熊果酸对骨重塑的相关研究进展

王玉琢,崔聪聪，包幸福,姜　欢,胡　敏

(吉林大学口腔医学院 正畸科·吉林省牙发育及颌骨重塑与再生重点实验室,吉林 长春130021)



熊果酸对骨重塑的相关研究进展

王玉琢,崔聪聪，包幸福,姜欢,胡敏*

(吉林大学口腔医学院 正畸科·吉林省牙发育及颌骨重塑与再生重点实验室,吉林 长春130021)

成骨细胞参与的骨形成与破骨细胞参与的骨吸收之间的动态平衡，是骨重塑过程中的关键。熊果酸(ursolicacid,UA)是一种从中草药中提取的五环三萜类化合物，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等多种功效，在骨重塑方面的研究近年来已有了初步进展，主要表现为促进骨合成，抑制骨吸收作用，明确其机制是今后研究的重点，这将有助于UA在治疗骨质疏松症及骨重塑方面更好地应用。

熊果酸；骨重塑；骨质疏松症；成骨细胞；破骨细胞

(Chin J Lab Diagn,2016,20:1402)

骨是一种通过不断适应外力变化随时改建以保持其大小、形状和结构完整性的动态组织，参与内环境矿物代谢的同时也为机体提供良好的机械支持。骨成熟后仍在进行周期性代谢，在同一位置上新骨替代旧骨，这个过程称为骨重塑，对于一个成年人来说，新骨完全替代旧骨的时间周期为10年。机体可以通过骨重塑来增加骨骼负重潜力、防御骨骼过度老化造成的损伤，这个过程中由众多骨细胞参与，其中最主要的是破骨细胞参与的骨吸收之间和成骨细胞参与的骨形成的动态平衡[1]。

成骨和破骨过程的平衡是维持机体骨骼系统稳定的必要因素，当性激素缺乏、衰老和糖皮质激素过多都会引起破骨相关基因过表达而成骨基因表达抑制，造成骨质流失，引起骨量减少症和骨质疏松症[2]。在药物治疗方面主要有抗吸收药物(如：降钙素、激素替代药物)和合成代谢类药物(如：甲状旁腺类似物)[3]。

UA是一个五环三萜化合物从多种药用植物提取和纯化,草本植物,食用蔬菜[4]。UA包含各种各样的药理活性，包括抗氧化和抗炎作用被广泛用于肝脏保护、神经保护、心血管保护等[5-8]。除了这些影响,UA已经被证明拥有多中种抗肿瘤活性，主要是抑制肿瘤的发生和发展[9],UA对多种肿瘤细胞有细胞毒性作用，如纤维肉瘤、前列腺癌、肝细胞癌、结肠直肠癌、黑色素瘤、乳腺癌[10-15]。然而,今年来人们开始着重于研究UA在骨形成和骨吸收方面的作用[16]，本文主要对UA在骨重塑方面的研究进展进行综述。

1　UA为主要成分的中草药对骨重塑的调节作用

UA广泛分布于自然界的多种植物中，特别是已经应用广泛的中草药中含量颇高[17]，并成为该中药用于治疗骨性疾病最重要的有效成分之一，现今被研究证实的中药共有如下五种。

1.1女贞子

女贞子是我国最早应用的中药之一，在经典著作《神农本草经》中被列上品，有补益肝肾、强壮腰膝的中医功效。在中医领域常说肾主骨，强壮腰膝自然与骨相关，所以现今有很多中医药领域学者研究女贞子及提取物在骨质疏松等骨性疾病中的治疗效果。其提取物主要有熊果酸、齐墩果酸等，在动物试验中，对去卵巢鼠、老龄雌鼠有治疗改善骨质疏松功效；可以治疗糖尿病并发型骨质疏松症和糖皮质激素过高型骨质疏松症；还对胶原性关节炎引起的骨质破坏有治疗作用[8]。其机制可能为以下两点：(1)上调合成维生素D3量，刺激其受体与钙结合蛋白的表达，加快钙循环，增加骨密度(2)刺激成骨细胞增殖及分化，抑制破骨细胞生成，下调基质金属蛋白酶的活性。

另外，我国还有一种传承百年的治疗骨质疏松中药--二至丸，其主要成分为女贞子和墨旱莲两味中药，ZHANG等[19]学者通过实验证时，该药物在体内和体外均有抑制破骨细胞骨吸收作用，其机制可能是通过激活核因子受体激活γB配体(RANKL)和巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)完成的。CHENG等[20]研究使用该药物治疗卵巢摘除鼠的骨质疏松症取得了良好效果，并且没有产生子宫壁增厚的副作用。

