茶多酚治療骨質(zhì)疏松癥的研究進(jìn)展

車(chē)曉明

摘要：茶多酚是茶葉中所含有的多酚類(lèi)化合物的總稱(chēng),是一種具有多種生物學(xué)活性的高效抗氧化劑，研究發(fā)現(xiàn)茶多酚具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗輻射、抗高血脂、延緩衰老等藥理和保健作用，有關(guān)茶多酚的研究目前已成為藥學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)有研究認(rèn)為茶多酚的抗氧化、抗炎功效使其在骨質(zhì)疏松的預(yù)防及治療方面起著重要的作用。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)茶多酚抗骨質(zhì)疏松的作用及相關(guān)機(jī)制的研究進(jìn)展作一綜述。

關(guān)鍵詞：茶多酚;骨質(zhì)疏松;抗氧化;抗炎

  骨質(zhì)疏松是一種以骨組織退化、骨量減少，強(qiáng)度降低、脆性增加、易發(fā)生骨折為特征的慢性代謝性疾病，成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞功能失衡是導(dǎo)致骨質(zhì)疏松病理過(guò)程的直接原因。國(guó)內(nèi)外研究已證實(shí)氧化應(yīng)激是骨質(zhì)疏松發(fā)病的重要因素，氧化應(yīng)激產(chǎn)生的活性氧（Reactive oxygen species ROS）對(duì)體內(nèi)的成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞等氧敏感細(xì)胞的活性和功能均有影響[1]。茶多酚（tea polyphenol TP）在以往各種流行病學(xué)研究和臨床實(shí)驗(yàn)都驗(yàn)證了其多種藥用功效。伴隨近年來(lái)氧化應(yīng)激在骨質(zhì)疏松的發(fā)病機(jī)理中的研究深入，抗氧化劑茶多酚預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。

1、茶多酚簡(jiǎn)介

  茶多酚又名茶鞣質(zhì)，是茶葉中類(lèi)多羥基酚類(lèi)化合物的總稱(chēng)，占茶葉總重量的15%-20%左右。主要包括兒茶素類(lèi)、黃烷醇類(lèi)、黃酮類(lèi)等。其中以?xún)翰杷睾孔疃?，在兒茶素成分?/span>表兒茶素沒(méi)食子酸酯(Epigallocatechin gallate EGCG）是其中含量最豐富和藥用活性最強(qiáng)的成分[2]，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示。茶多酚化學(xué)結(jié)構(gòu)中鄰苯二酚結(jié)構(gòu)決定了其具有高效捕獲超氧陰離子能力，決定其具有極強(qiáng)的清除自由基的能力，它的氧化還原電位低，其多鄰位酚羥基可提供氫中斷或終止自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。同時(shí)，茶多酚可激活自由基的清除體系，                                                     

﹡通訊作者：陳亮 Email：chenliang_1972@163.com

并可通過(guò)抑制氧化酶系、絡(luò)合誘導(dǎo)氧化的過(guò)渡金屬離子來(lái)抑制自由基的產(chǎn)生。茶多酚是一種純天然的抗氧化劑，其具有優(yōu)越的抗氧化能力，在流行病學(xué)調(diào)查、臨床研究及體外細(xì)胞培養(yǎng)證實(shí)，茶多酚在健康方面有諸多益處，具有抗氧化、抑制炎癥、抗腫瘤、防衰老、抗輻射等藥理功能[3]。在茶多酚毒理方面Isbrucker等[4]分別從基因毒性和致畸發(fā)育毒性角度動(dòng)物實(shí)驗(yàn)分析EGCG毒性，結(jié)果顯示小鼠體液分析未見(jiàn)任何基因毒性效應(yīng)，致畸和發(fā)育毒性實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)沒(méi)有導(dǎo)致畸形形成的影響。說(shuō)明茶多酚具有很高的安全性。

