氧化应激（oxidative stress，OS）是一种体内氧化与抗氧化作用失衡状态，是导致衰老和疾病的重要因素，此时中性粒细胞发生炎性浸润、蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物。当机体不足以抵御过量活性氧（reactive oxygen species，ROS）造成的氧化损伤时可产生OS，并引发一系列免疫及代谢疾病，如高血压、糖尿病、动脉粥样硬化等^[1]。近年来，诸多研究表明OS与骨质疏松症关系密切，大量具有抗氧化、抗骨质疏松作用的中药及化学成分应用前景广阔。本文简要综述了经由抗OS机制防治骨质疏松症的中药及其有效成分，以期为临床应用、新药研发等提供借鉴。

传统认为雌激素缺乏是骨质疏松症发病的主要机制，但这并不能很好地解释老年男性骨质疏松症、继发性骨质疏松症（关联于糖尿病、内分泌紊乱、炎症、糖皮质激素等）的发生，而且激素调控治疗并不能达到理想效果，故需要更加全面深刻认识骨质疏松症的发病机制。而OS在骨质疏松症发病中的地位日益突出，大量临床观察发现，无论是老年性骨质疏松、绝经后骨质疏松还是继发性骨质疏松均显示出与OS的关联。我们的研究表明，去卵巢（ovariectomized，OVX）模拟绝经后骨质疏松小鼠、D-半乳糖（D-galactose，D-gal）致老年性骨质疏松小鼠及糖皮质激素致继发性骨质疏松小鼠等均表现出不同程度的氧化损伤^[2-4]。此外，我们首次以APP/PS1双转基因小鼠为模型，发现过量β-淀粉样蛋白（amyloid β-protein，Aβ）聚集与ROS生成的双向关联使机体处于Aβ偶联氧化损伤状态，据此我们提出Aβ偶联氧化损伤新机制，受到广泛关注^[5]。总之，OS在骨质疏松症发病中占据重要地位，深入探索其信号通路，发现可能的药物作用靶点，有助于更准确地把握临床治疗及新药研发方向等。

在骨代谢过程中，当骨形成与骨吸收之间的平衡被打破，骨吸收大于骨形成时易诱发骨质疏松症。骨髓间充质干细胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cell，BMSC）和成骨细胞均参与骨形成，前者主要分化为成骨细胞或脂肪细胞，后者主要通过增殖、分化及矿化形成骨细胞，多条信号通路可影响它们的功能且与OS密切相关。Wnt/β-catenin/T细胞因子（T cell factor, TCF）通路可促进BMSC和成骨细胞中锰超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase，MnSOD；又称SOD2）、过氧化氢酶（catalase，CAT）等抗氧化酶的生成，也能够调控骨形成相关基因Runt相关转录因子2（Runt-related transcription factor 2，Runx2）及锌指结构Osterix的表达，抑制OS引起的脂肪形成相关转录因子增强子结合蛋白（CCAAT/enhancer binding protein，C/EBP）和过氧化物酶增殖活化受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）的表达^[6]，从而促进BMSC增殖并定向分化为成骨细胞。叉形头转录因子O亚型家族（forkhead box-containing protein O subfamily，FoxO）中，FoxO1主导的信号通路主要通过调节DNA修复基因Gadd45、细胞周期调节基因cyclin D1、cyclin D2的表达而促进成骨细胞增殖^[7]。过量ROS可造成成骨细胞结构和功能破坏，也可提高PPARγ表达水平，激活蛋白酶体降解β-catenin，抑制BMSC向成骨细胞定向分化；另外，还可使FoxO与Wnt通路竞争性地结合β-catenin，将细胞内有限的β-catenin向FoxO转录^[8]，抑制成骨细胞的增殖及分化。总之，OS可通过多途径抑制BMSC、成骨细胞的功能，并诱导细胞凋亡，进而减缓骨形成进程。