1.2黄荆子

黄荆子又名五指风，具有祛风除湿，舒筋活血，止痛散寒之功效，被长期用于医治类风湿性关节炎,疗效显著，ZHENG等[21]使用黄荆子作用于类成骨细胞及破骨细胞，结果显示低浓度的黄荆子可以增强骨形成作用，促进类成骨细胞增殖及矿化相关蛋白表达；同时抑制骨吸收作用，抑制破骨细胞活性及RANKL和M-SCF的表达。

1.3接骨木

接骨木又名戳树、公道老树,主要功用有舒筋活血、去除风湿痹痛，是中医传统药物,入药历史久远。WONG等[22]研究表明，接骨木可以促进类成骨细胞增殖及矿化功能，并且部分有效成分是通过拮抗雌激素受体来达到促进成骨作用的。

1.4丹参

丹参亦称作紫丹参、赤参、红根，具有活血化瘀,静神除烦的功效。GUO学者[23]使用36例临床试验证实，将丹参和其他草药联合使用治疗绝经后老年继发性骨质疏松，试验平均显著的提高了80%的效果并且具有低毒性的特点。在骨改建的循环中，该药物作用于不同的通路从而呈现出抗骨吸收和刺激骨形成的特征，这些途径包括促进成骨细胞的活性，破骨基因的表达下调，通过作用于组织蛋白酶K抑制胶原的降解。

1.5枇杷

枇杷亦称巴叶、芦桔叶，常用于止咳润肺、和胃降逆、生津止渴之功效。TAN等[24]发现从枇杷中提取的三萜类化合物通过抑制成骨反应显著减少骨质密度，在卵巢切除鼠 ，抑制效果呈现提取物剂量依赖性，但并未观察到对破骨细胞分化有任何细胞毒性作用。这位学者随后又发表了一项研究关于枇杷叶的各种提取物对破骨细胞抑制作用的构效关系[25]，结果显示在提取的17种三萜类化合物中，UA是表达抑制效果最强的成分，而齐墩果酸的活性有限，UA的抗破骨细胞基因效应可能与E环上的C-29和C-30甲基基团的不同位置相关，增加C-2羟基基团会大大提高齐墩果烷型三萜类化合物的抑制作用。

2　UA对骨形成的调节作用

成骨细胞作为骨形成的关键功能细胞，在骨形成的各过程里，如胶原分泌、合成及矿化等，都有着重要的意义。成骨细胞来源于骨髓基质干细胞，经过增殖、分化，进而成为前成骨细胞，最终再次增殖、分化成为成熟的成骨细胞。成骨细胞、前成骨细胞以及骨髓基质干细胞都是应答UA信号的效应细胞，LI学者[26]认为UA的骨合成效果是通过以下三个方面来实现的：(1)促进前成骨细胞的增殖(2)刺激成骨细胞和前成骨细胞的分化(3)抑制成骨细胞的凋亡。

LEE等[3]学者也研究UA在骨形成中的作用，并通过做体内体外实验研究了骨形成机制，他们研究发现，UA可以通过激活促分裂原活化蛋白激酶、核因子NF-γB和活化蛋白-1来调控成骨细胞成骨特异性基因的表达；另外，他们通过鼠颅骨打孔实验，证实了UA可以在动物体内促进成骨细胞活化增殖，进而达到促进骨形成的作用。

3　UA对骨吸收的调节作用

UA能够抑制破骨前体细胞分化，同时能阻碍破骨细胞的骨吸收功能。骨保护素(osteoprotegerin,OPG)是肿瘤坏死因子受体(tumornecrosisfactorreptor,TNFR)家族成员之一。在小鼠体内加入重组OPG，既可以抑制生理性或病理性骨吸收，也可以诱导肝脏OPG过表达导致骨硬化[27]。OPG现今仅发现2种配体，分别是NF-γB和RANK。RANKL是TNF配体家族成员，是破骨细胞生成不可缺少的基因。OPG/RANKL/RANK通路是调控体内破骨细胞增殖、分化的重要通路，OPG可以抑制RANKL/RANK的相互作用，RANKL和OPG的比例决定着破骨细胞的活性和分化[28]。

JIANG学者进行了关于UA抑制破骨细胞的基因表达机制问题的研究[29]，结果表明，UA可以通过NF-γB通路和部分c-JunN端激酶信号，有效抑制破骨细胞基因和蛋白的表达；并且，在鼠颅骨实验中，UA可以有效衰减钛颗粒介导的鼠颅骨流失作用，作用效果呈剂量依赖性。总之，文章得出的结论是UA可以通过抑制破骨细胞的形成及功能来抑制钛颗粒引起的骨溶解，并且该作用与NF-γB信号传导通路、JNK信号传导通路、RANKL/RANK信号通路相关。

