、p53、NRF2、IRFs等。此外，在NF-κB结合DNA区也发现了一些转录因子，如FOXM1、AP1、ZBTB7a、E2A、STAT1、IRF、ATF2、RPS3、E2F1、BCL6和KLF6[14]。但需要进一步实验验证这些因素是否参与NF-κB的转录。在非经典信号通路中，当机体收到肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor receptor, TNFR)家族配体如肿瘤坏死因子α、β、OX40L,CD40L等及其他激活因子刺激后，激活NF-κB诱导激酶(NF-κB including kinase, NIK),导致NIK磷酸化和激活IKKα,促进p100磷酸化合成降解为p52,在细胞质中p52与Rel B结合成二聚体后进入细胞核，调节相应靶基因，进而参与多种生物学反应[15]。

2、NF-κB信号通路参与OA的发病机制

2.1氧化应激

氧化应激是骨关节炎最重要、最普遍的机制之一。研究表明软骨的生长发育受到活性氧类(reactive oxygen species, ROS)的调控，正常情况下ROS有助于维持软骨稳态，ROS过量时机体处于氧化应激状态，从而导致相关炎症因子异常表达[16]。Nrf2是一种调节氧化与抗氧化应激的一种关键调节蛋白，当受到炎症因子或应激信号刺激时，Nrf2就会与Keap1分离并转移到细胞核中，然后与抗氧化反应原件(ARE)结合，激活血红素氧合酶1(HO-1)、NAD(P)H醌氧化还原酶-1(NQO1)等抗氧化剂，Nrf2和p65竞争细胞核中的转录共激活因子p300[17]。因此，Nrf2激活上调HO-1表达有助于抑制p65核易位，从而抑制NF-κB通路激活并减少炎症。然而，p65亦可以通过对转录共激活剂CREB结合蛋白-p300复合物的竞争性结合来抑制Nrf2的表达[18],p65还可以促进HDAC3与MafK的结合，从而防止与Nrf2形成异二聚体，降低ARE相关基因的表达[19]。因此，目前认为p65对Nrf2活性具有双重调节作用。这表明NF-κB信号通路可以双向介导氧化应激参与OA的进展。

2.2炎症反应

炎症因子作为OA的重要标志物，在OA的发病机制中起着重要作用[20]。细胞因子和机械应力可刺激NF-κB信号通路激活，p65/p50二聚体由细胞质转入细胞核，在细胞核中，与促炎因子等目的基因结合，进而促进TNF-α、IL-6、IL-1β等炎性基因的转录表达[21]。IL-1β、IL-6可以刺激致痛因子NO、iNOS和PGE2的产生[5],造成关节疼痛反应。因NF-κB通路激活而产生的TNF-α、IL-6、IL-1β等炎性因子，可诱导基质金属蛋白酶(MMPS)及聚蛋白多糖酶(ADAMTS)的产生，进而对构成软骨细胞外基质主要结构的Ⅱ型胶原蛋白(typeⅡcollagen, ColⅡ)和蛋白聚糖裂解，导致软骨裂解退变[22]。Hroki等[23]证实在LPS诱导的炎性软骨细胞中，NF-κB通路被激活，通过TRL4/NF-κB级联信号促进IL-6、iNOS等炎性因子水平升高和MMP-3、MMP-13等基质降解酶表达增加，软骨损害加重。这表明NF-κB信号通路通过炎症反应来加重OA病情。

2.3细胞凋亡

凋亡是基因控制自主有序死亡，可以去除分化的软骨，而坏死性凋亡是一种病理性死亡形式，导致细胞膜破裂，释放炎性因子，触发强烈的炎性反应，对周围组织产生有害的影响[24]。软骨细胞分泌构成软骨主要成分的细胞外基质，因此在OA发病过程中，软骨细胞凋亡异常激活是造成软骨退行性改变的重要因素。SIRT1是一种NAD依赖性的III类脱乙酰酶，主要存在于细胞核中[25],参与细胞生长代谢与凋亡，SIRT1介导FoxO1乙酰化，促进FoxO1磷酸化使其活性降低，裂解Caspase-3蛋白，发挥抑制凋亡作用[26][27]。Sirt1能够使NF-κB的p65亚基脱乙酰，触发NF-κB从细胞核到细胞质的转运，从而抑制其转录活性[28]。然而，Sirt1和NF-κB之间相互作用并不是单向的，NF-κB可以通过增强miR-34a的表达和促进ROS和NO自由基的产生来抑制Sirt1的水平[29]。故NF-κB信号通路调控细胞凋亡。Li等[30]研究证实了NF-κB通路的活化显著促进软骨细胞凋亡。