破骨细胞在骨重建中主要参与骨吸收，其可向细胞外分泌盐酸和溶解酶，使周围骨组织破坏溶解。破骨细胞本身富含线粒体，可产生大量ROS参与OS。现有研究表明，RANKL/RANK/OPG是破骨细胞分化成熟的重要通路，该信号通路包含以下几个方面：NF-κB受体活化因子配体（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）由成骨细胞产生分泌，与破骨前体细胞的受体NF-κB受体活化因子（receptor activator of NF-κB，RANK）结合后可促进破骨细胞分化成熟，护骨因子（osteoprotegerin，OPG）则位于成骨细胞表面，可与RANKL结合而抑制破骨细胞分化成熟^[9]。巨噬细胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）与受体c-Fos结合激活的相应信号通路在破骨细胞分化中也起到关键作用^[10]。在过量ROS刺激下，M-CSF和RANKL的表达增加，使RANKL/OPG比值上升，进而促进破骨细胞的分化。另外，过量ROS还可导致成骨细胞分化减少，从而抑制OPG的表达，也使得RANKL/OPG比值升高^[11]，可间接促进破骨细胞的分化成熟。因此，OS不仅促进破骨细胞分化、加速骨吸收，还能打破骨形成与骨吸收的平衡，使得骨吸收大于骨形成，诱发骨质疏松症。总之，OS广泛参与多种类型骨质疏松症的病理生理过程，通过多途径多靶点影响骨代谢（图 1），基于抗氧化机制的抗骨质疏松中药及化学成分值得关注。

图 1 OS与骨代谢 Fig 1 Relationship between oxidative stress (OS) and bone metabolism

啤酒花为桑科植物啤酒花（Humulus lupulus L.）的干燥雌性花序，味苦，性微凉，归肝、胃经，能健胃消食、利尿安神、抗痨消炎，是新疆特色资源植物。Kondo^[12]发现啤酒花添加酿造的啤酒可抑制OVX大鼠股骨骨丢失，而在单用酒精或不加啤酒花酿造的啤酒中均没有呈现抑制作用，表明啤酒中抗骨质疏松的活性成分来自啤酒花。近年来，我们持续进行啤酒花抗骨质疏松物质基础、作用机制等研究，发现啤酒花总提取物可提高OVX小鼠血清雌二醇水平，改善骨骼结构，增强骨密度（bone mineral density，BMD），并能调节碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatase，TRAP）、骨钙蛋白（osteocalcin，OCN）和脱氧吡啶啉（deoxypyridinoline，DPD）的水平，防止骨质流失^[2]。在细胞模型中，啤酒花总提取物可促进Aβ1-42寡聚体损伤的成骨细胞增殖、提高ALP活性，并促进骨桥蛋白（osteopontin，OPN）和Ⅰ型胶原蛋白（type Ⅰ collagen，ColⅠ）的表达，降低细胞内ROS水平和凋亡率，其机制与激活FoxO1和核因子E2相关因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）信号通路发挥抗氧化作用有关^[13]。

啤酒花的主要抗氧化成分是以黄腐酚为代表的黄酮类成分和以苦味酸类为代表的树脂类成分。我们发现，黄腐酚在提高OVX小鼠雌激素水平、降低高骨转换率的同时，能改善骨小梁微环境、增强BMD^[14]，还能以自噬的方式降低APP/PS1小鼠体内Aβ沉积水平^[5]，兼具改善记忆损伤效果。黄腐酚还能够以剂量依赖的方式降低Aβ_1-42寡聚体处理的成骨细胞内ROS的水平，其机制可能是通过激活Nrf2通路上调其下游基因血红素加氧酶1（heme oxygenase 1，HO-1）、NAD(P)H: 醌氧化还原酶1[NAD(P)H: quinone oxidoreductase 1，NQO1]和SOD2的表达，发挥抗氧化作用。此外，啤酒花所含主要苦味酸类成分蛇麻酮和葎草酮也具有抗氧化性，两者均有促进成骨细胞骨形成、抑制破骨细胞骨吸收的作用^[15]，具有较好的开发应用前景。

海马为海龙科动物线纹海马[Hippocampus (H.) kelloggi Jordan et Snyder]、刺海马（H. histrix Kaup）、大海马（H. kuda Bleeker）、三斑海马（H. trimaculatus Leach）或小海马（海蛆）（H. japonicus Kaup）的干燥体。海龙为海龙科动物刁海龙[Solenognathus hardwickii （Gray）]、拟海龙[Syngnathoides biaculeatus（Bloch）]或尖海龙（Syngnathus acus Linnaeus）的干燥体。两者皆味甘、咸，性温，归肝、肾经，均能温肾壮阳、散结消肿。海马、海龙为海洋特色动物药，均有抗氧化活性，根据中医"肾主骨生髓"理论，治疗骨质疏松症具有优势，可有效改善骨质疏松动物模型的BMD^[16]。海马总提取物可通过促进成骨细胞骨形成，抑制破骨细胞骨吸收而发挥抗骨质疏松作用。从海龙中分离的活性肽可通过NF-κB途径促进人成骨细胞MG-63的分化及矿化^[17]，此外，海马、海龙作为滋补品常被制成保健药酒，根据东园家酒祖传秘方研究制成的复方海马酒富含多种氨基酸、锌、硒、锗等微量元素，能保护人体细胞免受氧化损伤。我们也发明了一种含有海龙、淫羊藿等成分的中药制剂，可促进成骨细胞骨形成，抑制破骨细胞骨吸收，对绝经后骨质疏松具有明显的防治作用^[18]。

