根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《2014年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》,2014年我國(guó)60歲及以上的老人占總?cè)丝诒壤?5.5%,65歲及以上的老人占10.1%,這意味著我們國(guó)家的人口已步入老齡化社會(huì)。骨質(zhì)疏松(osteoporosis,OP)是一種以低骨量和骨組織微結(jié)構(gòu)破壞為特征,導(dǎo)致骨質(zhì)脆性增加和易于骨折的全身性骨代謝疾病,在老年人群中發(fā)病率較高,由骨質(zhì)疏松導(dǎo)致的老人致殘、致死風(fēng)險(xiǎn)也在逐步增加。2009年公布的亞洲骨質(zhì)疏松癥流行病學(xué)、費(fèi)用和負(fù)擔(dān)白皮書顯示,中國(guó)骨質(zhì)疏松癥的患病人口達(dá)6940萬(wàn),骨量減少的人口近2億,是我國(guó)一個(gè)嚴(yán)重的公共健康問(wèn)題。另?yè)?jù)流行病學(xué)調(diào)查顯示,全球50歲以上女性有1/2因骨質(zhì)疏松而骨折,在男性中比例則為1/5,該病在亞洲和拉丁美洲的發(fā)病率最高。預(yù)計(jì)到2050年全球骨質(zhì)疏松患者將增加到6.3億。但是,骨質(zhì)疏松癥被認(rèn)為“沉默的流行病”,其病因從兒童時(shí)期就已經(jīng)潛伏,骨質(zhì)疏松癥治療的難點(diǎn)在于治療滯后,骨質(zhì)病變前期如骨質(zhì)流失、骨皮質(zhì)變薄和骨密度降低等臨床現(xiàn)象不易被病人發(fā)現(xiàn),無(wú)法進(jìn)行及時(shí)治療。因此,如何有效地預(yù)防骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生是我國(guó)保障“健康中國(guó)”計(jì)劃順利實(shí)施的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
目前治療骨質(zhì)疏松癥的藥物手段層出不窮,抗骨吸收藥物有雙膦酸鹽類,此藥物安全性較好,但有一些不良反應(yīng),比如胃腸道反應(yīng)和腎功能損害等;激素替代治療法(hormonereplacementtherapy,HRT),主要指雌激素加孕激素復(fù)合治療,主要適用于骨折風(fēng)險(xiǎn)高的絕經(jīng)后婦女,但由于HRT會(huì)提高腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)度,不作為常用的藥物手段[3];降鈣素類[4],可以抑制骨的重吸收,緩解骨痛,還可用于骨腫瘤的鎮(zhèn)痛治療。促進(jìn)骨形成藥物有人工合成的鍶鹽,新一代的抗骨質(zhì)疏松藥物,即可以作用于成骨細(xì)胞又可以作用于破骨細(xì)胞,具有抑制骨吸收、促進(jìn)骨形成的雙重作用;維生素K2可提高血中骨鈣素含量,減緩骨密度下降幅度,維生素K2為脂溶性維生素,在小腸內(nèi)吸收依賴于膽鹽,空腹服用吸收差。此外新型抗骨質(zhì)疏松藥物
有與核因子κB受體活化因子配基(receptoractivatorfornuclearfactor-κBligand,RANKL)結(jié)合的骨保護(hù)素、組織蛋白酶K抑制劑(Odanacatib)和抗代謝藥(Sclerostin)抗體等,這些藥物或被研發(fā)中或已應(yīng)用于市場(chǎng)。
黃酮類化合物包括異黃酮、黃酮醇、黃烷醇、黃烷酮和黃酮五大類,廣泛存在于食物中,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)藥理研究已證明其在防治骨質(zhì)疏松的作用上具有獨(dú)特的效果。本文就黃酮類化合物防治骨質(zhì)疏松癥發(fā)生的分子機(jī)制及骨保護(hù)作用機(jī)制進(jìn)行綜述,目的在于為預(yù)防骨質(zhì)疏松癥發(fā)病的保健食品和藥品的開發(fā)提供理論依據(jù)。
1骨結(jié)構(gòu)及骨重建
骨的細(xì)胞雖只占骨體積的很小部分,但對(duì)維持人體的鈣磷平衡卻起著重要作用,包括成骨細(xì)胞(osteoblast)、破骨細(xì)胞(osteoclast)和骨細(xì)胞(osteocyte)三種類型。成骨細(xì)胞負(fù)責(zé)骨的形成,破骨細(xì)胞負(fù)責(zé)骨的吸收,骨細(xì)胞產(chǎn)生新的基質(zhì),使骨組織鈣、磷沉積和釋放處于穩(wěn)定狀態(tài),以維持血鈣平衡。骨骼是一個(gè)有生命力的器官,不斷地生長(zhǎng)和再建,骨再建過(guò)程貫穿人的一生。骨重建過(guò)程包括破骨細(xì)胞貼附在舊骨區(qū)域,分泌酸性物質(zhì)溶解礦物質(zhì),分泌蛋白酶消化骨基質(zhì),形成骨吸收陷窩;其后,成骨細(xì)胞移行至被吸收部位,分泌骨基質(zhì),骨基質(zhì)礦化而形成新骨。破骨與成骨過(guò)程的平衡是維持正常骨量的關(guān)鍵。
所以,促進(jìn)骨形成和抑制骨吸收對(duì)于治療多種代謝性骨病均有重要意義。骨質(zhì)疏松癥的臨床表現(xiàn)為骨密度(BoneMineralDensity,BMD)降低、骨皮質(zhì)變薄、髓腔增寬、骨小梁變少、易于折斷。骨質(zhì)疏松癥可分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩種。前者指老年性及絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥;后者與多種因素有關(guān),如內(nèi)分泌紊亂、營(yíng)養(yǎng)缺乏、藥物應(yīng)用、肝腎疾病和酒精中毒等。
