膝骨性关节炎（KOA）是一种膝关节慢性退行性病变，其主要病理变化包括关节软骨进行性丧失和破坏，软骨下骨增厚，骨赘形成^[1]，主要表现为关节疼痛、肿大、僵硬，对患者生活质量造成极大影响，是中老年群体常见病之一。调查显示，中国65岁以上膝痛人群KOA患病率超过50 %，75岁以上膝痛人群KOA患病率超过80%^[2]。骨质疏松症（OP）是一种全身性代谢性骨病，以骨量低下、骨微结构损坏为主要病理特征^[3]，进而导致骨脆性增加，易使患者发生骨折。调查显示，中国OP患病率较高，65岁以上人群OP患病率达32%，成为中国中老年人群重要健康问题^[4]。

在传统中医理论中，KOA与OP均属于“痹证”“骨痹”“骨痿”等病证范畴，《素问·六节藏象论》中记载：“肾者，主蛰，封藏之本，精之处也；其华在发，其充在骨。”《灵枢·经脉》中记载：“足少阴气绝，则骨枯。”《素问·痿论》中记载：“肾气热，则腰脊不举，骨枯而髓减，发为骨痿。”肾藏精，精化髓，髓充于骨，肾精亏虚则骨失充养。精血同源，肾精亏虚则无以化生气血，造成血虚、血瘀，进一步加重骨病。可见“痿证”“痹证”病机与“肾虚血瘀”有密切关联，故临床常以补肾活血法治疗此类病症，疗效显著且安全性较高^[5]。在西医理论中，KOA与OP是两种独立疾病，有着不同病因病机及病理特征。KOA多有软骨下骨密度病理性增加、骨赘增生等病理过程，而OP常伴有骨量丢失，两者矛盾的病理过程使其具体作用机制仍不明确。但随着对两种疾病深入研究，发现两种疾病均与骨和软骨形成与分解相关，在病理和治疗等方面均有着密切联系。经典Wnt/β-catenin信号通路在骨细胞增殖调控中具有重要意义，它以多种途径调节膝关节软骨细胞的形成与凋亡及骨细胞增殖发育^[6]。中药能多成分、多靶点治疗疾病，对于治疗“共病”有显著优势。Wnt/β-catenin信号通路是补肾活血中药治疗慢性筋骨疾病的经典途径之一，许多研究者基于Wnt/β-catenin信号通路方面从补肾活血中药单体、提取物进行广泛探索。本研究主要从Wnt/β-catenin信号通路与KOA、OP两种疾病之间的联系及补肾活血中药单体调控Wnt/β-catenin信号通路治疗KOA与OP“共病”机制方面进行综述。

1 Wnt/β-catenin信号通路组成及作用机制

Wnt/β-catenin信号通路主要构成包括^[7-8]：细胞外信号蛋白，如Wnts蛋白；跨膜受体，包括辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（LRP5/6）、卷曲蛋白（Frz、Fzd）；胞质蛋白，包括轴蛋白（Axin）、散乱蛋白（Dsh）、腺瘤性结肠息肉病基因相关蛋白（APC）、β-catenin、糖原合成激酶-3β（GSK-3β）；核内转录因子，包括T细胞因子/淋巴增强因子家族（TCF/LEF）；下游靶基因及相关蛋白，包括基质金属蛋白酶（MMPs）、细胞周期蛋白D1（Cyclin D1）、骨形态发生蛋白（BMPs）、Runt相关转录因子2（Runx2）等。经典Wnt/β-catenin信号通路通过Wnt配体与跨膜受体结合启动，使细胞内β-catenin保持稳定、积累并向核内转运，在核内与TCF/LEF相互作用，最后激活靶基因发挥作用。若Wnt蛋白无法与Frz和LRP5/6结合，APC、GSK-3β、Axin三者将形成降解复合物与细胞质β-catenin结合，使β-catenin磷酸化后通过泛素蛋白酶体途径降解，导致细胞质中β-catenin水平显著降低，通路将受抑制进而影响下游靶基因表达。Wnt信号通路传导还受到Wnt特异性抑制物调节^[9]。Wnt通路特异性抑制物有分泌型卷曲相关蛋白（sFRP）、Wnt抑制因子（WIF）、硬化蛋白基因（SOST）转录产物、dickkopf相关蛋白（Dkk）等。

