胰島素信號通路與骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機(jī)制及中藥治療薈萃分析.pdf

1、2型糖尿病(Type2 diabetes mellitus，T2DM)和骨質(zhì)疏松癥(Osteoporosis，OP)作為老年人的常見病、多發(fā)病，其發(fā)病率呈逐年升高趨勢，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。國內(nèi)外各項(xiàng)研究對1型糖尿病與骨質(zhì)疏松癥的關(guān)系已經(jīng)得出較為肯定的結(jié)論，即1型糖尿病是骨質(zhì)疏松癥的高風(fēng)險因素，并可由此導(dǎo)致病理性骨折，其原因可能與胰島素分泌絕對不足引發(fā)糖類、脂類及蛋白質(zhì)代謝異常有關(guān)，而糖類、脂類、蛋白質(zhì)代謝異?？蓪?dǎo)致機(jī)體鈣磷代謝失衡，

2、從而減低骨量;而2型糖尿病患者骨量變化情況尚未得到較為一致的結(jié)論，二者發(fā)病機(jī)制是否存在共通之處亦不甚明確。近年來研究發(fā)現(xiàn)，胰島素信號通路可能與2型糖尿病和骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。
　　胰島素信號通路包括:胰島素受體底物(insulin receptor substrate，IRS)的磷酸化，磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol3-kinase，PI3K)的活化，Akt（即蛋白激酶B）活化，雷帕霉素靶蛋白(m

3、olecular targetof rapamycin，mTOR)活化，核糖體蛋白S6激酶(p70 S6 kinase，p70 S6k)活化等。正常情況下，胰島素或胰島素樣生長因子(insulin-like growthfactor-1，IGF-1)在細(xì)胞表面與胰島素受體結(jié)合，誘導(dǎo)胰島素受體發(fā)生自身磷酸化，酪氨酸激酶被激活，活化的酪氨酸激酶使胰島素受體底物(insulinreceptor substrate，IRS)的酪氨酸磷酸化，該底

4、物被激活?；罨腎RS在細(xì)胞膜處與磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol3-kinase，PI3K)的p85-p110亞基結(jié)合，PI3K被激活，后者生成磷脂酰肌醇(3、4)二磷酸(PIP2)和磷脂酰肌醇(3、4、5)三磷酸(PIP3)，并與磷脂酰肌醇依賴性激酶(phosphoinositide dependent kinase，PDK)-1結(jié)合，進(jìn)一步使下游通路中蛋白激酶B(protein kinaseB，PKB)

5、絲氨酸殘基磷酸化，最終導(dǎo)致葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-4(glucose transporter4，GLUT-4)移位到細(xì)胞膜而發(fā)揮降糖作用。T2DM時，外周組織對胰島素的敏感性降低，細(xì)胞對葡萄糖的攝取能力下降，葡萄糖調(diào)節(jié)受損，血糖升高。
　　近來研究發(fā)現(xiàn)，胰島素信號通路不僅是糖代謝的關(guān)鍵信號通路之一，其各因子也參與骨代謝的調(diào)節(jié)。PI3K參與成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的分化過程，在骨生成和骨重建方面發(fā)揮重要作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PI3K信號通路的活化在成骨

6、前體細(xì)胞MC3T3-E1的分化過程中是必需的，阻斷該信號通路在成骨細(xì)胞中的活化將嚴(yán)重抑制成骨細(xì)胞的正常分化。Akt是PI3K信號通路的主要下游分子。在成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞上，Akt1的表達(dá)占絕對優(yōu)勢，敲除小鼠Akt1基因發(fā)現(xiàn)其骨量減少，骨組織形態(tài)測量顯示骨形成和骨吸收活性均明顯下降，二次骨化中心形成延遲;Akt1-/-野生型小鼠成骨細(xì)胞分化指標(biāo)（如ALP、Ⅰ型膠原、骨鈣素表達(dá)等）均降低。此外，Akt與骨形態(tài)發(fā)生蛋白2共同調(diào)節(jié)間充質(zhì)細(xì)胞向成

7、骨細(xì)胞的分化。
　　骨質(zhì)疏松癥不僅與體重和身體總脂肪有關(guān)，與骨髓脂肪細(xì)胞也密切相關(guān)。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal stem cells，MSCs)具有多向分化潛能。若MSCs向脂肪細(xì)胞方向分化增加，會導(dǎo)致其向成骨細(xì)胞分化減少，故骨髓成骨細(xì)胞與脂肪細(xì)胞呈競爭性負(fù)相關(guān)關(guān)系。激素、脂肪因子，PPARγ以及機(jī)械性刺激均可影響MSCs向成骨或成脂方向轉(zhuǎn)化。抑制成骨細(xì)胞內(nèi)信號通路可促使MSCs向脂肪細(xì)胞方向轉(zhuǎn)化。
　　由骨質(zhì)

