综述：香豆素类化合物在肌肉骨骼健康中的应用：一项系统综述

《Frontiers in Nutrition》：Coumarins in musculoskeletal health: a systematic review

　　

肌肉骨骼疾病涵盖一系列病理表现，如骨质疏松症（osteoporosis）、类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis）、骨关节炎（osteoarthritis）和骨肉瘤（osteosarcoma），其特征为骨量、滑膜组织和软骨的退行性改变及异常增生。近年来，植物源性化合物在改善骨骼和肌肉衰老方面展现出令人瞩目的潜力。香豆素类化合物（Coumarins）作为天然存在的植物化学物质，表现出多种药理特性，包括抗炎、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤和免疫调节活性。本项综合系统综述系统地阐明了香豆素及其衍生物主要通过调控炎症和氧化介质来赋予对肌肉骨骼疾病的保护作用。这些化合物靶向关键信号通路，如NF-κB、MAPKs、Wnt/β-catenin、Sirt1和PI3K/AKT，以增强骨矿物质密度、减轻软骨退化、抑制滑膜血管翳形成以及阻碍肉瘤细胞迁移。尽管具有治疗前景，但香豆素的临床转化仍需进一步研究。它们在调节骨代谢稳态和免疫反应方面的双重能力，结合在肌肉骨骼病理生理学中的表观遗传相互作用，为延缓疾病进展和推进新型治疗干预措施提供了宝贵的视角。

1 引言

肌肉骨骼疾病是一类损害人体形态、骨骼运动和肌肉功能的全身性疾病，源于系统性退变过程和慢性炎症进展。骨骼肌肉系统包含关节、肌腱、韧带和滑膜等组成部分。衰老和外伤是导致骨量减少、软骨损伤、关节组织退行性改变、肌力下降及骨折愈合延迟的重要因素。尽管由于这些疾病（如骨质疏松症、类风湿性关节炎、骨关节炎和骨肉瘤）的慢性性质常被患者忽视，但它们会逐渐累积，导致永久性功能损伤和生活质量显著下降。随着全球人口老龄化加速，肌肉骨骼疾病的发病率正在上升，目前影响全球约17亿人。这些疾病不仅引起关节僵硬、肿胀和活动受限，还增加了其他慢性疾病的风险，使肌肉骨骼疾病成为全球非传染性疾病的第三大原因。除了对个体健康的影响，肌肉骨骼疾病还对医疗成本和社会生产力造成巨大压力。传统的治疗方法——如运动疗法、非甾体抗炎药（NSAIDs）、激素补充和激光疗法——在缓解疼痛方面取得了渐进式进展，而重症病例仍需手术干预。然而，长期使用这些方法存在肝肾毒性和胃肠道溃疡的风险，且手术可能导致不同程度的术后组织损伤。因此，开发更安全、更有效的肌肉骨骼疾病治疗策略值得进一步探索。

数千年来，天然草药一直是生物活性植物化合物的不可或缺来源，并在包括神经、免疫和内分泌疾病在内的多种退行性疾病的管理中发挥了重要作用。科学技术的进步进一步推动了创新草药制剂的开发和从这些植物中提取高价值代谢物。植物源代谢物的一个独特优势在于其良好的安全性特征，即毒性较低、副作用较少。它们发挥多方面的功能，包括抗炎、抗氧化、抗衰老以及调节代谢稳态，从而提高患者的依从性和生物相容性。香豆素类化合物是一类源自苯丙烷途径的次生代谢产物，存在于超过30个植物科中，如豆科、菊科、伞形科、芸香科、桑科和唇形科。香豆素表现出广泛的药理活性——例如抗炎、镇痛、抗菌、抗氧化、免疫调节、抗肿瘤、抗糖尿病、抗凝血和心脏保护作用——并广泛分布于富含多酚的植物中，包括当归、大豆、洋甘菊、茴香和柑橘类水果。由于其广泛的药理学潜力，天然香豆素如今在药物发现、保健和健康产业中展现出广阔的应用前景。因此，越来越多的研究关注于探索它们的药用价值。

2 方法

本系统综述遵循系统评价和荟萃分析首选报告项目指南和检查表进行。

2.1 检索策略

在Web of Science、PubMed和Embase数据库中进行了系统检索，查找2000年1月1日至2025年9月30日期间发表的关于香豆素治疗骨质疏松症、类风湿性关节炎、骨关节炎和骨肉瘤的体内和体外研究。详细检索策略见补充表S1。通过结合关键词和医学主题词，并使用布尔运算符“AND”或“OR”连接进行文献检索。

2.2 纳入标准

本研究纳入的报告为原创性或干预性研究，重点关注香豆素对肌肉骨骼健康的影响，并报告了与骨质疏松症、类风湿性关节炎、骨关节炎和骨肉瘤相关的结局。使用PICO框架筛选本系统综述的相关文献。纳入标准：研究涉及香豆素或香豆素样化合物的暴露；研究涉及包括骨质疏松症、类风湿性关节炎、骨关节炎和骨肉瘤在内的肌肉骨骼疾病；研究具有对照实验设计，即同时包含对照组和实验组；实验组接受不同剂量的香豆素或香豆素样化合物，而对照组可接受空白对照；比较涉及体内或体外研究；提供实验数据的原始研究，具有明确的实验方法、适当的干预措施、定义的比较对象和可靠的结果。详细纳入标准见补充表S2。