巴戟天为茜草科植物巴戟天（Morinda officinalis How）的干燥根，味甘、辛，性微温，归肾、肝经，能补肾阳、强筋骨、祛风湿。巴戟天的强筋骨功效早在《神农本草经》中就有记载，是传统的、临床常用的抗骨质疏松中药。有关巴戟天抗骨质疏松的研究也颇多，如其能有效抑制OVX骨质疏松模型大鼠、糖皮质激素致骨质疏松模型大鼠的骨丢失^[19-20]。近年来，巴戟天因能较好地清除ROS、降低小鼠体内OS状态，其抗氧化活性被发现，其主要抗氧化成分源自多糖、寡糖及酚类化合物等。巴戟天通过抗氧化发挥抗骨质疏松的作用可能与其激活NF-κB信号、抑制骨吸收有关^[21]。单味巴戟天即有良好的抗氧化、抗骨质疏松作用，以其为君药组成的复方具备更佳的药理作用，如我们研究的中药名方巴戟天丸（《古今医统》）不仅可改善D-gal诱导的老年性骨质疏松大鼠的骨质疏松，还能改善大鼠的记忆损伤，兼具延缓衰老与抗骨质疏松的功能^[3]。

桑叶为桑科植物桑（Morus alba L.）的干燥叶，味甘、苦，性寒，归肺、肝经，能疏散风热、清肺润燥、清肝明目。多酚类、黄酮类是桑叶主要抗氧化活性成分，均能有效清除ROS^[22]。桑叶水提液可降低糖尿病骨质疏松大鼠空腹血糖，改善糖耐量，提高血清SOD活性，同时降低血清丙二醛（malondialdehyde，MDA）、总抗氧化物、DNA氧化损伤生物标志物8-羟基-2-脱氧鸟苷、晚期糖基化终末产物（advanced glycation end product，AGE）含量，缓解氧化损伤，增强骨质疏松大鼠的骨强度、改善骨微结构，防治骨质疏松^[23]。此外，桑叶、虎杖的混合提取物可降低OVX大鼠OS水平，减少破骨细胞生成，同时增加骨皮质厚度，改善血清钙、OCN及ALP水平，促进成骨细胞生成，具有促进骨形成和抑制骨吸收的双重作用^[24]。

黄芪为豆科植物蒙古黄芪[Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge. var. mongholicus (Bge.) Hsiao]或膜荚黄芪[Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge.]的干燥根，味甘，性微温，归肺、脾经，能补气升阳、固表止汗、利水消肿、生津养血、行滞通痹、托毒排脓、敛疮生肌。其主要的抗氧化活性成分为黄芪甲苷、黄芪多糖等。黄芪水提液和黄芪甲苷均可提高OVX大鼠体内抗氧化酶活性、降低体内MDA水平，其中黄芪甲苷对提高腰椎、股骨的BMD和胫骨强度作用尤为明显^[25]。此外，黄芪多糖可恢复线粒体功能障碍和OS引起的形态学改变，其机制为通过调节沉默信息调节蛋白1（silent information regulator 1，Sirt1）途径抗氧化损伤，进而防止骨丢失^[26]。章细华和朱成童^[27]在临床对照试验中发现，由黄芪、补骨脂、骨碎补、菟丝子、狗脊、川续断、川芎、鸡血藤和葛根等组成的益肾健骨汤可改善老年性骨质疏松的肾虚证候评分及腰痛评分。