8、疏松癥所導(dǎo)致的椎體壓縮性骨折(OVCFs)十分常見，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，給家庭和社會都帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。過去的十年中，制藥公司已經(jīng)研發(fā)出一系列可提高骨量的骨質(zhì)疏松治療藥物。這些藥物主要在促進(jìn)骨形成（如特立帕肽，鍶鹽等）或抑制骨吸收（如雙磷酸鹽類）方面發(fā)揮治療骨質(zhì)疏松癥的作用。雖然這些藥物對骨質(zhì)疏松癥療效明顯，但發(fā)熱、骨痛加重等副反應(yīng)也伴之而來。中草藥可與已有的藥物聯(lián)合應(yīng)用于治療由骨質(zhì)疏松癥所導(dǎo)致的脊柱壓縮性骨折。
　　第一部

9、分胰島素下游信號因子PI3K、Akt1、Akt2及炎癥因子NFκB在2型糖尿病骨質(zhì)疏松大鼠肝、腎及骨骼肌組織中表達(dá)
　　目的:探討胰島素信號通路下游PI3K、Akt1、Akt2及炎癥因子NFκB表達(dá)變化是否影響2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生、發(fā)展。
　　方法:選取100只健康雌性Wistar大鼠（合格證書編號905105，2.5-3月齡）適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后隨機(jī)分為正常對照組(NS組，N=24)，單純?nèi)ヂ殉步M(NOVX組，N=2

10、6)，2型糖尿?。―S組，N=24），2型糖尿病去卵巢組(DOVX組，N=26)。采用高糖高脂飼料喂養(yǎng)聯(lián)合小劑量STZ腹腔注射法制作T2DM大鼠模型，雙側(cè)卵巢切除法制作OP大鼠模型。去卵巢后12周麻醉處死大鼠，分離雙側(cè)肝臟、腎臟及右側(cè)股四頭肌組織，分別制作各組織石蠟切片和提取RNA和總蛋白，應(yīng)用免疫組織化學(xué)和westernblot方法檢測NS組、NOVX組、DS組、DOVX組各組織PI3K、Akt1、Akt2、NFκB蛋白表達(dá)，反轉(zhuǎn)錄聚

11、合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)方法檢測PI3K、Akt1、Akt2、NFκB mRNA的表達(dá)。應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（X土s）表示，計量資料多組間比較采用方差分析，P＜0.05認(rèn)為有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　結(jié)果:應(yīng)用免疫組化方法觀察大鼠肝、腎、骨骼肌組織PI3K、Akt1、Akt2、NFκB分別在大鼠肝細(xì)胞胞漿、腎小管上皮細(xì)胞胞漿及骨骼肌細(xì)胞胞漿中表達(dá)。各組織免疫組化結(jié)果顯示，與NS組相比，

12、NOVX、DS和DOVX的PI3K、Akt1和Akt2均降低，以DOVX組降低最明顯(P＜0.05)。NFκB趨勢則相反，12周時NOVX、DS和DOVX的NFκB均升高，以DOVX組升高最明顯(P＜0.05)。肝組織RT-PCR結(jié)果顯示，DOVX組PI3K、Akt1和Akt2降低最為明顯(P＜0.05)，NFκB升高最明顯(P＜0.05)。DS組和DOVX組Akt2無明顯差別(P＞0.05)，NOVX組、DS組和DOVX組NFκB無明

13、顯差別(P＞0.05)。腎組織RT-PCR結(jié)果顯示，DOVX組PI3K、Akt1和Akt2降低最為明顯(P＜0.05)，NFκB升高最明顯(P＜0.05)。NOVX組和DS組PI3K無明顯差別(P＞0.05)，NOVX組、DS組和DOVX組Akt2表達(dá)無明顯變化(P＞0.05)。骨骼肌RT-PCR結(jié)果顯示，DOVX組PI3K、Akt1和Akt2降低最為明顯(P＜0.05)，NFκB升高最明顯(P＜0.05)。NOVX組、DS組和DOVX

14、組PI3K、Akt1、NFκB無明顯差別(P＞0.05)。肝組織western blot結(jié)果顯示，以DOVX組PI3K、Akt1和Akt2降低最為明顯(P＜0.05)，NOVX組和DS組PI3K無明顯差別(P＞0.05)。NFκB以DOVX組升高最明顯(P＜0.05)，NOVX組和DS組NFκB無明顯差別(P＞0.05)。腎組織western blot結(jié)果顯示，DOVX組PI3K、Akt1和Akt2降低最明顯(P＜0.05)，NFκB升