2.4细胞自噬

自噬是在应激条件下细胞自我分解代谢过程，可防止细胞损伤并在能量或营养不足的情况下保证正常健康的细胞存活，对各种细胞毒性作出反应，并调控细胞的生长分化[31]。mTOR在自噬过程中起着重要的调节作用，不仅抑制自噬起始激酶ATG1,还阻断自噬关键诱导物Unc-51样激酶1的激活，抑制自噬的发生[4]。LC3位于前体和自噬体中，是自噬的标记蛋白，自噬启动后，Beclin/ LC3/ P62轴贯穿了自噬小体的形成、延长和成熟。TNF-α作为NF-κB信号通路下游炎性因子，可以促进ATG7和Beclin等自噬相关蛋白的表达及LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ转化[32],调节细胞自噬。刘志刚等[33]报道抑制NF-κB信号通路可以促进骨关节炎软骨细胞的增殖和自噬，延缓骨关节炎的进展。可见，NF-κB可以通过参与自噬来影响骨关节炎的进展。

2.5细胞外基质降解

OA软骨基质损伤是导致骨关节炎加重进展的又一重要因素，OA患者长期处于炎性环境中，使得软骨组织软骨主要成分Ⅱ型胶原蛋白和蛋白聚糖裂解，继而造成软骨退变。NF-κB信号通路在骨关节炎中发挥重要作用，其磷酸化、泛素化后可导致IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性因子水平升高，刺激滑膜细胞分泌PGE2,引起MMPS及ADAMTS的生成增多，进而导致细胞外基质Col-Ⅱ和蛋白聚糖裂解[34]。MMP-3、MMP-1是MMPs家族成员，MMP-1可以同时降解Ⅰ型胶原、Ⅱ型胶原、Ⅲ型胶原，MMP-3除可以同时降解Ⅳ型胶原外，还可以软骨基质其他成分如蛋白聚糖、糖蛋白及明胶等[35]。实验发现激活NF-κB通路可促进MMP-3的合成从而使胶原纤维增变薄，分解胶原成分并使胶原排列松散，引起软骨基质降解和软骨细胞退行性改变[36]。桑平等[37]亦证实抑制NF-κB通路可以有效降低IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性因子和MMP-1、MMP-3水平，从而抑制软骨基质降解。这表明NF-κB通路可以调节基质降解酶生成，进而调节软骨细胞外基质的降解。

图1 NF-κB信号通路在OA的发病机制  

3、中医对OA的认识

祖国医学认为OA属于“骨痹”“痹症”“骨萎”等范畴，核心病机为肝肾亏虚，经脉瘀滞。《内经》有云，故骨痹不已，复感于邪，内会于肾，这解释骨痹多由外邪侵袭于肾导致。《张氏医通》认为“膝为筋之府，膝痛无不有因肝肾虚者，虚则风寒湿三气袭之”;巢元方《诸病源候论》中认为汗出入水亦可导致骨痹，故一致认为骨关节炎多由外邪入体，正虚不抗导致。《医林改错》提出“痹有瘀血”,《内经》云：“老者之气血衰其肌肉枯，气道涩。”可见骨关节炎发病与瘀血相关。窦继元等[38]认为素体亏虚，风寒湿三邪入侵，合而为痹，治疗以通阳散寒，祛风除湿为要。陈卫衡等[39]学者将左归丸与右归丸纳入膝骨关节炎中医诊疗指南(2020年版),认为其治疗应该扶助正气，补益虚损，滋补肝肾。张晓峰、徐西林等[40]认为骨关节炎的根本原因在于气血不足累及筋骨关节，气血运行不畅致瘀血内生，阻滞经络，故发而为痹，虚为其病因，瘀为其本，治疗以活血化瘀为要。可见OA临床治疗治疗以扶正驱邪为基本原则，治以补益肝肾、散寒除湿、化瘀通络。药物以补益药为主，佐以除湿、化瘀等药。