YU等[30]研究了UA对糖尿病大鼠在骨方面的毒性作用，实验结果证实了早期观察的结论：UA衍生物能够通过增强脂肪细胞功能障碍、加强新骨形成、抑制小鼠破骨细胞的吸收功能，来改善糖尿病引起的骨破坏。FU等[31]学者同样做了糖尿病鼠的实验，但是在相同的动物模型下，他们主要研究骨流失相关酶--色氨酸羟化酶1，研究人员同时合成了几种UA衍生物，来观察它们的抑制效果。

4　展望

UA来源广泛，可从多种植物中提取合成，具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗肿瘤等等多种功效，并且在用药方面也已有多年历史，是不可多得的中药提取物之一。UA在骨重塑机制方面的研究还不够完善，尤其是在骨形成方面，将是未来研究的重点，这将有利于实现UA用于同时治疗多种疾病的可能，也能促进UA在治疗骨性疾病中的应用。

[1]RaggattLJ,PartridgeNC.Cellularandmolecularmechanismsofboneremodeling[J].JournalofBiologicalChemistry,2010,285(33):25103.

[2]ManolagasSC.Birthanddeathofbonecells:basicregulatorymechanismsandimplicationsforthepathogenesisandtreatmentofosteoporosis1[J].Endocrinereviews,2000,21(2):115.

[3]LeeSU,ParkSJ,KwakHB,etal.Anabolicactivityofursolicacidinbone:Stimulatingosteoblastdifferentiationinvitroandinducingnewboneformationinvivo.Pharmacol.Res.2008,58,290.

[4]LiuJ.Oleanolicacidandursolicacid:researchperspectives[J].Journalofethnopharmacology,2005,100(1):92.

[5]ShihYH,CheinYC,WangJY,etal.Ursolicacidprotectshippocampalneuronsagainstkainate-inducedexcitotoxicityinrats[J].Neuroscienceletters,2004,362(2):136.

[6]ChungYK,HeoHJ,KimEK,etal.InhibitoryEffectofUrsolicAcidPurifiedfromOriganummajoranaL.ontheAcetylcholinesterase[J].Molecules&Cells,2001,11(2).

[7]TsaiSJ,YinMC.Antioxidativeandanti-inflammatoryprotectionofoleanolicacidandursolicacidinpc12cells[J].JournalofFoodScience,2008,73(7):H174.

[8]SomovaLO,NadarA,RammananP,etal.Cardiovascular,antihyperlipidemicandantioxidanteffectsofoleanolicandursolicacidsinexperimentalhypertension[J].Phytomedicine,2003,10(2):115.

[9]LiuJ.Pharmacologyofoleanolicacidandursolicacid[J].Journalofethnopharmacology,1995,49(2):57.

[10]ChaHJ,BaeSK,LeeHY,etal.Anti-invasiveactivityofursolicacidcorrelateswiththereducedexpressionofmatrixmetalloproteinase-9 (MMP-9)inHT1080humanfibrosarcomacells[J].Cancerresearch,1996,56(10):2281.

[11]ZhangY,KongC,ZengY,etal.UrsolicacidinducesPC‐3cellapoptosisviaactivationofJNKandinhibitionofAktpathwaysinvitro[J].Molecularcarcinogenesis,2010,49(4):374.

[12]YangL,LiuX,LuZ,etal.Ursolicacidinducesdoxorubicin-resistantHepG2celldeathviathereleaseofapoptosis-inducingfactor[J].Cancerletters,2010,298(1):128.

[13]XavierCPR,LimaCF,PretoA,etal.Luteolin,quercetinandursolicacidarepotentinhibitorsofproliferationandinducersofapoptosisinbothKRASandBRAFmutatedhumancolorectalcancercells[J].Cancerletters,2009,281(2):162.

[14]ManuKA,KuttanG.Ursolicacidinducesapoptosisbyactivatingp53andcaspase-3geneexpressionsandsuppressingNF-κBmediatedactivationofbcl-2inB16F-10melanomacells[J].Internationalimmunopharmacology,2008,8(7):974.

[15]WangJ,RenT,XiT.UrsolicacidinducesapoptosisbysuppressingtheexpressionofFoxM1inMCF-7humanbreastcancercells[J].MedicalOncology,2012,29(1):10.

[17]陶渊博,邢雅丽,方芝娟,等.生物活性物质UA资源分布状况研究进展[J].林产化学与工业,2012,32(1):119.

[18]张明发,沈雅琴.女贞子及其活性成分抗骨质疏松症的研究进展[J].药物评价研究,2014 (6):566.