2.3 数据提取

所有从数据库检索到的记录均导入Zotero软件作为库。使用软件工具手动去除重复记录，随后再次确认。基于标题和摘要，两位评审员独立进行研究的合格性筛选和数据提取。随后进行全文审查，并将定量数据整理成表格。从纳入文章的全文提取数据并输入相应列。筛选的信息包括化合物来源、暴露成分、干预模型、给药途径、应用剂量、治疗效果、生物学靶点、药物毒性和研究局限性/未来方向。任何分歧均通过讨论或咨询第三位评审员解决。

2.4 偏倚风险评估

两位评审员分别使用改良版的OHAT动物研究偏倚风险工具和OHAT体外研究偏倚风险工具独立评估研究质量。作者之间的任何分歧通过讨论或由第三位评审员解决。评估每项纳入研究的不同领域，每个领域对应一个问题。完全符合某一领域且有直接证据表明低偏倚风险的记录为“明确低偏倚风险”。轻微偏离或有间接证据表明低风险的标记为“可能低偏倚风险”。关于相关偏倚风险的信息不明确或有间接证据表明高风险记为“可能高风险”。“明确高风险”用于有直接证据表明高偏倚风险实践的情况。总体研究评估采用三级质量分级体系。在此分级体系下，一级研究被认为是高质量文章，超过50%的标准被评为明确或可能低风险；二级研究为中等质量；三级文章为低质量，超过50%的标准被评为明确和/或可能高风险。

3 结果

3.1 研究选择

从三个数据库共识别出2160篇文章。因重复、为综述、病例报告或聚焦于其他研究主题而移除了1740篇文章。剩余的420篇文章通过标题和资格进行筛选，排除了156篇。获取了剩余264篇文章的全文手稿进行评估。其中，140篇全文手稿因文本内容不完整而被排除。最终，124篇文章被认为合格并纳入最终分析。

3.2 偏倚风险评估

使用OHAT偏倚风险工具对纳入研究进行了评估。大多数体外研究在选择偏倚、实施偏倚、损耗/排除偏倚、检测偏倚和报告偏倚方面表现出较低的偏倚风险。没有一项纳入的研究清楚地描述了盲法或分配隐藏。在大多数研究中，在评估暴露特征时未披露香豆素的纯度；也缺乏关于香豆素处理时间以及测试浓度或细胞模型处理浓度的信息。超过一半的纳入研究在处理条件上显示不一致，或未能披露部分或全部参数信息。所有纳入研究均被评为一级，基于超过50%的领域被分类为明确和/或可能低偏倚风险。

在动物研究中，大多数研究在实施偏倚、损耗/排除偏倚、检测偏倚和报告偏倚方面表现出较低的偏倚风险。没有研究报告分配隐藏或盲法评估。在随机化、暴露特征中的香豆素纯度以及受控饮食/膳食香豆素摄入量信息方面观察到报告不完整。没有研究被评为三级。

3.3 香豆素在肌肉骨骼系统中的临床应用

天然香豆素于1820年首次从豆科植物中分离得到，存在于种类繁多的天然物种中，具有特征性的芳香气味。迄今为止，已发现超过1300种香豆素物种。除了存在于植物的根、叶、果实和花中，香豆素还在细菌、真菌和海洋产品中被鉴定出来。根据结构特征，香豆素主要分为简单香豆素和复杂香豆素。复杂香豆素主要分为呋喃香豆素（线性和角型）、吡喃香豆素（线性、角型和稠合型）、取代香豆素和其他类型的香豆素。在糖基化作用下，香豆素通过清除氧自由基发挥强大的抗氧化能力。

鉴于其抗炎和抗衰老的药理作用，香豆素可能是对抗年龄相关性肌肉骨骼衰退的有前途的药物。各种香豆素化合物已被用于推进肌肉-骨骼-免疫相互作用的研究，例如尿石素A。Whitfield等人证明，每日服用1000 mg尿石素A改善了临床受试者骨骼肌中的线粒体功能，下调了CRP炎症反应，减轻了肌肉损伤，并增强了有氧运动能力。Zhao等人发现，经过8周的观察期，所有接受1克/天尿石素A的参与者在干预后及研究完成后一个月内均表现出良好的安全性和耐受性，同时骨骼肌蛋白分解标志物3-MH的水平降低。Singh等人还发现，每日500 mg尿石素A组显著下调了参与者血浆中酰基肉碱的水平，改善了脂肪酸氧化，并促进了糖原脱支酶AGL和肌磷酸化酶PYGM的水平，从而影响肌肉衰老和代谢。Liu等人报道，尽管服用尿石素A的参与者在6分钟步行距离或手部肌肉最大ATP产生方面没有显示出显著改善，但长期每日服用1000 mg尿石素A显著增强了老年人的骨骼肌特异性耐力，并改善了线粒体功能的代谢标志物。香豆素不仅关注肌肉/肌腱-有氧代谢中的退化和组织修复，还调节由免疫系统细胞谱系诱导的破骨细胞分化和骨骼退化。一项研究发现，香豆素通过破坏高血糖介导的AGE-RAGE相互作用，减轻了糖尿病成骨细胞和破骨细胞中受损的骨转换和重塑。这些发现逐步揭示了香豆素在肌肉骨骼退化研究和应用中的未来前景。