2 Wnt/β-catenin信号通路与KOA与OP“共病”

KOA与OP的发生均与骨代谢密切相关^[10]。KOA的主要病理特征是关节软骨进行性丧失和破坏，软骨下骨增厚，骨赘形成；OP主要病理特征是骨量低下、骨微结构损坏。骨量受成骨细胞和破骨细胞之间平衡的影响。骨微结构损坏导致关节软骨下骨微结构异常，造成关节软骨进行性丧失和破坏、软骨下骨增厚和骨赘形成。因此，KOA与OP的发病均与骨量低下和骨微结构损坏密切相关，骨和软骨形成与分解是KOA与OP“共病”病程中的关键。

经典Wnt/β-catenin信号通路与骨和软骨稳态关系紧密。通路通过抑制替代间充质分化途径，如脂肪细胞和软骨细胞分化，促进成骨细胞定向分化增殖和矿化活性，同时阻断成骨细胞凋亡。激活经典Wnt/β-catenin信号通路还促使软骨下骨增厚和骨赘形成，使病程发展、症状加重^[11]。调节经典Wnt/β-catenin信号通路中关键因子水平，进而调节骨和软骨稳态，可以影响KOA与OP“共病”。

2.1 基质金属蛋白酶和金属蛋白酶抑制因子

MMPs是一类水解酶，组织金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）是MMPs抑制剂。血清中MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-13及TIMP-1水平均与骨代谢有着紧密联系^[12-13]。MMP-2、MMP-9能影响破骨细胞激活及其活性，参与骨重塑和构建并表达骨吸收活性，MMP-13参与骨胶原降解。MMPs增加往往伴随着患处软骨受损^[14-15]，其中血清MMP-3、MMP-13水平与KOA关系更加密切。因此，MMPs与KOA与OP“共病”联系密切，在KOA与OP发病过程中，MMPs水平增加均导致病情发展加快，可通过抑制MMPs治疗“共病”。

2.2 Wnts蛋白

Wnt是Wnt/β-catenin信号通路核心因子，与骨密度和骨代谢相关^[16]。目前已知Wnt蛋白有19种，其中Wnt1、Wnt7a、Wnt6、Wnt10a和Wnt10b能通过Wnt/β-catenin信号通路促进骨髓间充质细胞（BMSCs）成骨分化；Wnt6、Wnt10a、Wnt10b还可以抑制BMSCs其他分化途径；Wnt3a、Wnt4、Wnt5a参与破骨细胞分化^[17]。研究发现Wnt3a、Wnt5a、Wnt7a异常表达能引起相关靶基因表达，影响软骨化生，从而影响KOA发病^[18-19]。

2.3 dickkopf蛋白

Dkk是Wnt通路特异性抑制物之一，与骨吸收关系密切，能维持骨细胞生成和凋亡相对平衡。Dkk通过与LRP6直接结合，可抑制Wnt/β-catenin信号通路转导，增加成骨细胞数量，减少破骨细胞数量^[20]；还能对KOA软骨破坏起到抑制作用，从而减少骨赘发生，减缓KOA病情进展^[21-22]。

2.4 骨形态发生蛋白

BMPs分为4个亚族，其中BMP-2、BMP-6、BMP-7、BMP-9促进骨愈合，而BMP-3、BMP-13抑制骨生长。BMPs诱导BMSCs分化为成骨细胞，并促进成骨细胞分化、增殖和矿化；BMP-2还可通过诱导Wnt1、Wnt3a、LRP5表达来调节Wnt/β-catenin信号通路传导^[23]；BMP-3、BMP-13能导致KOA进一步加重，其表达随着KOA进展而增加^[24-25]；BMP-9通过增加软骨细胞增殖与迁移，抑制关节软骨退变进而延缓KOA进程^[26]。

