骨质疏松症(osteoporosis, OP)是一种典型的具有代表性的骨代谢疾病，多见于老年人和绝经后妇女，以全身骨量减少和骨微结构破坏为特征。OP会直接导致皮质骨变薄，骨小梁稀疏，骨强度下降，骨骼脆性增加，容易发生骨折，是老年患者致残和致死的主要原因之一[1]。随着我国人口老龄化程度的不断加深，OP发病率呈逐年升高趋势。其不仅严重影响患者的生活质量，还会增加医疗费用，并对人民群众的生命健康构成严重威胁。因此，如何有效预防和治疗OP成为亟待解决的问题[1]。各种原因导致的骨稳态失衡是OP发生的内在病理基础。细胞自噬是机体维持正常新陈代谢所必需的一种自我调节系统。近年来，越来越多的研究发现，自噬对成骨细胞(osteoblasts, OB)、破骨细胞(osteoclasts, OC)以及骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)发挥着重要的调控作用。自噬水平的异常引起的骨稳态失衡是OP发病的关键因素。“骨极”理论源自中医“五劳六七伤”学说，是祖国医学对虚劳晚期发病机制的高度总结，其发病机制与临床表现与OP晚期临床表现高度一致。因此，本文拟以“骨极”理论为基础，从“骨极-细胞自噬-骨质疏松症”学说切入，探究细胞自噬在OP发病中的作用，为其预防和治疗提供新的思路和见解。

1、“骨极”理论与骨质疏松症

1.1“骨极”理论

“骨极”源自中医“五劳六七伤”学说，属于“六极”之一。《删繁方》最早将“六极”明确描述为“筋极、脉极、肉极、气极、骨极、精极”。后世《诸病源候论》中也采用这种说法：“五劳则生六极，六极者，一曰气极……四曰骨极，令人酸削，齿苦痛，手足烦疼，不可以立，不欲行动……”。可见，“骨极”来源于“五劳”并与其关系密切。

关于“骨极”释义，《说文》曰：“极，栋也”,本指房屋中最高处的正梁，在中医理论中多将其引申为疾病发展到最终程度的极端状态。前人就有“五脏邪伤，则六腑生极”的说法。夏洁楠[2]认为《诸病源候论》中所记载的“五劳”“六极”和“七伤”均归属于广义范畴的虚劳，而狭义的虚劳可能特指五脏精气虚衰导致的“五劳”。其中“肾劳”不解，久而不愈，则会发为“骨极”。《删繁方》中论曰：“凡骨极者，主肾也，肾应骨，骨与肾合”。除此以外，《诸病源候论》记载：“凡肾病则骨极，牙齿苦痛，手足瘠疼，不能久立，屈伸不利，身痹，脑髓酸”。由此可见，“骨极”多由于肾精肾气亏虚导致。闫晓宇[3]在梳理历代相关文献后认为，脏腑精气亏虚后，导致机体易于感受邪气，邪气客与五脏，经久不解，导致五脏痹，其中肝肾痹状态下，再次感邪，邪气不解，则发为“骨极”。曹正同[4]认为，痹病与虚劳虽属两种疾病，但是两者之间存在着一定的联系，即痹病发展后期往往会随着脏腑精气亏虚而导致虚劳的产生。因此，可以看到，痹证与虚劳关系密切，二者病机根本都在脏腑精气衰少，而“骨极”则是其疾病在此阶段感邪而进一步发展的极端状态，属肝肾精气亏虚至极之际，为疾病发展的终末期。

综上可知，中医中的“骨极”理论所描述的即为在虚劳基础上，肾精肾气极度亏虚，感受邪气，直客于骨，气机瘀滞，筋骨失于正常濡养，导致手足烦痛、齿痛、不能久立等一系列症状的病理状态。

1.2“骨极”理论与骨质疏松症的内在联系

在中医学古籍和经典中，并没有OP这一病名，目前关于OP的中医病名根据频次排序主要有“骨痿”“骨痹”“骨枯”“骨极”“历节”等[5]。《素问·上古天真论》中以“女子七岁”“男子八岁”为一个生命节律阶段。在“七七八八”阶段，天癸衰竭，肾气虚衰，五脏六腑不得充养。而原发性OP又容易发生在老年男性和绝经后女性群体中。可见OP的发生发展和肾气的虚衰有着密切的联系。