15、高最明顯(P＜0.05)。NOVX組和DS組PI3K、NFκB無明顯差別(P＞0.05)，DS組與DOVX組Akt2無明顯差別(P＞0.05)。骨骼肌western blot結(jié)果顯示，DOVX組PI3K、Akt1和Akt2降低最明顯(P＜0.05)，NFκB升高最明顯(P＜0.05)。NOVX組和DS組Akt1、NFκB表達(dá)無明顯差別(P＞0.05)。
　　結(jié)論:胰島素信號通路中PI3K、Akt1、Akt2、NFκB表達(dá)受抑制可能

16、與2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病有關(guān)。
　　第二部分絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者骨髓脂肪組織與皮質(zhì)骨區(qū)關(guān)系的研究
　　目的:探討絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者骨髓脂肪組織與皮質(zhì)骨區(qū)是否存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　方法:收集2013年1月-2013年12月在河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院內(nèi)分泌二科住院的2型糖尿病女性患者30例。采用核磁共振技術(shù)測量患者右側(cè)股骨BMA，右側(cè)股骨CBA，右側(cè)股骨皮下脂肪組織(SAT)及右側(cè)股骨骨骼肌，并將圖像用SliceOma

17、tic分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。采用SPSS13.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，描述性指標(biāo)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Pearson相關(guān)系數(shù)計算CBA、BMA、體重、BMI百分比、年齡、SAT和骨骼肌之間的關(guān)系。采用多元線性回歸進(jìn)行相關(guān)分析。
　　結(jié)果:Pearson相關(guān)分析顯示，右側(cè)股骨BMA和右側(cè)股骨CBA都與體重、BMI、年齡、右側(cè)股骨皮下脂肪組織(SAT)及右側(cè)股骨骨骼肌呈顯著正相關(guān)(分別為r=0.081，r=-0.215，r=0.

18、175，r=-0.252，r=0.317; r=0.385，r=0.153, r=-0.298, r=-0.087, r=0.650; P＜0.05)。
　　結(jié)論:BMA與CBA之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。這可能與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞優(yōu)先向脂肪細(xì)胞分化而向成骨細(xì)胞分化減少有關(guān)，為骨質(zhì)疏松癥提供新的治療方向。
　　第三部分傳統(tǒng)中藥治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折的系統(tǒng)性回顧研究
　　目的:系統(tǒng)評價中草藥治療在骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折的臨床

19、效果。
　　方法:計算機(jī)檢索三個電子數(shù)據(jù)庫(中國國家知識基礎(chǔ)設(shè)施工程，中國科技期刊數(shù)據(jù)庫(VIP)和萬方數(shù)據(jù)庫），檢索時間從1999年至2013年2月，搜索的中文關(guān)鍵字是中國草藥、草藥、骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折。本研究還使用了以下關(guān)鍵字的任意組合:一）壓縮性骨折、腰椎骨折、胸椎骨折;和b）傳統(tǒng)中國醫(yī)藥或者中國傳統(tǒng)藥物。搜索的英文關(guān)鍵詞包括Chinese herb、herbal、osteoporotic vertebral comp

20、ression fracture、compressionfracture、 vertebra fracture、 lumbar vertebrae fracture、 thoracic vertebraefracture、traditional Chinese medicine、traditional Chinese drug。實(shí)驗(yàn)類型為隨機(jī)對照實(shí)驗(yàn)。根據(jù)入排標(biāo)準(zhǔn)對入選文章進(jìn)行嚴(yán)格篩選、評估質(zhì)量、提取數(shù)據(jù)，采用RevMan5.1軟件進(jìn)行

21、數(shù)據(jù)分析。
　　結(jié)果:第三部分:最終納入11項(xiàng)隨機(jī)對照試驗(yàn)，共953例受試者。結(jié)果顯示，與安慰劑組相比，使用中草藥治療的患者其骨密度明顯升高。此外，與安慰劑組相比，聯(lián)合中藥治療的患者其骨密度提高更明顯。敏感性分析證實(shí)了這一點(diǎn)。
　　結(jié)論:使用中草藥治療可以增加脊柱骨密度。中草藥可作為一種創(chuàng)傷小、成本低的治療骨質(zhì)疏松癥導(dǎo)致的脊柱壓縮性骨折的方法。
　　關(guān)鍵詞:2型糖尿病;骨質(zhì)疏松癥;胰島素信號通路;骨髓脂肪組織;皮質(zhì)骨;