2、茶多酚、氧化應(yīng)激與骨質(zhì)疏松

2.1 氧化應(yīng)激與骨質(zhì)疏松

  在過(guò)去的60年骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機(jī)制的研究中,雌激素作用的認(rèn)識(shí)是骨科領(lǐng)域的重大突破。其研究在骨質(zhì)疏松研究領(lǐng)域中占了壓倒性的優(yōu)勢(shì)。然而,伴隨生理學(xué)在對(duì)衰老過(guò)程的研究，以及對(duì)與衰老相關(guān)的氧化應(yīng)激的發(fā)現(xiàn),提示骨質(zhì)疏松發(fā)病機(jī)制是更為復(fù)雜的過(guò)程 ,需要我們重新評(píng)價(jià)對(duì)骨質(zhì)疏松發(fā)病機(jī)制的傳統(tǒng)觀(guān)念[5]。骨組織始終處于一個(gè)不斷地吸收、形成與重建的平衡過(guò)程中，在維持這種平衡中成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞發(fā)揮了重要作用，而雌激素水平的下降可打亂這種平衡，使得骨吸收超過(guò)骨形成。同時(shí)多種細(xì)胞因子通過(guò)自分泌和旁分泌調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞之間的平衡，一旦這種平衡失調(diào)就有可能發(fā)生骨質(zhì)疏松。近年來(lái)的流行病學(xué)研究顯示骨質(zhì)疏松患者體內(nèi)處于高氧化應(yīng)激狀態(tài)，同時(shí)血漿抗氧化劑水平明顯降低。最近Cervellati等[6]一項(xiàng)191名絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性血清抗氧化標(biāo)記物檢測(cè)調(diào)查顯示，骨質(zhì)疏松患者體內(nèi)脂氫過(guò)氧化物水平增高，而血清總體抗氧化劑水平均下降，他們考慮雌激素可能做為抗氧化劑有保護(hù)骨組織免受氧化應(yīng)激(OxS)的作用。而早年間Lean等[7]研究也報(bào)道雌激素缺乏導(dǎo)致破骨細(xì)胞內(nèi)硫醇抗氧化劑濃度降低，活性氧介導(dǎo)的細(xì)胞因子過(guò)度分泌，使得破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。Almeida等[8]從相反的角度驗(yàn)證了骨骼老化增加氧化應(yīng)激水平從而導(dǎo)致雌激素減少?？梢?jiàn)氧化應(yīng)激、雌激素水平下降、骨質(zhì)疏松是一個(gè)彼此影響，惡性循環(huán)的過(guò)程。這些流行病學(xué)研究顯示氧化應(yīng)激與骨質(zhì)疏松有密切的聯(lián)系。

2.2 茶多酚抗氧化抑制骨質(zhì)疏松

  茶多酚最早被人們廣泛認(rèn)識(shí)，是因其能捕獲和解毒ROS而具有抗氧化能力。而近期的研究主要要解決茶多酚是否會(huì)提高細(xì)胞抗氧化酶活性和減少氧化應(yīng)激損傷，以及茶多酚是否影響抗氧化防御系統(tǒng)，是否會(huì)對(duì)骨量和骨的微細(xì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有益的影響。Shen等對(duì)去勢(shì)大鼠組補(bǔ)充茶多酚(400mg/kg)分別從骨流失[9]和骨微觀(guān)結(jié)構(gòu)[10]方面研究中報(bào)道,茶多酚有較好的抑制骨流失效能，并能減輕骨微體系結(jié)構(gòu)退化，并提出可能通過(guò)提高谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的活性,阻止氧化應(yīng)激在骨重建中的損傷。2011年[11]再次報(bào)道，茶多酚由于其抗氧化能力通過(guò)減弱骨小梁和皮質(zhì)骨損失，增加骨形成,抑制骨吸收。同時(shí)EGCG的抗氧化效能能有效的減少大鼠體內(nèi)氧化應(yīng)激介導(dǎo)的鈣沉積。

3.茶多酚、氧化應(yīng)激與成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞。

3.1氧化應(yīng)激與成骨細(xì)胞

  在成骨細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松的發(fā)生不是由于成骨細(xì)胞的生物合成能力下降，而是由于成骨細(xì)胞的數(shù)量下降造成。Shen等在大鼠[9]和Baur等在小鼠[12]動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，氧化應(yīng)激導(dǎo)致成骨細(xì)胞凋亡，減少成骨細(xì)胞數(shù)量。Arai M[13]等在MC3T3-E1成骨細(xì)胞的培養(yǎng)基中加入氧化劑H2O2后MC3T3-E1細(xì)胞的礦化水平降低了一半，同時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2（Nrf2）的基因表達(dá)增加，而骨源性標(biāo)記物Runx2、ALP和BSP的基因表達(dá)明顯減低。在分子生物學(xué)機(jī)制方面，Manolagas等[14]研究顯示,氧化應(yīng)激通過(guò)Wnt/β-catenin信號(hào)通路抑制成骨細(xì)胞的分化,增加成骨細(xì)胞的凋亡,降低成骨細(xì)胞數(shù)量和骨形成的速度，從而促使骨質(zhì)疏松的發(fā)生。我國(guó)學(xué)者Bai等[15]早在2004年研究發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase ERK）和ERK依賴(lài)的NF-kB信號(hào)通路抑制成骨細(xì)胞。最近Zhang等[16]報(bào)道，高糖誘導(dǎo)氧化應(yīng)激在磷脂酰肌醇3激酶/Akt（phosphatidylinositol 3-kinase/Akt PI3K/Akt）信號(hào)通路介導(dǎo)下抑制成骨細(xì)胞。