2.5 Runt相关转录因子2

下游靶基因Runx2表达产物能刺激成骨分化和骨形成^[27]，还能调控软骨及骨骼发育，调节细胞外基质降解酶表达。Runx2表达增强会促进软骨降解，加重病理改变^[28]。

2.6 其他相关因子

LRP5是骨密度调节剂，其功能丧失、突变与KOA有关。Wnt/β-catenin信号通路可通过调控LRP5表达，促成骨细胞增殖^[29]；TCF1、Cyclin D1、sFRP表达水平也与OP病程发展有关^[30]。

3 基于Wnt/β-catenin信号通路补肾活血中药治疗KOA与OP“共病”

根据近年来实验和数据分析^[31-32]，可知骨碎补、牛膝、杜仲、补骨脂等在治疗KOA与OP领域研究较多。上述中药含有多种有效成分，能多靶点调节Wnt/β-catenin信号通路相关因子水平，推测其对KOA与OP“共病”有一定疗效。以下基于Wnt/β-catenin信号通路，以骨碎补^[33-43]、牛膝^[44-51]、杜仲^[52-58]、补骨脂^[59－64]为例，对于补肾活血中药治疗KOA与OP“共病”进行讨论。见表 1，图 1。

3.1 骨碎补

骨碎补为水龙骨科植物槲蕨Drynaria roosii Nakaike的干燥根茎。骨碎补有效成分主要有黄酮类物质骨碎补总黄酮（TFRD）和二氢黄酮类物质柚皮苷等。

TFRD能够显著抑制骨细胞中Wnt特异性抑制物SOST和Dkk1表达，激活Wnt/β-catenin信号通路，提高OP大鼠骨质量和骨强度、刺激骨形成^[33-34]；能增加Wnt3a、β-catenin及RUNX2蛋白表达以减少骨量丢失^[35]；能上调BMP表达，诱导BMSCs分化为新骨，提高大鼠骨密度^[36]；还能通过降低IL-1β、MMP-3、MMP-13表达，从而抑制KOA软骨退行性改变、细胞外基质降解和滑膜炎症^[40-42]，对KOA早、中、晚期软骨退变有明显改善作用。

柚皮苷能通过上调Runx2、β-catenin、BMP-2、Cyclin D1蛋白表达提高骨细胞增殖分化能力^[37-39]；可降低MMP-13表达，进而调节软骨细胞基质和改善炎性微环境^[43]。

3.2 牛膝

牛膝是苋科植物牛膝（怀牛膝）Achyranthes bidentata Bl.的干燥根。牛膝多糖（ABP）、牛膝甾酮（IS）、脱皮甾酮（ECD）、牛膝总皂苷（TSA）是牛膝主要有效成分。

ABP能显著上调大鼠骨折端骨组织β-catenin、Runx2、GSK-3β、LEF-1、BMP-2表达，同时使骨小梁数量增多，形态增粗，连续性增加，进而促进骨生成^[44-45]；使软骨组织MMP-9、MMP-13表达水平均明显降低，TIMP-1、TIMP-3表达水平均明显升高，减缓软骨退化，改善细胞外基质（ECM）状态^[51]。

IS能上调Frz、GSK-3β、LRP5、β-catenin表达，从而促进成骨细胞增殖分化^[46]；还提高了BMP-2、RUNX2、碱性磷酸酶（ALP）表达水平，促进成骨分化和细胞矿化^[47]。β-ECD使MMP-9、MMP-13表达均明显降低，Ⅱ型胶原mRNA表达明显升高，证明了β-ECD能抑制软骨破坏、促进软骨修复，进而延缓关节软骨细胞退变^[48]。TSA能使滑膜组织β-catenin蛋白、MMP-1、MMP-2、MMP-3表达水平均降低，从而减轻炎症、保护软骨和缓解骨关节炎膝关节活动障碍^[49-50]。