骨碎补为水龙骨科植物槲蕨[Drynaria fortunei (Kunze) J. Sm.]的干燥根茎，味苦，性温，归肝、肾经，能疗伤止痛、补肾强骨，外用能消风祛斑。其总提物不仅能通过调节氧化抗氧化平衡改善糖皮质激素诱导的大鼠骨质疏松，而且能促进骨质疏松性骨折大鼠的骨愈合，提高骨强度及BMD，用于治疗骨质疏松性骨折^[28]。黄酮类是骨碎补主要的抗氧化活性成分，骨碎补总黄酮可增加OVX大鼠的BMD、减少骨矿物质流失、提高抗氧化能力，对骨质疏松的防治具有潜力^[29]。含有中药骨碎补、续断、杜仲的组方常被用于治疗骨质疏松及骨折，所含活性成分有效抑制了小鼠单核巨噬细胞RAW264.7中TRAP的活性，并减少了骨吸收相关基因的表达，从而防止骨丢失^[30]。

清热解毒中药鱼腥草可有效改善OVX小鼠胫骨形态计量学静态参数与股骨生物力学，提高血清SOD活性，抗氧化活性强，对炎症性的骨质疏松尤为有效^[31]。丹参及其有效成分可激活PI3K/Akt及糖尿病并发症中的AGE/晚期糖基化终末产物受体（receptor for advanced glycation end product，RAGE）等通路，通过多途径、多靶标抑制OS^[32]，具有防治糖尿病性骨质疏松的作用。具有补肾作用的枸杞子、补骨脂均展现出对成骨细胞的保护功效，以多途径多靶点发挥抗骨质疏松的作用^[33-34]。人参可以改善老年大鼠BMD降低情况，具有治疗老年性骨质疏松的潜力^[35]。独活可激活Wnt/β-catenin信号通路促进骨形成，治疗OVX大鼠的骨质疏松^[36]。由人参、独活等中药组成的独活寄生汤对骨质疏松症腰背痛具有显著疗效^[37]。

植物黄酮可通过多途径、多靶点参与骨代谢调控，具有确切的防治骨质疏松症作用。我们发现淫羊藿苷可降低铁超载小鼠的血清铁、磷及TRAP-5b含量，降低肝组织中MDA含量，增加血清OCN水平，通过抗氧化调控骨代谢，改善骨组织微结构和生物力学性能，减少骨丢失^[38]。淫羊藿苷也能抑制铁超载所致的线粒体ROS生成，从而减轻BMSC增殖、分化的抑制^[39]。仙茅苷可促进H₂O₂致氧化损伤的成骨细胞增殖，上调总蛋白中FoxO1a、SOD和OPG的表达并下调RANKL的表达，提高FoxO1a蛋白在细胞核与细胞质中表达量的比值，减轻成骨细胞的氧化损伤^[40]。研究显示淫羊藿苷与仙茅苷具有协同抗氧化作用，且两者配伍呈相加作用^[41]。其他黄酮类成分如大豆异黄酮可提高OVX大鼠血液、肝、肾、脾中的SOD活性、降低MDA含量和体内外的ROS活性，减轻血液和组织氧化损伤，从而降低骨质疏松症的发生风险^[42]。姜黄素为从姜科植物姜黄、莪术或郁金中提取的黄酮类成分，可通过激活Wnt/β-catenin信号通路减轻H₂O₂诱导的脂肪间充质干细胞OS状态，从而促进BMSC的成骨分化，促进骨形成。

植物多酚可通过清除体内的氧自由基防治骨质疏松症，具有良好的开发前景。天然抗氧化剂白藜芦醇可逆转铁超载致骨丢失小鼠骨组织中Runx2、OCN和ColⅠ的减少，并上调FoxO1的表达，维持小鼠体内抗氧化/氧化平衡，也可通过激活成骨细胞的自噬功能降低OS水平，抑制H₂O₂对成骨细胞的氧化损伤^[43]。茶多酚可有效防止骨质流失，在一项针对164名妇女4年以上的前瞻性研究中，非饮茶者的股骨BMD平均降低4.0%，远高于饮茶者（1.6%），其作用机制可能是茶多酚抑制了基质金属蛋白酶的表达，降低了RANKL诱导的NF-κB水平，从而抑制了破骨细胞的形成和分化，抑制了骨吸收^[44]。同时，茶多酚可保护骨形成，防止OS状态下大鼠成骨细胞活力及形态的损伤^[45]。苹果多酚的生理活性为茶多酚的100倍以上，可有效改善炎症损伤OVX大鼠的BMD，并抑制大鼠尿液DPD水平，对炎症继发性骨质疏松症有改善效果^[46]。其他多酚类成分，如干李子多酚具有调节降低RANKL的作用，其无论在正常条件、炎症还是OS条件下均可抑制转录因子和活化T细胞核因子1（nuclear factor of activated T cell 1，NFATc1）的表达，减少破骨细胞分化，抑制骨吸收^[47]。蓝莓多酚在体内外均可调节成骨细胞和破骨细胞之间的平衡，具有防治骨质疏松症的潜力^[48]。