3.2 茶多酚與成骨細(xì)胞。

   茶多酚能刺激成骨細(xì)胞增殖和分化并減少成骨細(xì)胞的凋亡，而這種對(duì)骨形成的作用無(wú)論是基因表達(dá)還是蛋白質(zhì)水平，都是通過(guò)增加堿性磷酸酶（ALP）活性和增加骨的礦化而實(shí)現(xiàn)的。在分子生物學(xué)機(jī)制方面，Mount[17]等研究顯示EGCG是通過(guò)Wnt/β-catenin信號(hào)通路增加ALP活性，從而提高成骨細(xì)胞的活性，而Wnt通路是目前已知控制骨骼發(fā)育和骨量的最重要途徑。Natsume[18]等的研究中報(bào)道，EGCG是通過(guò)PI3K/Akt途徑,而不是P38MAPK信號(hào)通路抑制1-磷酸神經(jīng)鞘氨醇對(duì)熱休克蛋白27的刺激，而實(shí)現(xiàn)對(duì)成骨細(xì)胞的調(diào)節(jié)。

Kamon[19]等用細(xì)胞培養(yǎng)的方法將EGCG加入成骨細(xì)胞中，結(jié)果顯示EGCG抑制MC3T3-E1成骨細(xì)胞凋亡,說(shuō)明EGCG能有效抑制骨吸收。在成骨細(xì)胞礦化方面Chen[20]等報(bào)道,經(jīng)過(guò)48小時(shí)的EGCG(1、10μmol/L)干預(yù)下,Runx2的mRNA表達(dá)增加，并提出茶多酚影響骨骼強(qiáng)度提高骨礦化，而這種效應(yīng)可能是通過(guò)Runx2調(diào)節(jié)機(jī)制而發(fā)揮作用。最近再次報(bào)道[21]，對(duì)卵巢去勢(shì)大鼠口服EGCG（3.4 mg/(kg.d)）結(jié)果證實(shí)了茶多酚能減少骨流失并保護(hù)骨微體系結(jié)構(gòu)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（bone morphogenetic protein 2 BMP2）表達(dá)明顯增加可能導(dǎo)致茶多酚發(fā)揮這種效應(yīng)。

3.3氧化應(yīng)激與破骨細(xì)胞

  早在90年代初發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激增加破骨細(xì)胞的分化和功能。隨后Bai等[22]發(fā)現(xiàn)活性氧通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERKs）和蛋激酶的cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（PKA-CREB）途徑刺激破骨細(xì)胞內(nèi)核因子kB受體活化因子配體（RANKL）的基因表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的活性和促進(jìn)骨吸收。Vaaraniemi[23]等研究發(fā)現(xiàn)破骨細(xì)胞通過(guò)向細(xì)胞膜與骨表面之間的吸收腔隙分泌酸和溶酶體酶類(lèi)如組織蛋白酶K等而促進(jìn)骨吸收的。而近期Hyeon[24]等報(bào)道，氧化應(yīng)激可能通過(guò)Nrf2控制氧化反應(yīng)基因的表達(dá)，調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原狀態(tài)從而抑制RANKL介導(dǎo)破骨細(xì)胞分化。Kanzaki等[25]的近期研究也發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)ROS的調(diào)節(jié)信號(hào)通過(guò)Nrf2/Kelch樣ECH聯(lián)合蛋白1(Nrf2/ Keap1)信號(hào)通路調(diào)節(jié)RANKL的基因表達(dá)，從而調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞活性。