尽管香豆素已被证明具有多种营养和药理特性，但其合成有机化学提取和衍生物的需求仍在增加。香豆素的大多数商业应用是通过合成实现的，主要用于食品加工、香料生产和橡胶工业。在医学领域，香豆素及其衍生物已被用于体外实验、动物模型和人体研究，以实现其在治疗多种疾病中的生理药理学潜力。1954年，美国食品药品监督管理局因肉桂中提取的香豆素的肝毒性而禁止在食品中使用香豆素。由于肉桂香豆素的多种代谢益处，欧洲将香豆素的每日可耐受摄入量调整为0.1毫克/公斤/天，以防止肝毒性并确保临床安全性。然而，关于急性口服毒性的基础研究发现，七叶亭和柑橘来源的橙皮油素在高达125-2000毫克/公斤/天的半数致死剂量下也未导致死亡或临床毒性，即使在动物中得到验证。在临床研究中，替代香豆素可能会减轻其毒性作用，并且在某些情况下可能对人体产生积极影响。由于物种来源的差异，合成香豆素或与其他药物联合使用的香豆素在大多数患者中是安全且耐受性良好的，只有一小部分显示出轻度肝损伤的迹象。另一项现有的肝毒性风险评估发现，即使肉桂树皮香豆素摄入量超过了每日可耐受摄入量，香豆素诱导的肝功能异常变化发生率也很低，允许在临床实践中安全使用。因此，作为一种膳食营养补充剂，香豆素在合理的应用剂量下仍然是促进健康益处的候选物质。

3.4 香豆素在肌肉骨骼疾病中的作用

肌肉骨骼疾病，如骨质疏松症、类风湿性关节炎、骨关节炎和骨肉瘤，给全球医疗系统带来了重大挑战。随着香豆素管理这些疾病机制研究的不断扩展，它有望弥合新兴领域与既定治疗策略之间的差距。本综述系统地总结了当前香豆素在各种肌肉骨骼疾病中的研究和机制，强调了重要的发现以支持进一步的药理学研究和临床探索。

3.4.1 香豆素在骨质疏松症中的作用机制

3.4.1.1 骨质疏松症概述

骨质疏松症是一种进行性退行性骨骼代谢疾病，其特征是骨强度降低、骨矿物质密度下降和骨脆性增加，晚期常导致骨折。主要风险因素包括雌激素水平下降、遗传易感性、钙等营养素摄入不足以及长期用药导致的骨质流失。核心病理机制涉及破骨细胞介导的骨吸收与成骨细胞驱动的骨形成之间的失衡。骨代谢稳态的破坏激活了OPG/RANKL/RANK信号级联，促进破骨细胞活性，同时损害成骨细胞介导的骨再生，最终导致骨质流失和异常重塑。该病症大致分为原发性和继发性骨质疏松症。原发性骨质疏松症通常与年龄相关，而继发性骨质疏松症通常由过量饮酒或使用糖皮质激素等因素引起。为了对抗骨质流失，已建立了各种体内和体外骨质疏松症模型，包括卵巢切除术、衰老和类固醇诱导的系统，以促进开发更安全、更有效的针对骨质疏松症的靶向疗法。

3.4.1.2 香豆素对动物模型中骨质量的影响

骨微结构的破坏是骨质疏松症的一个显著特征，其恢复是评估药物疗效的关键标准。原发性骨质疏松症构成了骨质疏松症的主要组成部分，大多数绝经后女性患有原发性骨质疏松症，这种情况与雌激素缺乏密切相关。在使用卵巢切除术建立的原发性骨质疏松症动物模型中，香豆素在有效剂量范围内已被证明能增加骨密度和小梁骨量，同时减少骨质流失。在微结构层面，骨质疏松症可能反映在股骨的骨量和小梁微结构的显著变化上。尿石素A（一种来自坚果的香豆素衍生化合物）已被发现对衰老和年龄相关疾病有益。通过卵巢切除术建立骨质疏松症小鼠模型，并以不同剂量的尿石素A口服治疗。治疗后，小鼠的小梁厚度和小梁数量、骨体积分数和骨矿物质密度增加，小梁分离度降低。三维图像重建显示，尿石素A显著减少了股骨远端的小梁骨丢失，并且未观察到明显的副作用或对代谢器官的损伤。Pteryxin具有抑制骨质疏松症中破骨细胞活性和分化的潜力。在一项研究中，通过腹腔注射给予Pteryxin，增加了小鼠小梁骨的骨体积分数和小梁数量，并显著降低了小梁分离度。在显微CT观察下，从补骨脂中分离的新型化合物BX显著增加了卵巢切除小鼠的小梁数量。口服给药促进了小梁骨的生长和密度，显著增加了骨矿物质密度、骨体积分数、小梁厚度和小梁数量，同时抑制了小梁分离度水平。另一项研究表明，口服补骨脂素通过靶向抑制卵巢切除小鼠肝脏中的HSD17B2来提高雌激素水平，从而增加小梁骨和骨髓腔填充。异欧前胡素（一种呋喃香豆素）通过口服给药促进了卵巢切除小鼠的小梁骨形成，表现为骨矿物质密度、骨体积分数、小梁数量和ALP水平升高，小梁分离度降低。然而，异欧前胡素似乎并未显著影响小鼠的破骨细胞表面/骨表面，表明异欧前胡素不会干扰卵巢切除小鼠的破骨细胞生成。紫花前胡苷给药改善了卵巢切除小鼠的骨矿物质密度和骨微结构参数。Yamamoto和Takashima发现，新型4,6-取代香豆素衍生物在促进卵巢切除大鼠的皮质骨成骨中起重要作用。KY-054（一种新型4,6-取代香豆素）口服给药后，增加了干骺端和骨干的皮质骨体积和皮质骨矿物质含量，而不影响髓腔体积。Takashima等人发现，新型KY-054抑制了细胞周期蛋白依赖性激酶8活性，从而促进了大鼠的皮质骨体积和皮质骨矿物质含量水平。在这些衍生物中，2-氧代-4-[4-(四氢-2H-吡喃-4-基氧甲基)苯基]-2H-色烯-6-甲酰胺和2-氧代-4-[4-(四氢-2H-吡喃-4-基甲氧基)苯基]-2H-色烯-6-甲酰胺表现出最强的成骨活性。