2黃酮類防治骨質(zhì)疏松癥分子學(xué)機(jī)制
2.1雌激素受體介導(dǎo)的機(jī)制
人體雌激素受體(ER)有2種亞型:ERα和ERβ,存在于軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞以及破骨細(xì)胞及其前體細(xì)胞上。雌激素通過(guò)合并激活ERα和ERβ發(fā)揮骨保護(hù)作用。
2.2護(hù)骨素(Osteoprotegerin,OPG)、核受體B激活受體(thereceptoractivatorofNF-κB,
RANK)及其配體(thereceptoractivatorofNF-κBligand,RANKL)介導(dǎo)的機(jī)制
OPG/RANKL/RANK在破骨細(xì)胞的生成、激活和存活中起著重要的作用。成骨細(xì)胞在骨的微環(huán)境中對(duì)破骨細(xì)胞的整體功能發(fā)揮直接的基本的作用,包括了對(duì)OPG/RANKL/RANK系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。RANKL是一種
跨膜糖蛋白,由成骨細(xì)胞產(chǎn)生,可以通過(guò)與RANK受體結(jié)合增加破骨細(xì)胞形成、成熟和存活。而OPG做為一種成骨細(xì)胞分泌的誘變受體,可以結(jié)合于RANKL,防止RANKL和RANK的相互作用,從而引起破骨細(xì)胞形成、成熟和存活減少。
3黃酮類物質(zhì)預(yù)防骨質(zhì)疏松癥
3.1異黃酮
異黃酮類包括染料木素(genistein)、大豆苷元(daidzein)、大豆黃素(glycitein)以及其相應(yīng)的葡萄糖配糖體,共12種單體。異黃酮是一種植物雌激素,與女性雌激素結(jié)構(gòu)相似。臨床研究證實(shí)提高異黃酮攝入可增加骨密度,預(yù)防雌激素缺乏引起的骨質(zhì)疏松。
Lydeking等給177名絕經(jīng)后婦女每日服用500mg豆奶(含有異黃酮76mg),兩年后其腰椎的骨密度和骨礦含量(bonemineralcontent,BMC)各增長(zhǎng)1.1%和2.2%,而每日異黃酮攝入量小于1mg對(duì)照組的婦女其椎體的BMD和BMC各下降4.2%和4.3%。Arjmandi等在一年內(nèi)每日口服異黃酮60mg的臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),血液胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1),護(hù)骨素(OPG)
和堿性磷酸酶(ALP)濃度升高,BMD和BMC則無(wú)變化。
異黃酮能夠通過(guò)不同的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)成骨細(xì)胞生成,抑制破骨細(xì)胞分化,從而在雌激素缺乏時(shí)減少骨質(zhì)丟失,提高骨密度和骨礦含量。染料木素通過(guò)旁分泌刺激成骨細(xì)胞生成OPG,激活A(yù)LP,抑制RANKL表達(dá)。OPG具有很強(qiáng)的抑制破骨細(xì)胞分化的作用,RANKL則誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化和活化。異黃酮對(duì)骨組織的保護(hù)作用還存在爭(zhēng)議。部分研究發(fā)現(xiàn),異黃酮可改變體內(nèi)骨轉(zhuǎn)化標(biāo)記物濃度,而對(duì)BMD和BMC沒有影響。Brink等給237名年齡在50~53歲的絕經(jīng)后婦女每日食用富含異黃酮的食物(含異黃酮110mg),保持生活習(xí)慣和飲食習(xí)慣不變。1年后觀察腰脊柱和全身的BMD、骨生成和骨吸收的生物標(biāo)記的變化。結(jié)果表明,長(zhǎng)期服用異黃酮對(duì)預(yù)防健康的早期絕經(jīng)婦女的骨質(zhì)流失沒有明顯效果。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期食用異黃酮補(bǔ)充劑不能提高BMD。染料木黃酮可以通過(guò)調(diào)節(jié)骨質(zhì)代謝途徑,誘導(dǎo)抗氧化酶及抑制細(xì)胞凋亡,減輕機(jī)體過(guò)氧化傷害,通過(guò)核因子kappaB(NF-κB)通路抑制破骨細(xì)胞的活性,促進(jìn)分化和骨密度上升。
綜上所述,在細(xì)胞、動(dòng)物和少量人群研究中,黃酮類物質(zhì)能夠通過(guò)不同的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)成骨細(xì)胞生成,抑制破骨細(xì)胞分化,在骨質(zhì)丟失時(shí),提高骨密度和骨礦含量,其對(duì)骨健康的有益作用毋庸置疑。但大部分黃酮類物質(zhì)防治骨質(zhì)疏松的評(píng)價(jià)還在體外或動(dòng)物試驗(yàn)階段,其對(duì)人體的效果還有待更為深入的研究,尤其是有效劑量、膳食推薦攝入量以及最高可耐受攝入量等指標(biāo)的確定。黃酮類物質(zhì)作為自然界廣泛存在的天然產(chǎn)物,具有毒副作用小、價(jià)格低廉及作用機(jī)制廣泛等特點(diǎn),如果能夠挖掘其在骨健康方面的應(yīng)用潛力并開發(fā)成為保健食品,對(duì)于骨質(zhì)疏松癥的防治具有重要意義。