3.4 茶多酚與破骨細(xì)胞。

  茶多酚可以抑制破骨細(xì)胞分化，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞凋亡。Oka等[26]將EGCG(100μmol/L)添加到成熟大鼠破骨細(xì)胞前體細(xì)胞和成熟破骨細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)EGCG干預(yù)組較觀(guān)察組多核破骨細(xì)胞數(shù)量明顯減少，并且基質(zhì)金屬蛋白酶-2和基質(zhì)金屬蛋白酶-9表達(dá)水平明顯降低,考慮EGCG通過(guò)抑制基質(zhì)金屬蛋白酶來(lái)抑制破骨細(xì)胞的形成和分化。Lin[27]等報(bào)道，EGCG通過(guò)顯著減少RANKL誘導(dǎo)的NF-κB的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)和核運(yùn)輸來(lái)干擾RANKL,從而抑制破骨細(xì)胞的分化。另有研究表明茶多酚通過(guò)調(diào)節(jié)金屬蛋白酶活性[28]而抑制破骨細(xì)胞，從而減少骨的吸收。

4.茶多酚、抗炎與骨質(zhì)疏松

4.1 炎癥因子與骨質(zhì)疏松。

  類(lèi)似于氧化應(yīng)激對(duì)骨質(zhì)疏松的影響,系統(tǒng)慢性炎癥也會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥的發(fā)展。慢性炎癥持續(xù)激活免疫系統(tǒng),干擾骨形成和吸收之間的平衡,引起骨質(zhì)流失。一些炎性因子,如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素等通過(guò)誘導(dǎo)M-CSF(macrophage colony-stimulating factor, M-CSF)和RANKL的表達(dá)刺激破骨細(xì)胞形成和骨吸收[29]。TNF-α還能通過(guò)激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）直接刺激破骨細(xì)胞形成，抑制破骨細(xì)胞凋亡，延長(zhǎng)破骨細(xì)胞生存時(shí)間。IL-1能介導(dǎo)TNF-α對(duì)破骨細(xì)胞的誘導(dǎo)作用，同時(shí)也能抑制破骨細(xì)胞凋亡和誘導(dǎo)細(xì)胞粘附分子-1（ICAM-1）形成。IL-6 通過(guò)與RANKL-RANK-骨保護(hù)素(osteoprotegerin, OPG)軸的相互作用，發(fā)揮其對(duì)破骨細(xì)胞及骨吸收的誘導(dǎo)和促進(jìn)作用。IL-10 可通過(guò)下調(diào)IL-1、IL-6、TNF-α，抑制破骨細(xì)胞的激活；IL-10 還能上調(diào)OPG的水平，下調(diào)RANKL和M-CSF的產(chǎn)生，從而抑制破骨細(xì)胞的分化[30]。雖然炎癥因子是骨質(zhì)疏松癥發(fā)病的獨(dú)立因素還是雌激素缺乏導(dǎo)致的繼發(fā)結(jié)果，還需進(jìn)一步研究，但可以肯定，炎癥因子參與骨質(zhì)疏松癥發(fā)病的病理生理過(guò)程。

4.2 茶多酚抑制炎癥因子治療骨質(zhì)疏松

  茶多酚在類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及骨性關(guān)節(jié)炎的研究中發(fā)現(xiàn)，可通過(guò)抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，對(duì)轉(zhuǎn)錄因子NF-кB 的調(diào)控作用，限制可誘導(dǎo)型NO合成酶的表達(dá)等途徑減少TNF-а、IL-1、IL-6、IL-8等炎癥因的釋放而起到抗炎作用。在骨質(zhì)疏松方面早在2003年Choi[31]等首次報(bào)道，茶多酚活性成分能通過(guò)減少TNF-α和IL- 6促進(jìn)成骨細(xì)胞MC3T3-E1的生存和ALP活動(dòng)抑制成骨細(xì)胞的凋亡。隨后，Takai[32]等在MC3T3-E1成骨細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn),EGCG通過(guò)SAPK/JNK途徑抑制血小板源生長(zhǎng)因子-BB而降低IL-6和IL-6 mRNA表達(dá)。在近期的研究中Shen[33]等在一項(xiàng)觀(guān)察大鼠體內(nèi)綠茶多酚抑制炎癥因子影響骨微觀(guān)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的研究中發(fā)現(xiàn)綠茶多酚可能通過(guò)抑制脂多糖（LPS）介導(dǎo)的TNF-α等炎性因子而起到在骨微體系結(jié)構(gòu)中的防護(hù)。在另一項(xiàng)選用紅茶多酚類(lèi)物質(zhì)茶黃素抑制炎癥因子的研究[34]中發(fā)現(xiàn)，在骨髓巨噬細(xì)胞中茶黃素通過(guò)封鎖NF-κB和MAPK信號(hào)通路抑制脂多糖（LPS）介導(dǎo)的IL- 6、單核細(xì)胞趨化蛋白-1 (MCP-1),細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1）。近期Joo等[35]在EGCG對(duì)骨髓巨噬細(xì)胞的作用研究中也發(fā)現(xiàn)，EGCG可能通過(guò)阻斷NF-κB和MAPK信號(hào)通路防止LPS介導(dǎo)的促炎基因表達(dá)。由此可見(jiàn)茶多酚能有效地抑制TNF-а、IL-6等炎癥因子，抑制成骨細(xì)胞凋亡并促進(jìn)其生長(zhǎng)。在這過(guò)程中對(duì)LPS的抑制可能是茶多酚發(fā)揮這種功效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