[19]ZhangH,XingWW,LiYS,etal.EffectsofatraditionalChineseherbalpreparationonosteoblastsandosteoclasts[J].Maturitas,2008,61(4):334.

[20]ChengM,WangQ,FanY,etal.AtraditionalChineseherbalpreparation,Er-Zhi-Wan,preventovariectomy-inducedosteoporosisinrats[J].Journalofethnopharmacology,2011,138(2):279.

[21]ZhengCJ,ZhaoXX,AiHW,etal.TherapeuticeffectsofstandardizedVitexnegundoseedsextractoncompleteFreund'sadjuvantinducedarthritisinrats[J].Phytomedicine,2014,21(6):838.

[22]WongM,ChanASC.Anti-osteoporosisconstituentsfromSambucuswilliamsiihance,anosteoprotectvietraditionalChinesemedicine,andtheireffectsonosteoblast-likeUMR106cellsandbreastcancerMCF-7cells[C]//Proceedingsofthe3-(rd)InternationalConferenceonNaturalProducts:NaturalProducts-aMustforHumanSurvivalABSTRACTS.2004.

[23]GuoY,LiY,XueL,etal.Salviamiltiorrhiza:AnancientChineseherbalmedicineasasourceforanti-osteoporoticdrugs[J].Journalofethnopharmacology,2014,155(3):1401.

[24]TanH,FurutaS,NagataT,etal.Inhibitoryeffectsoftheleavesofloquat(Eriobotryajaponica)onbonemineraldensitylossinovariectomizedmiceandosteoclastdifferentiation[J].Journalofagriculturalandfoodchemistry,2014,62(4):836.

[25]TanH,AshourA,KatakuraY,etal.Astructure-activityrelationshipstudyonantiosteoclastogenesiseffectoftriterpenoidsfromtheleavesofloquat(Eriobotryajaponica)[J].Phytomedicine,2015,22(4):498.

[26]LiQ,FanY,GaoZ,etal.EffectofFructusLigustriLucidionosteoblasticlikecell-lineMC3T3-E1[J].Journalofethnopharmacology,2015,170:88.

[27]SimonetWS,LaceyDL,DunstanCR,etal.Osteoprotegerin:anovelsecretedproteininvolvedintheregulationofbonedensity[J].Cell,1997,89(2):309.

[28]HofbauerLC,KuhneCA,ViereckV.TheOPG/RANKL/RANKsysteminmetabolicbonediseases[J].JournalofMusculoskeletalandNeuronalInteractions,2004,4(3):268.

[29]JiangC,XiaoF,GuX,etal.Inhibitoryeffectsofursolicacidonosteoclastogenesisandtitaniumparticle-inducedosteolysisaremediatedprimarilyviasuppressionofNF-κBsignaling[J].Biochimie,2015,111:107.

[30]YuSG,ZhangCJ,XuXE,etal.Ursolicacidderivativeamelioratesstreptozotocin-induceddiabesticbonedeleteriouseffectsinmice[J].Internationaljournalofclinicalandexperimentalpathology,2015,8(4):3681.

[31]FuHJ,ZhouYR,BaoBH,etal.Tryptophanhydroxylase1 (Tph-1)-targetedboneanabolicagentsforosteoporosis[J].Journalofmedicinalchemistry,2014,57(11):4692.

Research progress of the effects of ursolic acid on bone remodeling.

WANG Yu-zhuo,CUI Cong-cong,BAO Xing-fu,et al.

(Department of Orthodontics Jilin Provincial Key Laboratory of Tooth Development and Bone Remodeling,Jilin University,School and Hospital of Stomatology,Jilin University,Changchun 130021,China)

Thedelicatebalancebetweenboneformationbyosteoblastsandboneresorptionbyosteoclastsplaysakeyroleinboneremodeling.Ursolicacid(UA)isakindofpentacyclictriterpenecompoundsextractedfromChineseherbalmedicine.Ithasseveralfunctionsofanti-inflammatory,anti-oxidation,anti-tumorandhasalreadygotpreliminaryprogressinthefieldofboneremodelingoverrecentyears.Itshowsthefunctionsofpromotingboneformationandinhibitingboneabsorption.Itwillbetheresearchfocustoidentifythemechanism,andthiswillbehelpfultotheanabolicactionsofUAforosteoporosistreatmentandboneremodeling.

ursolicacid;boneremodeling;osteoporosis;osteoblast;osteoclast

国家自然科学基金资助项目(81470764)；吉林省产业技术研究与开发项目2013C025-2

胡敏教授，E-mail:humin@jlu.edu.cn

1007-4287(2016)08-1402-03

R783.5

A

王玉琢(1991-),女,吉林磐石人,硕士在读,主要从事正畸牙根吸收与修复方面的研究。

2016-03-26)