目前，关于OP的中医病因病机，各家阐述的观点各不相同，但是都强调了“虚为本”的理念[6-8]。史晓林教授结合自身多年的临床实践，提出了“三因一变”理念来阐释OP的病因病机，其中“三因”指“虚瘀毒”三种致病因素，“一变”指“瘀毒致变”导致的骨质疏松性骨折[9]。他认为，人体脏腑阴阳气血虚衰，是OP的根本原因，而这其中又以肾虚为主。肾主骨生髓，肾虚髓枯，导致骨骼失荣，逐渐发为OP。而肾为先天之本，肾精亏虚，可导致其余各脏充养不足，脾为后天之本，气血生化之源，心肝肺又可统筹一身之气血正常运行，因此，五脏虚衰是OP病机之根本。其次，脏腑精气亏虚，气血生化乏源，一身之气无力推动和统摄血液正常运行，导致气血停滞，运行不畅，最终导致气滞血瘀，不能濡养骨髓，导致骨痿髓枯。基于此，史晓林教授提出了“因虚致瘀，虚瘀并重”的观点。而虚瘀互相作用，既导致气血运行不畅，又造成新血生化乏源，如此以往，恶性循环。而《周慎斋遗书》中有“气血凝滞，毒之所由发也”的记载，因此史晓林教授将其概括为“内毒”。瘀毒不解，可加重OP病情进展，损伤骨质，最终量变产生质变导致骨质疏松性骨折(一变)。“三因一变”理论不仅阐述了OP的病因病机，还揭示了其内在病情的发展阶段，也对临床诊治具有指导意义。

由前可知，“骨极”属“六极”之一，而“六极”又属于广义虚劳范畴，因此“骨极”为病是在脏腑之气俱衰之虚劳基础上，感受邪气，进一部损伤脏腑之气，导致肾精肾气亏虚更甚，气滞血瘀更重，则筋骨得不到濡养，不荣则痛，不通则痛，导致手足痛、齿痛、久立不能、不欲行走的症状。这与OP的病因病机到临床症状都高度符合。可见，“骨极”理论似乎能够从病因病机，到临床症状与OP进行高度对应。而不论是《外台秘要方》还是《圣济总录》,其中记载的治疗“骨极”的方药中多出现血肉有情之品以大补肝肾，壮腰强骨，如“骨极虚方”中就有“羊肾”一具，和相应的木瓜汤、骨碎补丸和虎骨酒等方[3]。史晓林教授在临床诊治OP过程中基于病机，拟定益气温经法，补益肝、脾、肾为主，佐以温经通络、活血止痛，创经验方强骨饮，由黄芪、肉桂、忍冬藤、鸡血藤、秦艽、防风、川芎、露蜂房、鹿角霜、骨碎补、杜仲、续断组成，临床疗效显著[10-11]。这与古籍中治疗“骨极”的方药方义具有异曲同工之妙。因此笔者认为，“骨极”理论对于全面理解OP有一定的优势，对临床治疗具有重要的指导意义。

2、细胞自噬与“骨极”理论

2.1细胞自噬定义

细胞自噬，顾名思义，是真核细胞在一系列自噬相关基因(autophagy related gene, ATG)的调控下利用自噬小体联合溶酶体，吞噬降解自身细胞质蛋白和受损细胞器的过程[12]。自噬的本质是降解细胞自身产生的“废物”,形成氨基酸和核苷酸等物质，释放入胞质，为维持内环境稳态和新陈代谢提供能量和物质基础，是细胞在营养缺乏和毒性环境等不利条件下存活自保的一种方式。根据包裹物质和运输途径的不同，自噬可分为巨自噬(macroautophagy)、微自噬(microautophagy)和分子伴侣介导的自噬(chaperon-mediated autophagy, CMA)3种类型[13]。巨自噬是指由内质网或高尔基体形成具有双层膜结构的自噬体(autophagosome),包裹胞内物质，最终自噬体与溶酶体融合，发挥降解作用。人体内最主要的自噬类型是巨自噬。因此，本文中出现的自噬无特殊说明主要指代巨自噬。目前学术界普遍认为[14],自噬过程可分为5个阶段：①自噬起始；②成核阶段；③延长阶段；④融合阶段；⑤降解阶段。这5个阶段受到一系列的活性分子和信号通路的精密调控，使得自噬过程有条不紊地进行。