5.茶多酚其他抗骨質(zhì)疏松可能的機(jī)制

5.1通過(guò)激活VEGF調(diào)節(jié)機(jī)制促骨形成

  血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子( vascular endothelial growth factor，VEGF) 通過(guò)促內(nèi)皮細(xì)胞增殖參與骨代謝，在骨形成過(guò)程中對(duì)血管生成起重要作用，外源性VEGF 也可以直接作用于成骨細(xì)胞促進(jìn)其增殖與分化。茶多酚生物活性成分EGCG顯著增強(qiáng)PGF2α誘導(dǎo)的VEGF的合成，并增強(qiáng)成骨細(xì)胞成骨。同時(shí)PGF2α本身可刺激成骨細(xì)胞的增殖，抑制其分化。在MC3T3-E1成骨樣細(xì)胞中，也已證實(shí)兒茶素通過(guò)激活p42/p44MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以及SAPK/ JNK通路，上調(diào)PGF2α而起到刺激VEGF合成，促進(jìn)成骨細(xì)胞成骨[36]。

5.4.2通過(guò)抑制熱休克蛋白27調(diào)節(jié)機(jī)制促骨形成

  茶多酚生物活性成分能通過(guò)熱休克蛋白27（HSP27）調(diào)節(jié)機(jī)制增強(qiáng)成骨細(xì)胞成骨，Hayashi[37]等最早報(bào)道，在MC3T3-E1細(xì)胞中，EGCG通過(guò)抑制SAPK/JNK途徑，抑制TGF-β誘導(dǎo)的HSP27產(chǎn)生。Yamauchi等[38]報(bào)道EGCG通過(guò)抑制p44/p42MAPK途徑,抑制前列腺素2（PGD₂）刺激介導(dǎo)的HSP27產(chǎn)生。盡管HSP27在成骨細(xì)胞的生理意義尚未闡明，但EGCG很可能通過(guò)抑制p44/p42MAPK途徑或SAPK/JNK途徑調(diào)節(jié)HSP27感應(yīng)，從而促進(jìn)成骨過(guò)程。

6.結(jié)語(yǔ)

  骨質(zhì)疏松癥是骨吸收大于骨形成的代謝失衡結(jié)果。增強(qiáng)成骨細(xì)胞的活性以及減少破骨細(xì)胞可以幫助恢復(fù)骨代謝平衡和限制骨質(zhì)疏松骨質(zhì)疏松癥的發(fā)展。已有越來(lái)越多的體外實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及流行病學(xué)調(diào)查證據(jù)證明茶多酚生物活性成分可以預(yù)防骨質(zhì)疏松癥。茶多酚主要是由于通過(guò)抗氧化、抗炎途徑以及通過(guò)與此相關(guān)的各種信號(hào)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)骨質(zhì)疏松的干預(yù)。未來(lái)如何將目前研究的成果應(yīng)用于人類(lèi)是至關(guān)重要的。目前的研究多基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞培養(yǎng)的觀(guān)察，缺乏大量的臨床資料。同時(shí)老年骨質(zhì)疏松患者更容易出現(xiàn)髖部以及脊柱的骨折。而目前動(dòng)物研究的證據(jù)大多顯示增加BMD并沒(méi)有測(cè)試骨強(qiáng)度和抗骨折能力，同時(shí)這些動(dòng)物數(shù)據(jù)主要集中在長(zhǎng)骨中，而對(duì)髖部以及脊柱的數(shù)據(jù)較少。此外缺乏從先進(jìn)的成像技術(shù)角度評(píng)估茶多酚對(duì)增強(qiáng)骨質(zhì)強(qiáng)度的作用。