Dharmendra等人证明，Dalbergin对卵巢切除小鼠给药后，显著增加了胫骨和腰椎小梁骨的骨体积分数和小梁数量，并促进BMP2表达以对抗骨质流失。Ham等人发现，在饮食中添加0.02%的甲氧沙林持续8周，上调了小鼠成骨细胞中Runx-2、OSX、OCN和ALP的表达，减轻了卵巢切除诱导的骨质流失和骨微结构恶化。口服佛手柑内酯改善了股骨的小梁骨微结构，并增加了小鼠RUNX2和OCN的表达水平。这些发现表明，在骨质疏松症的动物研究中，香豆素对小梁骨微结构的改善可能与成骨细胞中BMP2和RUNX2表达的调节有关。Wedelolactone通过腹腔注射给小鼠，增加了骨体积分数和小梁数量，并促进了新骨形成。佛手柑素增加了卵巢切除小鼠的骨体积分数、小梁数量、小梁厚度和骨矿物质密度水平，并抑制了小梁分离度以减轻骨质流失。Sashidhara等人发现，口服香豆素-二氢吡啶杂合物增加了卵巢切除小鼠的骨体积分数、小梁数量、SMI水平和OPG/RANKL比率，并抑制了破骨细胞活性以促进小梁骨微结构恢复。这些研究表明，香豆素可能通过调节OPG/RANKL分子机制，在原发性骨质疏松症动物模型中具有抑制破骨细胞分化、从而减轻骨吸收的潜力。

继发性骨质疏松症是由疾病、药物或营养缺乏导致骨骼脆弱而引发的，包括糖皮质激素、慢性肾病、糖尿病和营养不良等因素。一项关于继发性骨质疏松症的动物研究发现，口服异补骨脂素降低了糖皮质激素诱导的骨质疏松症小鼠骨组织中cGMP的水平，并增加了PKG和RUNX2的表达，从而在体内促进成骨细胞分化。Li等人发现，腹腔注射蛇床子素增加了肾切除小鼠椎骨的骨矿物质密度、骨体积分数和小梁厚度，并抑制了小梁骨表面的TRAP和MMP-9表达，从而改善了骨质流失。Ham等人发现，在小鼠的高脂饮食中添加0.02%浓度的佛手柑内酯和甲氧沙林，增加了糖尿病小鼠股骨的骨体积分数、小梁数量和小梁厚度，促进了RUNX2、OPG、OCN和TRAP的基因表达，降低了NFATc1和OSX的基因表达，并改善了糖尿病小鼠的骨骼微结构。Li等人发现，口服佛手柑内酯抑制了JNK/MAPK、PI3K/AKT/mTOR和NF-κB炎症信号通路，降低了小鼠的RANKL-RANK活性，并减少了糖尿病相关骨质疏松症中的破骨细胞分化和成熟。这些研究进一步支持了香豆素调节继发性骨质疏松症的潜力。因此，香豆素相关化合物是增强骨质量的潜在膳食补充剂，其作用机制可能涉及增强体内的骨小梁微结构、减少骨髓腔空洞化、改善全身代谢和骨矿物质密度，以及减轻炎症以预防骨质疏松症动物模型中的骨质流失。

3.4.1.3 香豆素预防骨质疏松症的细胞和分子机制

3.4.1.3.1 调控BMP-2和Runx2以促进成骨

成骨细胞在产生有机骨基质和增强骨基质矿化、从而维持骨微结构和稳态中起着至关重要的作用。Runx转录因子家族调节参与骨骼发育的基因表达，包括骨细胞增殖、分化和矿化。其中，Runx2活性和转录显著影响成骨细胞的形成，RUNX2-DNA结合位点的动态变化影响阶段特异性的成骨分化。Runx2激活成骨细胞特异性基因，如骨桥蛋白、碱性磷酸酶和骨钙素，促进间充质干细胞分化和骨骼生长。Xue等人证明，Wedelolactone以浓度依赖的方式增加了骨髓间充质干细胞中ALP、RUNX2和OPN的表达，促进了成骨细胞生成和骨矿化。Sashidhara等人发现，香豆素-二氢吡啶杂合物增强了小鼠成骨基因（包括RUNX2和Col-1）的表达，促进了骨形成率和矿物质沉积率，并改善了骨吸收。来源于补骨脂的补骨脂素和异补骨脂素分别被证明通过抑制miR-488表达和增强雌激素受体^α靶向RUNX2表达来促进成骨细胞分化和成熟。七叶亭促进了MC3T3-E1细胞中OPN、ALP和RUNX2的活化，在用≥5 μM七叶亭处理的成骨分化基质囊泡中观察到最强的活性和矿化。

