作者：兰州大学第一医院骨科      赵辉

骨质疏松症（OP）是一种全身代谢性骨病，主要特征为骨量减少和骨组织微结构破坏，导致骨脆性增加和骨折风险升高。流行病学研究显示，全球OP的总体患病率约为19.7%，其中男性约为10.6%，女性约为24.8%，50岁以上的女性患病率高达26.0%。OP存在性别、年龄、家族史、膳食摄入、药物（如糖皮质激素）使用、吸烟、酗酒及其他共存疾病等危险因素，多种因素共同作用下，OP可能导致继发性骨质疏松性骨折的发生，并伴随慢性疼痛、抑郁等并发症，严重降低患者生活质量，增加其死亡风险，为家庭和社会带来沉重负担。目前临床上用于治疗OP的药物主要包括双膦酸盐类、雌激素及选择性雌激素受体调节剂、甲状旁腺激素及其类似物、核因子-kB受体活化因子配体（RANKL）抑制剂、硬骨素抑制剂等。尽管OP药物丰富，但其临床治疗效果尚未达到预期标准。长期使用双膦酸盐与颌骨坏死、非特异性股骨骨折等并发症发生有关，选择性雌激素受体调节剂可诱发下肢疼痛性痉挛、静脉血栓形成，甚至严重卒中，长期使用RANKL单克隆抗体与皮疹、感染、非典型股骨骨折和颌骨坏死的易感性增加有关，这些发现进一步证实了抗OP药物的安全性有待解决。

补骨脂是豆科植物补骨脂的干燥成熟果实，具有抗OP、抗肿瘤、抗菌、抗氧化等多种生物活性。从补骨脂中提取出的黄酮类化合物是一类骨架结构为2-苯基色烯-4-酮的化合物，同样具有促进骨形成、减少骨丢失的作用，但黄酮类化合物抗OP作用机制鲜有报道。本文就黄酮类化合物治疗OP的相关信号通路研究进展进行综述，以期为OP的预防和治疗提供参考。

黄酮类化合物的分类

黄酮类化合物主要包括异黄酮、二氢黄酮、黄酮醇和查尔酮。不同结构的黄酮类化合物虽结构有所差异，但在体外实验中表现出一系列共同作用，主要包括调节骨代谢、抗氧化、抗炎等，在当前OP药物预防和治疗研究中备受关注。

异黄酮类     异黄酮类化合物是一种具有核心酚环结构的植物化学成分，化学结构与17β-雌二醇相似，其主要苷元结构包括金雀异黄酮和大豆苷元，具有抗肿瘤、抗氧化、抗菌、抗炎、抗抑郁、雌激素活性及成骨活性等作用。补骨脂中已分离鉴定的异黄酮类化合物约有23种，主要有补骨脂异黄酮（Corylin）、新补骨脂异黄酮（NBIF）和补骨脂异黄酮A（CorylifolA）等代表性成分。Don等研究发现，在小鼠颅骨衍生的MC3T3细胞中，NBIF通过上调Runt相关转录因子2（Runx2）和成骨细胞特异性转录因子（Osterix）mRNA的表达，从而发挥成骨活性。除促进成骨作用外，NBIF还可通过其他途径协同发挥抗OP效应。既往实验研究发现，NBIF通过阻断RANKL与肿瘤坏死因子受体相关因子-6（TRAF-6）/原癌基因酪氨酸-蛋白激酶（c-Src）结合，抑制破骨细胞早期分化；在双侧卵巢切除小鼠模型中，NBIF可有效抑制骨吸收，达到治疗OP的效果。