大多皂苷类成分因其明显的抗氧化作用而受到关注，有良好的开发应用前景。其中黄芪甲苷可诱导SOD和CAT基因的mRNA表达，增加SOD和CAT在线虫中的活性^[49]，延长自然衰老线虫的寿命，表明其可通过抗氧化减缓衰老的进程。黄芪甲苷还可降低OVX大鼠骨组织中p-p66shc/p66shc水平、促进β-catenin和Wnt2蛋白的表达、抑制FoxO3a蛋白表达^[26]，表明其可通过抗氧化途径发挥抗骨质疏松作用。川续断皂苷可促进大鼠成骨细胞的增殖、分化，上调成骨细胞中OPG/RANKL比值，抑制破骨细胞的分化，展现出骨保护作用^[50]。川续断皂苷Ⅵ可促进OVX大鼠中分离的BMSC增殖、增强ALP活性和钙化结节形成，并增加OCN、ColⅠ和Runx2的表达；且在PI3K抑制剂LY294002作用下这些骨形成效应被抑制，川续断皂苷Ⅵ诱导p-AKT水平下降，证明川续断皂苷可作用于PI3K/AKT信号通路从而促进骨形成^[51]。人参皂苷可通过调节Nrf2/抗氧化反应元件（antioxidant response element，ARE）信号通路从而发挥抗氧化作用^[52]，其中人参皂苷Rg3能够提高糖皮质激素致骨质疏松大鼠的BMD、骨矿密度，改善骨小梁参数；增加成骨细胞数量、降低破骨细胞数量^[53]，表明人参皂苷Rg3有防治骨丢失的作用。其他皂苷类如绞股蓝皂苷可促进H₂O₂诱导OS大鼠成骨细胞的增殖，提高ALP活性，促进骨结节生成，对氧化损伤的成骨细胞有保护作用^[54]。

多糖可通过清除氧自由基、增强抗氧化酶活性发挥抗氧化作用。其中枸杞多糖和黄精多糖作用效果相似，在使用了枸杞多糖和黄精多糖的实验动物体内均可观察到MDA含量的降低，在使用过这2种多糖的OVX大鼠中，BMD均得到有效改善，两者的抗氧化和抗骨质疏松机制都与Wnt/β-catenin信号通路激活从而增加BMSC的成骨活性有关^[55]。此外，相对分子质量为30 000~50 000的枸杞多糖具有最佳的氧自由基清除能力^[56]。黄精多糖可降低OVX大鼠体内TRAP和TNF-α水平，防止骨质流失，对炎症继发性骨质疏松症的防治具有参考意义^[57]。其他多糖类成分如锁阳多糖可逆转OVX大鼠腰椎和股骨BMD的降低，改善胫骨强度，并能通过增强OPG蛋白表达、降低RANKL蛋白表达而升高OPG/RANKL比值，发挥抗骨质疏松作用^[58]。

目前，对于骨质疏松症的治疗多以调控激素、营养、物理、免疫、遗传等因素异常为主，在此基础上研发的药物存在成本高、疗效差、不良反应大等弊端。因此，新药创制时需对骨质疏松症发生机制具备更深刻、更全面的认识。OS与骨质疏松症密切相关，涉及信号通路多，复杂性强，更兼与衰老的密切关联，OS的全面作用机制仍是今后研究的重点之一。尽管已对部分中药及其活性成分进行了抗氧化、抗骨质疏松研究，但覆盖面仍不广，深度仍不够，应在扩大研究面的同时，聚焦新发现持续推进，取得新进展。

抗骨质疏松药物通常需要长期用药，由于某些中药兼具药用和食用价值，制成具有药食两用的新剂型并长期食用可克服传统药物的弊端，符合大健康理念，易被大众接受。目前，啤酒花相关产品美国西楚（Citra）、捷克萨兹（Saaz）的啤酒花颗粒及澳大利亚澳萃维（Nature's Way）啤酒花胶囊、芬兰麦诺美（Menomax）啤酒花浓缩片等均已上市，此亦可为抗氧化中药研究着力点之一。