Runx2通过诱导Wnt信号通路基因来调节成骨祖细胞的分化和增殖，其中Wnt/^β-catenin通路在成骨细胞生成和骨化中起着关键作用。一项研究发现，Wedelolactone诱导GSK-3^β的磷酸化，这提高了酪蛋白激酶2^α的表达，促进了Wnt5a、^β-catenin和Runx2的核转录，并在30 μM浓度下增强了成骨细胞分化和骨矿化。尽管GSK3^β传统上是糖原合成的负调节因子，但其在成骨控制中的磷酸化介导的调节增加了^β-catenin核转位以促进成骨细胞分化。异欧前胡素显著增加了MC3T3细胞中RUNX2、OPN和BGLAP的mRNA表达，促进了ALP活性，并增强了成骨分化。Xiao等人证明，佛手柑内酯上调了Wnt/^β-catenin通路，增加了RUNX2和ALP的表达，并促进了BMSCs向成骨细胞的分化。佛手柑素被证明通过激活Wnt/^β-catenin信号通路来增强T细胞因子7的表达并激活成骨细胞中的Runx2活性。Yan等人发现，欧前胡素通过促进GSK3^β Ser9磷酸化和^β-catenin转录，增加了骨髓成骨细胞中RUNX2、COL1A1和OC的水平。因此，Runx2对成骨细胞的刺激作用可能依赖于GSK3^β，后者在香豆素调节的Wnt/^β-catenin信号通路中发挥着重要作用。

BMP2蛋白的缺乏或功能障碍会损害骨骼生长和成熟，并且RUNX2分化与BMP2活性密切相关。Kumar等人发现，Dalbergin将成骨细胞基因Runx2、ALP、OCN和COL1的表达比对照组提高了4到5倍。异香豆素A以剂量依赖性方式增加了MC3T3-E1细胞中BMP-2、RUNX2和ALP的蛋白水平，激活了Akt/Erk1/2信号通路，并促进了成骨细胞胞外基质的矿化。BMP2与膜受体结合会激活包括Wnt和MAPK在内的多条信号通路，并促进Smad1/5/8介导的Smad4转移到下游靶点，增强与ALP和RUNX2相关的成骨因子的分化和成熟。Kuo等人发现，蛇床子素被证明可通过介导包括BMP-2、Erk1/2和p38 MAPK在内的多条信号通路来缓解骨质疏松症的进展。蛇床子素通过显著增加^β-catenin-BMP信号传导来促进成骨细胞分化。此外，在蛇床子素处理的大鼠成骨细胞中，BMP2还通过下游的p38 MAPK/Runx-2途径增加了成骨细胞分化。Basem M.等人发现，5'-羟基橙皮油素通过激活Smad1/4磷酸化和增加BMSCs中BMP2的表达来显著诱导成骨细胞增殖，而BMP抑制剂LDN-193189则显著抑制了5'-羟基橙皮油素诱导的成骨细胞刺激和分化。补骨脂素增加了BMP2和BMP4的mRNA表达，特别是12xSBE-OC-Luc基因，并增加了Smad1/5/8的磷酸化蛋白水平，从而促进靶基因Osx的表达以增强成骨细胞分化。欧前胡素和佛手柑内酯通过Smad1/5/8和p38 MAPK/Erk信号通路增加了成骨细胞中BMP-2的基因水平，从而诱导ALP活性并促进成骨细胞分化和成熟。总之，多种香豆素（如异香豆素A、蛇床子素和补骨脂素）可能通过各种信号通路调节BMP2，最终靶向下游成骨因子Runx2的表达和转录。

3.4.1.3.2 调控OPG/RANKL信号以抑制破骨细胞生成

核因子kappa-B受体活化因子配体（RANKL）是肿瘤坏死因子配体家族的成员，它与破骨细胞表面的RANK受体结合，驱动破骨细胞生成、成熟和分化。骨保护素（OPG）由成骨细胞和骨细胞产生，作为一种诱饵受体，竞争性地结合RANKL，从而抑制破骨细胞的成熟、分化和骨吸收。OPG/RANKL比率是骨形成、吸收和骨骼完整性的关键指标。Dharmendra等人发现，DBN降低了破骨细胞标志物TRAP和RANK的表达，增加了成骨细胞中的OPG/RANKL比率，并改善了骨微结构。蛇床子素上调了OPG/RANKL比率，抑制了破骨细胞形成，并抑制了NFATc1、c-Fos和MMP-9的表达以改善骨质流失。补骨脂定促进了ROB细胞的增殖和分化，显著抑制了RANKL表达，并增加了IGF-1、^β-catenin、Runx-2的mRNA表达以及OPG/RANKL比率，从而促进成骨细胞形成并抑制破骨细胞活性。这些研究表明，香豆素可能通过上调OPG/RANKL表达来影响破骨细胞活性，进一步阐明了OPG在骨形成中的重要作用。

活化T细胞核因子1（NFATc1）由RANKL激活，在调节破骨细胞前体的形成和分化中起核心作用，并且是破骨细胞融合和骨吸收的主转录因子。NFAT促进NFATc1表达反馈和核转位。活化的NFATc1驱动关键破骨细胞基因的表达，包括Dcstamp、Atp6v0d2、Oscar、Ocstamp、Ctsk和Calcr，促进破骨细胞前体成熟和功能蛋白表达。多种香豆素化合物，如异欧前胡素、蛇床子素和补骨脂定，抑制了RANK与RANKL的结合，减少了下游NFATc1和c-Fos的表达，从而减少破骨细胞形成并减轻骨吸收。此外，钙（Ca²⁺）信号通路对于增强NFATc1活性至关重要，细胞内Ca²⁺通量参与NFATc1的自身扩增和下游破骨细胞相关因子的表达。Pteryxin阻断了MAPK和Ca²⁺/钙调磷酸酶-NFATc1信号通路，降低了NFATc1和破骨细胞特异性基因的活性，并抑制了破骨细胞形成和骨质流失。Jeong等人发现，白花前胡甲素降低了RANKL诱导的Ca²⁺活性，抑制了下游NFATc1相关分子的表达水平，并阻止了破骨细胞融合。黄原毒下调了骨髓巨噬细胞中Ca²⁺振荡的表达，抑制了下游钙-CaMKK/PYK2通路和NFATc1活性，并恢复了骨强度。这些发现表明，香豆素可能通过调节Ca²⁺通路来抑制NFATc1的转录和表达，并且多条信号通路也参与了破骨细胞形成过程中的RANKL/Ca²⁺/NFATc1级联反应。

