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本综述聚焦骨质疏松治疗难题，指出现有西药虽有效但副作用显著。天然中药产品因多靶点、高安全性等优势备受关注，其通过调控 Wnt/β-catenin 等通路，影响成骨细胞、破骨细胞功能，改善骨代谢，为骨质疏松治疗和新药研发提供理论依据。
骨质疏松是一种以骨量减少、骨微结构破坏、骨强度降低和易骨折为特征的全身性代谢性退行性骨病。在中国，其防治面临高患病率但低知晓率、诊断率和治疗率的挑战。目前治疗以骨吸收抑制剂和骨形成促进剂为主，传统药物虽能缓解症状、降低骨折风险，但常伴有肌肉骨骼、过敏和消化等副作用。
天然中药产品因其多靶点、高安全性、有效性和低成本等特点，近年来在骨质疏松的防治中得到广泛应用，并逐渐得到国内外专家的认可。本综述总结了天然中药产品在防治骨质疏松方面的最新研究进展，为新药开发和骨质疏松管理的改善提供了理论和实验依据。
成骨细胞与骨质疏松
成骨细胞来源于间充质干细胞（MSCs），其分化和增殖的抑制在骨质疏松的发展中起关键作用。正常情况下，成骨细胞的分化和增殖维持着体内骨的数量和质量，当这些过程受阻时，会导致骨丢失和骨微结构改变，最终促进骨质疏松的进展。以下是天然中药产品通过各种分子机制和信号通路对成骨细胞功能的影响：
- 减少氧化应激：氧化应激是指体内氧化系统与抗氧化系统失衡，导致活性氧（ROS）等氧化物过度产生，造成组织细胞损伤。具有抗氧化作用的谷胱甘肽（GSH）可以防止 ROS 引起的细胞损伤，还能增强 I 型胶原 α1（COL1A1）、骨钙素（OC）和碱性磷酸酶（ALP）的表达，同时抑制 ROS / 核因子 κB（NF-κB）信号通路，从而促进成骨细胞分化，抑制核因子 κB 受体活化因子配体（RANKL）介导的破骨细胞生成，维持骨重塑平衡。因此，通过增强超氧化物歧化酶（SOD）和 GSH 等抗氧化酶的活性，可以减轻氧化应激损伤引起的成骨细胞损伤和骨破坏。
- ** Runt 相关转录因子 2（Runx2）**：Runx2 功能多样，通过调节成骨细胞的分化、发育和生长因子表达，在维持骨质疏松中骨代谢平衡方面发挥重要作用。它能上调成骨细胞相关基因如 COL1A1、ALP、骨唾液蛋白（BSP）、骨钙素（BGLAP）和 OC 等的表达，还能诱导 osterix（Osx，又称 Sp7）和 Wnt 信号通路的表达，影响成骨细胞分化和软骨细胞成熟，最终促进骨形成。
- Wnt 相关信号通路：Wnt 信号通路通过多条分子通路影响骨变量，进而影响骨质疏松进程。Wnt/LRP5/β-catenin 通路是经典的骨代谢调节通路，当 Wnt 通路激活时，其与 LRP5/6 和 Frizzled 受体结合形成复合物，刺激细胞质转录调节因子 β-catenin 进入细胞核，与 Lef1/Tcf 家族核蛋白成员结合，激活下游靶因子如 Runx2、C-myc 等的转录表达，促进 MSCs 和软骨细胞分泌 COL-I 和 OC，使其分化为成骨细胞，发挥抗骨质疏松作用。
- 转化生长因子 β（TGF-β）相关信号通路：TGF-β 通过调节成骨相关基因和将成骨细胞募集到骨表面，在促进成骨细胞分化、骨形成和骨修复中起关键作用。Smad 家族蛋白是直接参与 TGF-β 信号传导的细胞内信号蛋白，骨形态发生蛋白（BMP）是 TGF-β 超家族的成员，对肢体发育和软骨生长至关重要，BMP2 是一种具有骨和软骨形成诱导作用的强效生长因子。BMP/Smads 是调节骨代谢的经典通路，主要通过 BMP2 激活 Smad-1、5、8，诱导下游成骨细胞特异性转录因子（Osx）的表达，调节成骨细胞的分化和成熟。
- 沉默信息调节因子 1（SIRT1）/ 叉头盒 O1（FoxO1）相关信号通路：SIRT1 是帮助细胞抵御氧化应激的关键因子，在维持骨形成和骨吸收的平衡中起重要作用。FoxO 是一类转录因子，包含 FoxO1、FoxO3、FoxO4 和 FoxO6 四个成员，其中 FoxO1 在骨中广泛表达，通过 SIRT1 的去乙酰化作用发挥作用。SIRT1 可以通过刺激 β-catenin、FoxO1 和 Runx2 蛋白的活性来促进成骨细胞分化，并通过抑制 NF-κB 信号通路和促进 FoxO 蛋白的表达来抑制破骨细胞。