2.2细胞自噬变化解释“骨极”理论的微观病理改变

自噬是细胞应对不利环境的保护性反应过程。正常生理情况下，机体各细胞内都维持着低水平的自噬，以完成细胞的“自我清洁”,有益于细胞维持正常的新陈代谢和存活。自噬功能失调会导致各种病理过程。自噬太过会导致细胞自身大部分细胞器和细胞质被吞噬降解，从而导致细胞死亡[15];而自噬不及则使其无法应对氧化应激或内质网应激等不利因素，导致细胞器受损，产生各种代谢产物，促进细胞凋亡[16]。这与“骨极”理论描述的病理变化有相通之处。“骨极”为“六极”之一，是由虚劳感邪发展而来[2-4]。中医理论认为，“正气存内，邪不可干”“邪之所凑，其气必虚”。因此，随着人体达到“七七八八”的阶段，肾气亏虚，脏腑之气衰减，正气虚衰，则为虚劳，而随着老龄进程，正气更衰，感受各种外邪内毒，最终发为“骨极”。有研究表明，自噬活性在机体衰老的过程中普遍下降[17]。而自噬活性下降，不足以清除细胞内衰老损伤的细胞器和氧化损伤造成过量的ROS,则会导致全身炎症因子上调，持续激活NF-κB通路，从而导致成骨能力下降，最终引起全身骨质疏松，出现“不可以立，不欲行动”的症状[18-20]。可见，脏腑虚衰导致自噬水平下降，而自噬水平下降，无法抵御内毒，导致最终发为“骨极”。这说明细胞自噬可以很好地阐释“骨极”理论，自噬变化可能是“骨极”的微观病理改变的体现。

3、细胞自噬功能失调与骨质疏松症

3.1细胞自噬与成骨细胞

有研究表明，上调Sirtuin蛋白家族成员如SIRT1和SIRT3的基因表达，最终可以增强OB和MC3T3-E1细胞的自噬，减轻它们的氧化损伤，促进成骨分化和增殖，并抑制凋亡[21-23]。许多中药提取物也受到广泛研究。研究报道白藜芦醇可以通过增强MC3T3-E1细胞自噬，从而促进其增殖和成骨分化，这一过程可能是通过白藜芦醇激活AMPK使其磷酸化从而诱导GATA-1入核，增加ATG7和ATG8的表达来达到的[24-25]。研究表明，知母皂苷BII和芍药苷可以通过AKT/mTOR信号通路促进细胞自噬，从而减轻高糖和地塞米松诱导的OB氧化损伤和细胞凋亡[26-27]。而补肾要药肉苁蓉中的有效成分肉苁蓉总苷A则可以通过Wnt/β-catenin信号通路诱导原代OB自噬并抑制其凋亡，从而促进成骨分化[28]。

很多研究报道了自噬还可以促进OB的矿化过程。Zeng等[29]发现高良姜素可以通过激活PKA/CREB信号通路，从而激活细胞自噬，增强矿化程度，减轻糖皮质激素引起的OP。研究表明，熊果苷可以通过激活自噬促进OB分化和矿化从而治疗预防糖皮质激素诱导的OP[30]。这可能是因为自噬小体在类骨质矿化的过程中充当了运载体运送羟基磷灰石结晶的作用。

3.2细胞自噬与破骨细胞

研究表明，巴戟天根部的活性物质茜草素-1-甲基醚可能通过抑制NF-κB的活化而抑制细胞自噬和RANKL诱导的OC生成，从而改善OP的程度[31]。还有研究表明，从仙茅中分离的地衣酚葡萄糖苷可以激活Nrf2/Keap1和mTOR信号通路，减轻OC氧化应激和细胞自噬，从而抑制OC的形成、分化和骨吸收活性[32]。由此可见，中药单体和活性成分不仅可以通过影响自噬影响OB的活性，还可以通过不同信号通路降低自噬而降低OC的增殖和分化，以达到治疗OP的目的。除此以外，有研究者报道了新型的生物材料如二氧化硅纳米颗粒和磁性纳米颗粒渗透的羟基磷灰石支架，它们可以提供一种细胞微环境，导致ATP供应充足，使得ROS水平降低，靶向抑制OC自噬，导致其无法抵抗其他不利因素如过度的内质网应激，从而促进OC凋亡[33-34]。这无疑为通过调控OC自噬治疗OP的策略开拓了前景。

除了影响破骨分化，有研究表明自噬还可以在溶骨过程中影响OC的骨吸收功能。有研究表明，敲低了OC中的ATG5和ATG7后，发现骨吸收陷窝的深度和体积都显著减少，而且OC中溶酶体递迁移至皱褶缘边界的能力也减弱[35]。这可能是因为敲低ATG5和ATG7后导致自噬小体的膜形成及延伸障碍，导致细胞降解吞噬功能下降，导致骨吸收能力减弱。