有研究显示，经地塞米松（Dex）处理的MC-3T3-E1细胞抑制骨吸收机制中NBIF可通过调控长链非编码RNA（lncRNA）CRNDE的表达，拮抗Dex对成骨细胞的氧化应激损伤。同时，体外破骨细胞研究发现，NBIF能够通过抑制破骨细胞标志性基因组织蛋白酶K（CTSK）、基质蛋白金属酶-9（MMP-9）和Fos原癌基因（c-Fos）的mRNA表达，抑制破骨细胞分化。以上研究说明，NBIF能够通过调控多条信号通路，协同抑制破骨细胞的分化过程。Zhou等通过蛋白质印迹（WesternBlot）分析显示Corylin通过抑制RANKL诱导的破骨细胞相关转录因子NFATc1和c-Fos的表达，有效抑制破骨细胞的分化；在双侧卵巢切除大鼠模型中，Corylin可逆转因双侧卵巢切除引起的骨量减少。近年来研究发现，Corylin可通过激活Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）信号通路促进成骨细胞中重要生物标志物如Runx2、Osterix、Ⅰ型胶原蛋白（Col-1）和碱性磷酸酶（ALP）等的表达，从而促进成骨活性。研究发现，Corylin可抑制丝状肌动蛋白（F-actin）环形成和破骨细胞迁移，它还能够通过抑制RANKL下游靶基因的表达，进一步抑制破骨细胞的分化过程。

Li等实验研究发现，CorylifolA可显著降低磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)、蛋白激酶B(Akt)、糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)等磷酸化；激活核因子（红细胞衍生2）相关因子2（Nrf2）信号通路可减少活性氧（ROS）生成，并抑制线粒体氧化磷酸化能量代谢，从而起到治疗OP的作用。这些结果说明，异黄酮可通过多靶点作用于骨组织，为OP的预防和治疗提供了新的方向。

二氢黄酮类       补骨脂中二氢黄酮类化合物的结构特征为C2-3位双键被氢化还原，C环呈饱和状态，具有促进成骨和抑制破骨等生物活性。Weng等通过对绝经后妇女的原始成骨细胞研究发现，补骨脂二氢黄酮（Bavachin）能够显著上调Runx2、Col-1、骨钙素（OCN）的表达水平，从而调控成骨细胞早期分化；与雌二醇相比，补骨脂二氢黄酮抗OP效果更好，不良反应更小，因此有可能成为雌激素补充剂。Li等通过MTT法和ALP法研究大鼠成骨细胞增殖活性，发现Bavachin和异补骨脂二氢黄酮（Isobavachin）可显著促进成骨细胞增殖，且Bavachin在诱导分化成骨细胞方面作用更强，提出异戊二烯侧链可能为关键抗OP基团，为开发靶向OP的天然药物提供了结构-效应关系理论基础。既往研究发现，Isobavachin可通过减少破骨细胞中铁的积累及抑制线粒体的生物生成和功能，减少ROS生成，从而抑制RANKL诱导体外骨髓巨噬细胞和RAW264.7细胞向破骨细胞分化，有效抑制骨吸收作用。研究发现，与全过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）激动剂罗格列酮相比，补骨脂二氢黄酮甲醚（Bavachinin）可显著增强MC3T3-E1细胞在正常葡萄糖环境以及高糖刺激条件下的成骨分化能力，具体表现为Bavachinin可增加Runx2、OCN和骨形态发生蛋白-2（BMP-2）的蛋白和基因表达水平，从而促进MC3T3-E1细胞向成骨细胞分化及骨形成作用。

黄酮醇类      黄酮醇类化合物的典型结构特征为黄酮母核C3位连有羟基（即3-羟基黄酮），是一类结构多样、生物活性显著的黄酮类化合物，该类化合物具有广泛的药理作用，包括抗肿瘤、抗氧化应激、抗炎、解毒以及调节免疫等。既往研究发现，紫云英苷（Astragalin）可上调原代人成骨细胞Runx2、骨桥蛋白（OPN）和Col-1的mRNA，发挥成骨活性，同时Astragalin可抑制抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）的活性，从而抑制破骨活性。Liu等研究发现，暴露于不同浓度Astragalin的MC3T3-E1细胞均可提高ALP、OCN、OPN和BMP-2的mRNA和蛋白水平，促进MC3T3-E1细胞的成骨分化，发挥抗OP作用。