- Kelch 样 ECH 相关蛋白 1（Keap1）/ 核因子红细胞 2 相关因子 2（Nrf2）/ 抗氧化反应元件（ARE）相关信号通路：Keap1/Nrf2/ARE 信号通路是对抗氧化应激的重要防御机制。在成骨细胞中，Nrf2 激活成骨细胞特异性基因如 Dmp1、Mep 和 Sost，同时抑制破骨细胞表达，这对维持骨膜稳态至关重要。有报道称，该信号通路的激活可防止骨质疏松中的骨丢失。
- 抑制凋亡：凋亡是一种由 Bcl-2 家族和 caspase 家族控制的主动且高度有序的细胞死亡方式，caspase 家族酶（尤其是 caspase-3）是凋亡发生的关键标志物。线粒体是凋亡的关键调节因子，其释放细胞色素 c（Cytc），激活下游因子如 caspase-9 和 caspase-3，引发一系列级联反应，导致凋亡。成骨细胞凋亡由 caspase 级联反应调控，与线粒体凋亡通路的过度激活密切相关。
- 磷脂酰肌醇 3 激酶 / 蛋白激酶 B（PI3K/Akt）相关信号通路：PI3K/Akt 是调节体内细胞增殖、代谢和凋亡的经典关键信号通路，常影响促凋亡蛋白如 Bad、雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、NF-κB、caspase 和糖原合成酶激酶 3β（GSK3β）等参与软骨细胞凋亡、自噬和炎症的通路。蛋白激酶 B 是 PI3K 的下游靶点，可通过将 FoxOs 维持在细胞质中或与 BMP2 共同作用来影响成骨细胞的存活和分化。
- 血管内皮生长因子（VEGF）相关信号通路：VEGF 既是主要的血管生成因子，也是成骨生长因子之一，对维持骨骼结构和促进骨形成有重要贡献。缺氧诱导因子 1α（HIF-1α）是调节细胞内氧稳态的核心转录因子，也是激活 VEGF 转录以促进成骨细胞血管生成和成骨的关键因子，其过表达促进骨血管化和成骨。血管生成素样蛋白 4（ANGPTL4）是 HIF-1α 的主要下游靶基因，可增强成骨细胞的增殖和分化。
- AMP 激活的蛋白激酶（AMPK）相关信号通路：AMPK 在调节细胞能量代谢稳态中起关键作用，在骨组织和细胞中也有存在，其中 AMPKα1 亚基是主要的催化亚型。AMPK 的激活促进 BMP2、内皮型一氧化氮合酶（eNOS）和 OC 的表达以及成骨细胞分化，同时减少成骨细胞 RANKL 的表达并抑制破骨细胞生成。AMPK/mTOR 是经典的自噬信号通路，其中 AMPK 负调节 mTOR 以促进自噬，该过程涉及增加自噬相关蛋白 LC3-II/I 和 Beclin1 的表达，同时降低 p62 水平，在诱导成骨细胞分化和矿化中起关键作用。
破骨细胞与骨质疏松
破骨细胞是骨组织中负责骨吸收的多核细胞，在正常情况下，破骨细胞吸收的骨量与成骨细胞形成的骨量相等。然而，在更年期和衰老过程中，骨吸收程度大于骨形成，骨表面破骨细胞数量异常增加，活性异常增强，发生过度骨吸收，导致骨质疏松的发生。大多数影响破骨细胞增殖、分化和功能的信号、激素和转录因子由 RANKL 及其下游受体骨保护素（OPG）和 RANK 共同调节。OPG/RANK/RANKL 信号通路是调节破骨细胞功能的重要信号通路：RANKL 是破骨细胞生成的关键配体，主要在破骨细胞前体中表达；RANK 是 RANKL 的受体；OPG 是 RANKL 的诱饵受体，通过阻断 RANK 与 RANKL 的结合来抑制破骨细胞生成，防止骨过度吸收，维持骨代谢平衡。现有研究已确定肿瘤坏死因子受体相关因子 6（TRAF6）是激活 RANKL/RANK 信号通路的关键因子，当 RANKL 与受体 RANK 结合并募集 TRAF6 时，会促进破骨细胞关键蛋白的激活和活化 T 细胞核因子 1 基因（NFATc1）和 c-Fos 的表达，诱导下游 NF-κB 和 PI3K/AKT 通路的激活，促进破骨细胞分化。以下是天然中药产品对破骨细胞介导的骨质疏松的作用及机制：