研究报道中药单体、复方可以通过调节炎症和干预软骨细胞代谢，对治疗OA具有明显优势。因此，深入研究中药分子机制和药理作用将促进OA临床诊疗的发展。

4、中药调控NF-κB信号通路治疗骨关节炎

4.1中药单体

中药单体是从中药中提取的活性成分，是中药发挥功效的物质基础，从研究报道分析可知，调控NF-κB信号通路治疗OA的中药单体主要为蒽醌类、萜苷类、黄酮类、多酚类等化合物，其中以黄酮类、萜类居多。主要机制是通过抑制NF-κB通路，使Nrf2、HO-1、Sirt1、LC3-Ⅱ、Ⅱ型胶原蛋白和蛋白聚糖上升，SOD和MDA、IL-1β、IL-6、NO、iNOS、FoxO1、Caspase-3、Beclin、LC3-Ⅰ、MMPs下降，从而促进软骨细胞自噬，抑制其凋亡，减轻滑膜软骨氧化应激和炎症反应带来的软骨细胞损伤和软骨基质降解，发挥治疗OA的作用。杜仲具有补肝肾、强筋骨、安胎的作用，《本经》中记载“主腰脊痛，补中精气，坚筋骨，”认为杜仲有补肝肾，强筋骨，治骨痹的功效。杜仲多糖是杜仲主要活性成分，李宁博等[41]发现炎性软骨细胞给予杜仲多糖预处理后NF-κB通路被抑制，细胞活力增强，凋亡减少，TNF-α、NO、IL-6等炎性因子水平下降，基质降解酶MMP-13、TIMP-1水平降低，提示杜仲多糖可通过抑制NF-κB信号通路治疗OA。《中华本草》记载丹参具有活血化瘀、凉血消痈、通经止痛、清心除烦的功效，主妇女月经不调、痛经、经闭；产后瘀滞腹痛；心腹疼痛；癥瘕积聚；热痹肿痛，跌打损伤等。张金锋等[42]给OA模型大鼠腹腔注射不同浓度丹参酮ⅡA后，发现NF-κBp65核转位被抑制，组织和血清IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性因子水平降低，Ⅱ型胶原蛋白表达水平上升。可见丹参酮ⅡA可以通过抑制NF-κB通路活性降低炎性反应，避免胶原蛋白降解。中药活性成分提取物具体作用机制见表1。

表1中药活性成分提取物调控NF-κB信号通路治疗OA

4.2中药复方

近年研究发现中药复方在治疗OA方面亦发挥着重要作用。从现有的研究报道来看，中药复方以NF-κB通路为靶点的研究多以基础研究为主，临床研究较少。经总结分析发现，中药复方以补益肝肾、活血化瘀、祛风通络为主，多种药物协作以NF-κB为靶点，抑制ROS、MDA、Bax、Caspase-3、IL-1β、TNF-α等的表达，促进Nrf2、Sirt1、LC3-Ⅱ、Ⅱ型胶原蛋白等的表达，抑制软骨细胞自噬、凋亡，减轻氧化应激、炎症反应以及带来的软骨细胞外基质损伤，从而改善OA。钱佳佳等[49]用温经通络汤灌胃治疗骨关节炎模型大鼠4周后，检测发现与模型组相比，给药组p65、IL-6、TNF-α、PGE2、MMP-13表达降低，IKBα、Col-Ⅱ表达增多，提示温经通络方可以通过抑制NF-κB通路活化降低炎性水平，从而降低基质金属蛋白酶水平，减少软骨降解。金连峰等[50][51]分别以左归丸、右归丸灌胃给药OA模型大鼠，4周后取材，与模型组相比，给药组WB和RT-PCR检测发现TRL4、MyD88、IKK、NF-κBp65的mRNA和蛋白表达水平显著降低，ELISA检测发现IL-1β、TNF-α水平显著降低，表明左归丸和右归丸可以通过抑制TRL4/MyD88/NF-κB通路的激活来降低炎性因子水平，保护骨关节。中药复方治疗骨关节炎的具体作用机制见表2。

表2中药复方调控NF-κB信号通路治疗OA

5、总结与展望

近年在针对OA的报道中，NF-κB参与疾病及其作用机制是OA的主要研究方向，作为调节炎症、细胞凋亡的主要通路，其激活后通过调节IL-1β、IL-6、TNF-α、Sirt1、Casepase-3等细胞因子水平，能够抑制关节内的炎症、氧化应激、自噬与凋亡等。目前，中药单体及复方通过NF -κB通路治疗OA的研究取得较大进展。分析总结发现其中使用较多的中药为鹿角胶、骨碎补、牛膝、当归、地黄、白术、桂枝、茯苓、附子、细辛等，这些在治疗骨关节炎中有较好的疗效和远景，给OA的基础研究总结了理论基础及发展方向，为临床治疗OA提供了用药建议。

中医药治疗骨关节炎的临床疗效已得到验证和认可。目前，在相关报道中除了中药单体与中药复方外，中药联合其他治疗方式应用是一大趋势，且疗效优于单一用药。然而，基于NF-κB信号通路对骨关节炎的治疗作用仍处于初期研究阶段，目前多局限于细胞和动物实验的基础研究，临床研究较少。故开展更深入的基础研究和高质量的临床研究是未来的研究方向，更加深入地探讨中药调控NF-κB信号通路及与其他信号通路之间的偶联机制，探讨中药对OA的具体作用机制及机制之间的相互关联和相互作用将有助于积累循证医学数据，为制订临床治疗方案提供依据。

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基金资助:国家自然科学基金(81774343);全国名老中医专家传承工作室(2021-2024); 2023年黑龙江中医药管理局中医药科研项目(ZHY2023-045);中央支持地方高校改革发展资金人才培养项目(2019年项目);

文章来源:刘江燕,张晓峰,徐西林,等.中医药通过NF-κB信号通路治疗骨关节炎的研究进展[J].中国骨质疏松杂志,2024,30(05):725-731.