RANKL与破骨细胞前体上的RANK结合会激活NF-κB信号通路，这对于破骨细胞的分化和形成至关重要。NF-κB通路中IκB^α的激活促进了亚基NF-κB p50和NF-κB p65的转录，使其能够与下游破骨细胞靶基因结合。多项关于香豆素化合物的药理学研究，包括尿石素A、七叶苷、佛手柑内酯、蛇床子素、负载蛇床子素的N-辛基-O-磺酰壳聚糖胶束、柑橘川陈皮素和异嗪皮啶，已证明它们抑制RANKL诱导的NF-κB通路中IκB磷酸化和p65泛素化水平，从而抑制破骨细胞基因表达和骨吸收。此外，其他研究发现，白花前胡乙素和尿石素B分别下调了ERK磷酸化水平并增强了谷胱甘肽S-转移酶Pi 1的表达，以减少NF-κB p65表达并抑制破骨细胞生成和活性。因此，香豆素植物化学物质可能通过抑制RANKL诱导的NF-κB通路来阻断破骨细胞生成和骨破坏。此外，NF-κB通路受到包括GSTP1和MAPK亚型在内的多个上游信号通路的调节，以缓解骨质疏松症的进展。

RANKL-RANK复合物的形成会招募TRAF6并激活下游MAPK通路——包括ERK、JNK和p38 MAPK——这些通路促进早期破骨细胞的存活和分化，同时影响成骨细胞增殖。白花前胡甲素抑制了RANKL诱导的p38和Akt信号传导，减少了破骨细胞分化刺激，并下调了c-Fos和NFATc的表达水平。尿石素A通过降低JNK、Erk1/2和p38 MAPK蛋白的磷酸化水平来抑制RANKL诱导的破骨细胞生成。Basem M.等人发现，5'-羟基橙皮油素降低了RANKL诱导的ERK1/2、p38 MAPK和JNK的磷酸化水平，并抑制了小鼠骨髓细胞中的破骨细胞分化。TRAF6是RANKL/RANK触发的信号级联的关键调节因子，下游PI3K/AKT级联的激活会导致成骨细胞分化受损和破骨细胞表型。伞形酮通过抑制Akt/c-Fos/NFATc1信号通路来抑制RANKL诱导的破骨细胞形成，并改善了BMMs中破骨细胞特异性基因（包括TRAP、OSCAR和CtsK）介导的骨质流失。此外，佛手柑内酯和瑞香素已被证明不仅通过Akt/NFATc1信号通路抑制破骨细胞分化和成熟，而且还干预MAPK通路以减轻骨质流失。总之，香豆素化合物可能通过调节成骨细胞和破骨细胞中包括MAPK、NF-κB和PI3K/AKT在内的多条通路的活性来调节骨细胞分化和骨吸收，并可能通过干扰各种交叉信号通路来正向调节骨代谢稳态。

3.4.1.3.3 调控氧化因子以改善骨代谢

活性氧在骨代谢信号传导中起着重要作用。破骨细胞前体在RANKL刺激下可以产生大量的ROS，而过量的ROS水平会促进破骨细胞的形成和活性。TRAF6和Nox1作为RANKL诱导的ROS产生的内源性激活剂，导致抗氧化酶缺乏、加速破骨细胞前体形成、小梁骨丢失和骨吸收增加。多项研究表明，补骨脂定、蛇床子素和羌活醇显著抑制一氧化氮和活性氧的活性，并改善斑马鱼骨质疏松症模型中的骨吸收和骨质流失。过量的ROS产生会增强NFATc1和上游Ca²⁺信号通路的级联反应，从而调节破骨细胞活性和形成。黄原毒抑制了骨髓巨噬细胞中RANKL诱导的Ca²⁺振荡和ROS活性，下调了活化的NFATc1和c-FOS水平，并抑制了小鼠的破骨细胞成熟和骨质流失。过量的ROS产生不仅影响成骨细胞分化和成熟，而且刺激MAPK通路以增加RANKL刺激的破骨细胞分化和成熟。Pteryxin和异欧前胡素降低了MAPK/Ca²⁺信号通路的活性以抑制ROS表达，下调了破骨细胞中NFATc1基因的表达，并抑制了破骨细胞的成熟和分化。尿石素B和秦皮苷增加了卵巢切除大鼠中ROS清除酶的水平以抑制ROS积累，抑制了MAPK和NF-κB通路以减少NFATc1的表达和活性，并阻碍了破骨细胞的分化和成熟。因此，香豆素化合物可能通过调节MAPK和Ca²⁺等信号通路，减少ROS的产生以增强抗氧化应激水平，并减轻NFATc1诱导的骨代谢功能障碍，从而保护骨骼健康。