3.3细胞自噬与骨髓间充质干细胞

研究表明，衰老、雌激素缺乏和高脂饮食等会促使BMSCs成脂分化而导致成骨分化不足，从而发生骨质疏松[20,36]。因此调控BMSCs成骨和成指分化的趋势可能成为防治SOP的关键。目前许多研究认为促进BMSCs自噬似乎可以通过减弱氧化损伤等不利因素的影响，逆转这种趋势，并促进其向OB分化[37-38]。有研究表明，经过卵巢切除的小鼠的BMSCs自噬降低，而运用自噬激动剂雷帕霉素治疗后可增加BMSCs的成骨分化能力[39]。研究表明，一些中药有效成分可以有效促进BMSCs的自噬。Su等[40]报道异甘草素可以促进BMSCs自噬促进OB分化，治疗OP。Zhao等[41]通过研究发现，益母草碱可以通过PI3K/AKT/mTOR信号通路激活自噬，促进大鼠BMSCs向OB分化。有研究表明，运动可以通过改变细胞所受的机械载荷，进而激活SIRT1介导的BMSCs自噬，促进其向OB分化[42]。

此外，很多研究探索了许多其他影响BMSCs自噬的潜在的通路和靶点。研究表明，当APPL1/Myoferlin表达下调后，可以通过抑制自噬通量促进BMSCs成脂分化[43]。He等[44]报道了METTL14可以通过IGF2BPs/BECLIN-1信号轴增强自噬并促进BMSCs向OB分化。研究表明，诱导氧化应激后，TP53INP2下调，BMSCs的自噬被抑制，成骨分化减少[45]。Liu等[46]发现，自噬受体OPTN可以选择性降解底物FABP3,增加BMSCs自噬，促进其分为OB,减缓SOP的进展。这些新的靶点分子和信号轴有望为OP的诊断和治疗提供新的方法和思路。

4、小结

OP是最常见的骨代谢疾病之一。随着人口老龄化，其发病率持续上升，为个人和社会带来了沉重的经济负担。“骨极”理论，作为中医传统学说之一，不仅描述了OP腰背疼痛，不能久立，不欲活动行走的临床症状，还阐释了其病机的关键是“虚劳感邪，发为骨极”,而古籍经典中记载的治疗“骨极”的方剂在现如今仍具有临床指导意义。当人体随着年龄增长，自噬水平下降后，不足以抵御氧化损伤和炎症因子水平升高等不利因素，导致成骨能力下降，破骨能力增强。因此，细胞自噬可能解释了“骨极”的内在微观病理机制。细胞自噬在骨稳态中具有重要的作用，在OB和BMSCs中，自噬激活可以促进成骨分化和矿化，而在OC中，自噬抑制可以降低破骨分化和骨吸收。而且有很多中药单体可以通过调控自噬来达到缓解OP的目的，许多新的靶点和信号轴也可以通过调控细胞自噬来影响骨稳态。基于论证，本研究提出了一种新兴的“骨极-细胞自噬-骨质疏松症”学说，它是以“骨极”理论为指导，当机体由脏腑阴阳俱虚发为“骨极”后，体内OB、OC和BMSCs细胞自噬发生变化，OB和BMSCs自噬减弱，导致成骨分化能力减弱，OC自噬增强，导致破骨分化能力增强，加速了OP的进程。此学说为防治OP提供了指导，提示可以从自噬角度挖掘中医药治疗OP的价值。但是目前研究大多关注单种细胞，不同细胞中自噬激活或抑制可能有相反的结果，自噬如何整体调控骨代谢相关细胞和因子在骨稳态中发挥作用尚未可知。因此，该学说仍然处于探索初步阶段，未来需要借助现代生物分子学、药理学及代谢组学等相关技术和知识，提供更有力的证据、等级更高的结论来进一步揭示其中机制，以期为OP的病理机制、诊断及治疗提供中西医结合的新思路。

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基金资助:国家自然科学基金面上项目(82074183) ,浙江省自然科学基金(LZ22H270002) ,浙江省中医药管理局中医药现代化专项项目(2020ZX009)

文章来源:李金坤,黄旭东,周航,等.由“骨极”理论探讨细胞自噬在骨质疏松症中的作用[J].中国骨质疏松杂志,2024,30(07):1038-1043.