3.3 杜仲

杜仲是杜仲科植物杜仲Eucommia ulmoides Oliv.的干燥树皮。杜仲主要有效成分有松脂醇二葡萄糖苷（PDG）和杜仲醇等。

PDG能够使离体骨密度均明显增高，BMP-2、Runx2、护骨因子（OPG）、Wnt10b和β-catenin蛋白表达量明显增多，可能通过促进成骨细胞骨形成和抑制骨吸收来提高骨质量与骨强度^[52-54]；能抑制MMP-1表达，促进相关胶原蛋白和TIMP-1表达，减少软骨中胶原降解^[58]。

杜仲醇提取物能使Fzd2、Fzd3、β-catenin水平显著提高，Wnt抑制因子1（WIF1）表达显著下降，促进骨髓间充质干细胞成骨性分化^[55-56]；使MMP-13表达水平显著降低，能减轻炎症反应、调节关节软骨ECM降解和抑制软骨细胞凋亡，发挥骨关节炎大鼠关节软骨保护作用^[57]。

3.4 补骨脂

补骨脂为豆科植物补骨脂Psoralea corylifolia L.的干燥成熟果实。补骨脂主要有效成分有补骨脂素、补骨脂黄酮、补骨脂异黄酮、补骨脂酚、异补骨脂查尔酮等。

补骨脂素能使LRP6、β-catenin、Runx2表达增强、GSK-3β水平降低，提高大鼠骨密度，提高血清及骨组织OPG水平，进而减少骨组织分解代谢^[59]；对BMP-2、BMP-4蛋白表达均有不同程度增强，能够促进关节软骨稳定，抑制关节软骨分解，减缓KOA发生与发展^[64]。补骨脂异黄酮可诱导GSK-3β磷酸化，促进β-catenin向核内转移，激活转录因子TCF/LEF，进而激活通路下游基因Runx2，促进成骨细胞增殖与分化，从而促进骨形成^[60]。补骨脂黄酮与补骨脂酚联用使Wnt3a、LRP5、β-catenin水平升高，促进成骨细胞分化^[61]。异补骨脂查尔酮能抑制MMP-9表达，进而抑制破骨细胞功能，减少骨量丢失^[62]；使MMP-3、MMP-13水平显著下降，证明异补骨脂查尔酮能减轻软骨降解、保护软骨^[63]。

4 总结与展望

KOA与OP是两种常见慢性骨病，在中国发病率较高，是中国中老年人常见健康问题，且会使患者生活质量受到严重影响。随着中国人口老龄化加重，KOA与OP发病率仍在持续升高。虽然是两种独立疾病，但临床上两种疾病经常伴随发生。经典西医疗法通常分别治疗两种疾病，疗效差、服用药物种类较多，伴随着更高经济负担和更多不良反应。中药含有多种有效成分，多靶点、多功效治疗疾病，对“共病”治疗有极大优势，近年来受到广泛关注。在动物模型和体外实验中，补肾活血中药均表现出促进骨和软骨生成、抑制骨和软骨破坏的作用^[64]。关于补肾活血中药通过调控Wnt/β-catenin信号通路治疗KOA与OP“共病”分子机制研究已较为深入，主要包括以下几点：1）抑制MMPs水平、提高TIMPs水平，缓解骨和软骨破坏。2）调节Wnts蛋白水平，促进成骨分化和软骨化生，抑制破骨分化。3）上调Dkk水平，进而促进骨细胞分化增殖、抑制软骨细胞破坏和骨赘增生。4）调控BMPs家族不同亚型，促进成骨细胞分化、增殖和矿化，抑制软骨破坏。5）调节Runx2水平，刺激成骨分化、抑制软骨降解。尽管目前研究较多，但现阶段关于补肾活血中药对KOA与OP影响的研究大多仍停留在动物实验及体外实验阶段，临床数据较少，说服力略显不足。随着学者们对补肾活血中药研究不断深入，越来越多药理作用及分子机制将会被发现，为新药开发和临床应用提供更多有力依据。