3.4.1.3.4 调控炎症因子以改善骨代谢

慢性炎症与骨代谢失衡密切相关，关键炎症细胞因子的缺乏可以显著抑制骨质流失。主要由免疫巨噬细胞和骨髓细胞产生的高度炎性细胞因子IL-1、IL-6和TNF-^α，通过激活破骨细胞中的多种信号通路来影响骨代谢。大量研究表明，香豆素通过多种途径在缓解骨质疏松症进展中发挥显著的抗炎作用。一项体外研究表明，尿石素A抑制了破骨细胞中IL-6和TNF-^α的表达，减弱了NF-κB/NLRP3信号通路，并抑制了IL-1^β和IL-18的分泌，从而抑制了破骨细胞炎症和焦亡因子的形成。补骨脂定抑制了炎症因子TNF-^α和IL-6的表达，阻断了RANKL/RANK信号传导，并促进OPG生成以减轻骨吸收。Fraxetin抑制了MG-63细胞中TNF-^α和IL-1^β的表达水平，并通过减少炎症细胞活性和阻断凋亡来预防骨质疏松症。Boddu等人发现，Orcinol以剂量依赖性方式降低了TNF-^α的表达，并抑制了NF-κB通路和RANKL诱导的破骨细胞分化和成熟。此外，Si等人发现，在原发性骨质疏松症动物模型中，口服蛇床子素增加了卵巢切除大鼠的股骨骨矿物质密度，并通过抑制白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-^α和Ca²⁺的表达水平来改善骨代谢。总之，炎症微环境在骨代谢稳态的调节中起着关键作用。香豆素可能通过抑制促炎因子并调节破骨细胞分化和Ca²⁺水平，在骨质疏松症动物模型中发挥减轻骨吸收和保护骨微结构的潜在作用。

3.5 香豆素在类风湿性关节炎中的作用机制

3.5.1 类风湿性关节炎概述

类风湿性关节炎是一种慢性免疫介导的肌肉骨骼疾病，其特征是关节组织中血管异常形成和持续性滑膜增生，导致多个关节疼痛、肿胀和功能障碍。先天免疫细胞和活化炎症细胞因子的浸润会影响局部关节病变，逐渐促进邻近滑膜组织的增生和软骨基质的降解，从而导致炎症性关节破坏和损伤。RA的发病与遗传易感性和环境因素密切相关。多年来，中药已被证明通过多靶点和多通路机制调节RA动物模型中的关节和滑膜损伤，对受遗传变异影响的免疫炎症细胞发挥显著的调节作用。本研究探讨了香豆素在RA背景下的抗炎和抗氧化作用，突出了它们在改善RA预后方面的潜力和优势。

3.5.2 香豆素对类风湿性关节炎动物模型中关节的影响

RA的发病机制与炎症因子的侵袭、滑膜组织的肿瘤样增生和异常的血管增殖密切相关，其病理表现包括关节骨侵蚀和肿胀。广泛使用的RA动物模型包括胶原诱导性关节炎和佐剂诱导性关节炎。关节肿胀和压痛的定量评估是系统评估和监测RA进展过程中关节损伤的客观结构性指标。异补骨脂素通过腹腔注射给药，减少了胶原诱导性关节炎小鼠的爪厚和关节炎评分，改善了踝关节损伤，增加了骨体积分数、骨矿物质密度、小梁数量和小梁厚度水平，并降低了小梁分离度水平，从而减轻了RA诱导的骨破坏。Urtica dentata Hand口服给药后，剂量依赖性地降低了RA关节炎评分和水肿，增加了CD4⁺和CD25⁺调节性T细胞的合成，并保护关节组织免受炎症细胞因子损伤。Debasis等人发现，腹腔注射8-甲氧基-色烯-2-酮恢复了胶原诱导性关节炎大鼠的关节损伤，并通过旷场试验行为学研究降低了RA大鼠的关节疼痛和踝关节炎评分。东莨菪苷是一种存在于丹台茎中的天然香豆素成分，已被证明具有潜在的抗RA和自身免疫性疾病作用。Pan等人发现，腹腔注射高剂量的东莨菪苷减少了大鼠滑膜组织中的新生血管形成和关节肿胀，显示出几乎恢复正常的关节结构。瑞香素抑制了炎症细胞浸润和滑膜增生，并降低了关节炎评分和关节肿胀以减轻大鼠的关节损伤。Lucinéia等人证明，3-苯基香豆素衍生物6,7-二羟基-3-[3',4'-亚甲二氧基苯基]-香豆素通过关节内注射给药，抑制了RA大鼠滑膜中的炎症细胞浸润，减少了关节水肿和损伤。Shirani等人发现，橙皮油素和伞形花内酯（伞形科植物中存在的天然香豆素）口服给药后，与吲哚美辛和泼尼松龙治疗相比，显著降低了完全弗氏佐剂诱导的大鼠的关节厚度和爪肿胀，表现出显著的抗炎潜力。Glytabastan B通过腹腔注射给药，不仅减少了爪肿胀和关节炎评分，而且对骨侵蚀和破坏发挥了保护作用。因此，不同的香豆素化合物，包括异补骨脂素、东莨菪苷、橙皮油素和伞形花内酯，可能通过降低炎症细胞因子水平和炎症免疫细胞浸润来增强对关节肿胀和疼痛的缓解，在RA模型中表现出优于常规药物的抗滑膜增生和关节保护作用。