查尔酮类      查尔酮类化合物是一类以1,3-二苯基丙烯酮为基本骨架的多羟基芳香族化合物及其衍生物，具有抗炎、抗菌、抗氧化等多种生物活性。分子对接分析研究发现，异补骨脂查尔酮（Isobavachalcone）与雌激素受体α的自由结合能高达-7.23kcal/mol，可有效维持骨量，从而发挥抗OP作用。Liu等研究指出，Isobavachalcone通过抑制核因子-κB（NF-κB）信号通路及下调miR-193-3p表达，从而抑制破骨细胞生成与骨吸收。

黄酮类化合物治疗OP的关键信号通路

Wnt/β-catenin信号通路      Wnt/β-catenin信号通路在调节骨稳态中起到了重要作用，可促进骨量和骨强度增加。Wnt结合卷曲蛋白（Frizzled）介导共受体低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP）5/6的募集，形成三聚体复合物，并导致下游β-catenin蛋白水解抑制，促进β-catenin累积并转移至细胞核，与T细胞因子（TCF）/淋巴增强子因子（LEF）结合，从而激活下游靶基因表达，促进成骨细胞分化和增殖。若Wnt缺乏导致Wnt/β-catenin信号通路受阻，β-catenin可被GSK-3β磷酸化，抑制成骨细胞增殖分化，从而导致OP的发生。

有研究显示，Corylin可诱导大鼠成骨细胞中GSK-3β的磷酸化，促进β-catenin核转位累积，激活TCF/LEF转录因子，这一级联反应可激活下游Runx2基因表达，从而发挥成骨活性。研究发现，在双侧卵巢切除OP大鼠模型中，经高浓度Bavachin处理的实验组大鼠可较对照组显著上调Wnt3a、LRP5和β-catenin的表达水平，LRP5进而与Wnt和Frizzled结合，此过程可被Wnt信号抑制剂Dkk1显著抑制，证实Bavachin可激活典型Wnt信号通路，促进成骨分化。综上所述，黄酮类化合物能够通过Wnt/β-catenin信号通路，促进成骨细胞增殖分化，为预防和治疗OP提供了新思路。

PI3K/Akt/GSK-3β轴      有研究证实，PI3K/Akt信号通路对大鼠成骨细胞增殖与分化至关重要。PI3K是一种二聚体复合物，由与下游靶蛋白结合的调节亚基和催化亚基构成。Akt是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，广泛参与调控细胞代谢、肿瘤发生及蛋白质合成等关键生物学过程。在上游相关信号因子的激活下，PI3K/Akt信号通路中的PI3K可将磷脂酰肌醇-4，5-二磷脂（PIP2）磷酸化，生成磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷脂（PIP3），PIP3继而招募并激活下游信号分子Akt，活化的Akt可进一步将GSK-3β磷酸化。该通路通过促使GSK-3β发生磷酸化使其失活，从而阻止β-catenin的降解，使其在胞质内积累并进入细胞核，最终激活Runx2、Osterix等下游成骨相关靶基因的表达，促进成骨细胞分化。有研究用CorylifolA干预破骨细胞，发现CorylifolA与PI3K、Akt之间有很强的结合亲和力，这表明它们之间有很强的相互作用域；PI3K、Akt、GSK-3β的磷酸化均显著下降，抑制PI3K/Akt/GSK-3β信号通路的活性可促进抗破骨细胞生成作用。GSK-3β作为补骨脂中黄酮类化合物作用于PI3K/Akt和Wnt/β-catenin信号通路的交集靶点，充分说明黄酮类化合物通过多通路协同作用治疗OP的独特机制。