- 核因子 κB（NF-κB）相关信号通路：NF-κB 是哺乳动物细胞中的一种转录因子，通常以 p65 和 p50 形成的同源 / 异源二聚体形式存在。在正常情况下，细胞质中的 NF-κB p65 与抑制蛋白 IκBα 结合形成三聚体复合物，使其处于失活状态。当受到外部病理因素刺激时，IκB 激酶被激活，三聚体复合物解离，从而激活 NF-κB p65，通过上调 NOD 样受体热蛋白结构域相关蛋白 3（NLRP3）炎症小泡反应来增强骨吸收。有研究表明，ROS 可以激活 NF-κB 参与机体的氧化应激反应，而 SIRT1 的激活则抑制 NF-κB 信号传导，减轻氧化损伤和炎症反应。
- 丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）相关信号通路：MAPK 是丝氨酸 - 苏氨酸蛋白激酶家族的成员，包括 ERK、p38 和 JNK 三个亚组。MAPK 级联反应通过 p38、ERK1/2 和 JNK 的磷酸化激活，调节炎症和免疫反应，并促进破骨细胞生成和活性。研究表明，MAPK 信号传导与 NF-κB 激活有关，控制炎症反应和氧化应激。抑制 ROS/MAPKs/NF-κB/NLRP3 的激活已被观察到可减轻破骨细胞增殖和骨吸收能力。
- 铁死亡：铁死亡是一种铁依赖的非凋亡性细胞死亡形式，其特征是细胞内铁离子积累、ROS 水平升高和谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）表达下调。氧化应激和脂质过氧化是铁死亡的关键特征，系统 Xc?/GSH/GPX4 轴在消除脂质过氧化中起关键作用。系统 Xc?是由 SLC3A2 和 SLC7A11 组成的转运蛋白，促进 GSH 的合成。SLC7A11 表达降低导致细胞内 GSH 水平降低，ROS 积累增加，GPX 活性降低（GPX4 是铁死亡的关键介质），最终导致脂质过氧化物的积累，引发铁死亡。此外，过量的铁和 ROS 水平会损害成骨细胞功能，削弱骨形成并促进破骨细胞分化，因此，靶向铁死亡可能为骨质疏松的治疗提供新方法。
- Wnt 相关信号通路：骨髓腔中的成骨细胞和脂肪细胞均来源于 MSCs，它们的分化过程呈负相关。成骨细胞数量和活性的减少通常伴随着脂肪细胞的增加，这被称为脂肪细胞过剩假说，这种转变可导致成骨细胞凋亡，促进骨质疏松的发展。脂肪组织现在被认为是一种免疫器官，脂肪生成由一系列关键调节因子启动，包括过氧化物酶体增殖物激活受体 γ（PPARγ）和 CCAAT / 增强子结合蛋白（C/EBP）α，以及由各种信号通路介导，如 Wnt、MAPK 和胰岛素样生长因子 - 1 等。Wnt/β-catenin 通路的激活可下调 PPARγ 和 C/EBPs，抑制脂肪生成。
- Notch1 相关信号通路：Notch 信号通路在调节各种生理和病理过程（包括细胞分化、增殖和凋亡）中至关重要。Notch1 信号通常阻碍软骨细胞的增殖和分化，影响骨的形成和发育，此外，Notch 通路还通过控制成骨细胞和破骨细胞的活动来影响骨重塑。过氧化物还原酶（PRDXs）是抗氧化酶系统的一部分，通过清除 H?O?来对抗 ROS 引起的细胞毒性，发挥抗氧化作用。
结论
天然中药产品已被证明可减轻氧化损伤、凋亡和炎症反应，促进成骨细胞增殖、分化和矿化，并抑制破骨细胞分化、活性和骨吸收，通过调节相关信号通路及通路间的相互作用改善骨代谢。此外，这些产品可增加骨密度（BMD）、骨强度和生物力学性能，并有助于减轻骨微结构损伤，在抗骨吸收、促进骨形成和减轻骨质疏松引起的骨损伤方面发挥作用。
尽管有这些有希望的发现，但许多天然化合物在当前临床实践中存在潜在局限性，大多数研究是在实验室环境或动物模型中进行的，缺乏大规模临床试验来验证其在人类群体中的有效性和安全性。正如现代管理方法的最新证据所强调的，需要更大规模、方法严谨的临床研究来确定最佳剂量、长期安全性以及与标准骨质疏松治疗的比较效果。
此外，应强调的是，骨质疏松及相关骨折的管理是多因素过程的结果，通常需要个性化和多学科的方法。正如 Capozzi 等人和 Al Taha 等人所证明的，涉及多个专业的协调护理可以显著改善骨质疏松性骨折患者的预后。骨代谢的复杂性和患者因素（如年龄、性别、合并症和遗传背景）的可变性需要个性化的治疗策略。
总之，尽管天然中药产品为传统骨质疏松治疗提供了有希望的替代或补充，但它们融入主流临床实践将取决于通过严格研究的进一步验证，以及在多学科治疗框架内仔细考虑个体患者因素。未来的研究应侧重于确定最有效的化合物，优化其配方，并确定它们在综合骨质疏松管理策略中的作用。