3.5.3 香豆素调节类风湿性关节炎的细胞和分子机制

3.5.3.1 调控关节破坏中的炎症因子

关节腔内免疫细胞因子（如树突状细胞、单核细胞和辅助性T细胞）的入侵，加上高度缺氧的环境，为RA滑膜血管翳的形成创造了致病微环境。炎症趋化因子通过刺激血管内皮细胞将免疫细胞募集到滑膜腔，导致活化的T细胞和B细胞在成纤维样滑膜细胞中积聚，并分泌加剧关节损伤的炎症细胞因子。A型滑膜巨噬细胞和FLS在炎症信号下释放B型细胞，产生炎症和促血管生成因子。炎症性血管翳的持续生长促进了白细胞从关节组织向骨骼的迁移，在相邻软骨和滑膜之间形成了炎症损伤的桥梁。近年来，香豆素化合物如Columbianadin、伞形酮、瑞香素和东莨菪内酯在调节RA FLS中的炎症细胞侵袭和过度免疫反应方面显示出巨大潜力。Columbianadin抑制了TNF-^α诱导的MH7A细胞中炎症因子的侵袭，降低了MMP2和MMP-9的表达以抑制滑膜细胞变性，并改善了滑膜细胞的粘附和迁移。增强的VAV2磷酸化活性促进了Rac-1表达，抑制了滑膜细胞凋亡和自噬，并促进了异常的FLS生长。伞形酮减少了FLS中促炎细胞因子的产生，并通过降低Wnt1和GSK-3蛋白水平来抑制RA FLS的异常侵袭和炎症反应。Chen等人和Mao等人发现，瑞香素激活了胶原诱导性关节炎大鼠FLS中caspase诱导的细胞死亡通路，增加了FasL、caspase-9和Cyt-c的基因和蛋白表达以及Bax/Bcl-2比率，从而促进滑膜细胞凋亡并减轻FLS炎症。增强的凋亡活性是瑞香素以剂量依赖性方式显著抑制FLS过度增殖和减少炎症迁移的重要机制。欧前胡素不仅显著减少了胶原酶诱导的关节炎症，而且促进凋亡以减弱滑膜增生和血管翳形成。3R-(4'-羟基-3'-O-^β-D-吡喃葡萄糖基苯基)-二氢异香豆素抑制了脂多糖诱导的FLS中CNTF、IFN-^γ、IL-4和TIMP-1的表达，降低了炎症细胞因子水平并改善了异常的FLS增殖。另一项研究表明，东莨菪内酯抑制了IL-1^β刺激的FLS中IL-6表达的升高，并以剂量依赖性方式显著影响MAPK/PKC/CREB信号通路，从而抑制血管生成并发挥抗RA作用。

RA关节中FLS和免疫细胞的刺激导致炎症介质如IL-1^β、TNF-^α和PGE2的持续产生，导致破骨细胞数量增加和骨吸收。基质金属蛋白酶降解RA中的细胞外基质成分，破坏关节软骨和骨组织的结构完整性。此外，MMPs在RA关节中被FLS、破骨细胞、内皮细胞和中性粒细胞选择性切割，通过趋化因子修饰、生长因子转录和酶原激活参与软骨炎症和降解酶合成。炎症信号通路也可以通过MMPs直接催化RA免疫疾病中的关节炎症和损伤。Glytabastan B抑制了IL-1^β诱导的人滑膜细胞SW982中MMP表达的升高，减弱了RANKL诱导的破骨细胞表达，并减轻了关节软骨基质降解和骨吸收。Dolichosin A不仅显著降低了SW982滑膜细胞中IL-1^β诱导的滑膜炎症，包括TNF-^α、IL-6和COX-2的表达，而且抑制了MMP-3和RANKL水平以减少破骨细胞数量和TRAP活性。Geum等人发现，Cinnamomulactone抑制了TNF^α刺激的FLS中MMP-3和MMP-1的基因表达，并减轻了RA大鼠的关节损伤和破坏。伞形酮通过抑制MH7A细胞中MMP-2和MMP-9的活性，减轻了佐剂诱导的大鼠关节损伤和滑膜炎症。Kim等人证明，Decursin以剂量依赖性方式抑制了LPS刺激的THP-1细胞中MMP-9的表达，降低了IL-8、MCP-1、IL-1^β和TNF-^α的炎症水平，并减轻了FLS炎症损伤。总之，这些香豆素化合物减少了免疫相关炎症因子如IL-1、TNF-^α和COX-2的产生，抑制了参与关节细胞外基质降解的基因和蛋白质（包括MMP-2、MMP-3和MMP-9）的合成，并改善了RA诱导的滑膜和骨退变。此外，Columbianadin、伞形酮和东莨菪内酯等化合物可能调节炎症信号通路，可能影响下游炎症因子和骨基质降解。这些发现揭示了香豆素在调节RA FLS迁移和侵袭方面的潜力。

香豆素化合物包括Columbianadin、瑞香素、蛇床子素和4-甲基七叶亭的抗炎治疗作用也在类风湿性关节炎动物模型中得到证实。灌胃给予Columbianadin抑制了滑膜细胞介导的VAV2/Rac-1信号通路，并改善了胶原诱导性关节炎小鼠的软骨坏死、钙化和滑膜炎症。Gao、Tu和Shu等人证明，口服瑞香素减少了大鼠血清中IL-1、TNF-^α和巨噬细胞移动抑制因子的产生，从而改善了由促炎细胞因子引起的滑膜炎和关节破坏。这些研究共同表明，瑞香素可能通过抑制Th型免疫因子的过度活化来改善FLS炎症。Hemshekhar等人发现，口服4-甲基七叶亭抑制了大鼠血清IL-6和COX-2水平，降低了MMP-13和MMP-9水平，并促进了关节组织中组织蛋白酶D和抗酒石酸酸性磷酸酶的合成，从而减轻了大鼠的关节损伤和骨吸收。口服蛇床子素降低了大鼠血清TNF-^α和IL-1^β水平，减轻了关节炎指数、足趾体积和足趾肿胀率，同时还抑制了p-NF-κB、p-IKK、p-p38、p-ERK和p-JNK的蛋白水平以及NLRP3炎症小体的激活和释放，从而减轻了大鼠的滑膜炎和关节畸形。口服伞形酮抑制