RANKL/核因子-kB受体活化因子信号通路     作为破骨细胞特有的信号通路，RANKL/核因子-κB受体活化因子（RANK）信号通路在抑制破骨细胞发育并减少骨吸收方面起到关键作用。RANK在巨噬细胞集落刺激因子的诱导下充分表达于破骨细胞膜表面。由成骨细胞表达的RANKL与RANK结合相互作用，招募TRAF-6，进一步激活下游多种信号通路，如NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路等，从而刺激破骨细胞成熟和分化，加速OP的发生。

多项研究证实，多种黄酮类化合物可通过抑制RANKL/RANK信号通路及下游靶分子，有效抑制破骨细胞分化及相关骨吸收作用。NBIF能够剂量依赖性地抑制RANKL诱导的破骨细胞生成，其机制包括阻断RANKL与TRAF-6/c-Src的结合，进而抑制下游NF-κB、MAPK和Akt信号通路的激活，在双侧卵巢切除小鼠模型中表现出抗骨吸收效应。研究表明，Corylin通过抑制RANKL诱导的c-Fos等关键转录因子的表达及阻断p65核转位来抑制NF-κB和NFATc1信号通路，下调破骨细胞相关基因的表达，从而减缓骨丢失。Isobavachalcone则通过下调miR-193-3p以及抑制c-Fos和NFATc1的表达，减弱RANKL信号介导的破骨细胞生成和骨吸收功能，且未见明显细胞毒性。以上研究表明，这些化合物均通过调控RANKL/RANK信号通路及其下游多条通路，协同抑制破骨细胞分化，在抗OP中具有潜在应用价值。

Nrf2/血红素加氧酶-1轴     Nrf2/血红素加氧酶-1（HO-1）轴在维持骨细胞稳态调节和缓解氧化应激中发挥关键作用。有研究进一步证实，在敲除Nrf2基因的小鼠破骨细胞前体细胞中发现，Nrf2缺失会加剧氧化应激水平，并促进RANKL诱导的破骨细胞分化。在正常生理状态下，Nrf2与Kelch样ECH相关蛋白-1（Keap1）结合并泛素化降解，当有氧化因素刺激时，Keap1构象改变，导致Nrf2活化，易位到细胞核中，激活许多抗氧化酶基因转录，从而减弱氧化应激。研究显示，NBIF可通过上调lncRNACRNDE激活Nrf2/HO-1信号通路，缓解Dex诱导的MC-3T3-E1成骨细胞氧化应激损伤。此外，研究发现，CorylifolA可提高过氧化氢酶、超氧化物歧化酶1（SOD1）和Nrf2的表达水平，它可通过促进Nrf2/HO-1轴的活化和增加ROS清除酶的表达来提高ROS的清除率，从而有效抑制RANKL诱导的细胞内ROS水平并减弱破骨细胞的分化。以上研究表明，黄酮类化合物可通过Nrf2/HO-1轴有效抑制OP发生进程中的氧化应激损伤。

结语

补骨脂中黄酮类活性分子通过多靶点、多通路的方式在预防和治疗OP方面展现出巨大的潜力，其药理作用核心在于协同调控骨形成与骨吸收的平衡，通过激活Wnt/β-catenin这一关键成骨分化信号通路，促进成骨细胞分化。在抑制骨吸收方面，某些黄酮类分子可有效干预RANKL/RANK信号通路，从而阻断破骨细胞的分化，同时黄酮类化合物还能调控PI3K/Akt和Nrf2/HO-1等相关信号通路，间接诱导破骨细胞凋亡，进一步抑制骨吸收。目前补骨脂中各种黄酮类单体之间的协同及拮抗作用尚不明确，特别是不同通路之间的交叉作用仍需系统阐述。来源于补骨脂的各种黄酮类化合物通过结合现代分子生物技术深刻展示其作用本质，未来开发更高效的新型药物在OP治疗中会有不错的应用前景。

来源：国际骨科学杂志2026年3月第47卷第2期