正文
。此外，葛根素可激活
AMPK-PGC-1α
信号通路上调磷酸化
AMPK
（
p-AMPK
）和
SIRT 1
水平
[33]
，使
PGC-1α
的表达上调，乙酰化水平降低，上调转录因子
NRF-1
、
NRF-2
表达，使
TFAM
表达上调，增加
mtDNA
复制和转录，线粒体的生物合成和线
粒体呼吸链
复合物
Ⅰ
～
Ⅳ
的表达增多，
ATP
的生成增多，从而减少了软骨细胞的损伤。
1.2
槲皮素
槲皮素是一种天然黄酮类化合物
[34]
，广泛存在与水果和蔬菜中，如洋葱、苹果
[35]
，具有抗炎和抗氧化作用
[36-37]
，化学结构见图
5
。骨关节炎中关节软骨细胞中线粒体生物合成促进线粒体功能的修复，减少软骨基质的降解
[3,19]
。槲皮素通过调节线粒体
Δφ
m
、
ATP
合成代谢、线粒体生物合成，使线粒体内的氧化还原状态处于平衡状态，减少对细胞的
损伤
[38]
。同时，槲皮素上调超氧化物歧化酶（
superoxide
dismutase
，
SOD
）和金属蛋白酶抑制剂
-1
（
tissue inhibitorof metalloproteinase 1
，
TIMP-1
），下调基质金属蛋白酶
-13
（
matrix metalloproteinase 13
，
MMP-13
），减弱氧化应激状态，抑制软骨
ECM
的降解来改善骨关节炎软骨退变
[39]
。
25 μmol/L
槲皮素作用大鼠软骨细胞
24
、
48
、
72 h
，无明显细胞毒性，且细胞活力较高，通过
SIRT1-AMPK
通路抑制软骨细胞内质网氧化应激，减少软骨细胞凋亡的发生
[40]
。此外，在大鼠骨关节炎模型中，槲皮素可激活
AMPK-SIRT1
通路增加了软骨细胞中线粒体生物合成主要调节因子
PGC-1α
表达
[41]
，使线粒体生物合成过程中主要转录因子
NRF-1
、
NRF-2
和
TFAM
表达增多，
mtDNA
拷贝数增加，维持了线粒体内稳态，减轻了氧化应激下线粒体功能障碍，增强了线粒体氧化磷酸化能力，使线粒体
Δφ
m
升高，增加耗氧量和
ATP
产生，减少线
粒体活性氧产生引起抗氧化系统失衡和氧化应激
[42]
，
恢复了抗氧化酶谷胱甘肽（
glutathione
，
GSH
）、谷胱甘肽过氧化物酶（
glutathione peroxidase
，
GPx
）水平，从而为降低大鼠骨关节炎模型中
MMP-3
和
MMP-13
的水平和减少软骨退变提供一个稳定的内环境。
1.3
二氢杨梅素
二氢杨梅素（
图
6
）广泛存在于葡萄科蛇葡萄属植物显齿蛇葡萄
Ampelopsis grossedentata
(Hand.-Mazz.) W. T. Wang
中，并可从藤茶中分离出来，具有抗氧化、抗炎作用
[43]
。
AMPK
、
PGC-1α
、
SIRT3
调节骨关节炎软骨细胞中线粒体自噬发生，延缓关节软骨
ECM
降解
[13]
。
二氢杨梅素是线粒体脱乙酰基酶
SIRT3
激动剂
[44]
，
SIRT3
可介导线粒体的自噬上调促进线粒体融合，抑制线粒体分裂，从而提高线粒体质量，减少了软骨细胞的凋亡
[45]
，而
SIRT3
则受
PGC-1α
调节
[46]
，
p-AMPK
调节
PGC-1α
表达
[47]
。
二氢杨梅素
在刺激原代关节软骨细胞
24 h
后发现，
二氢杨梅素
浓度小于
200 µmol/L
时对软骨细胞没有细胞毒性，在此浓度范围内可通过
AMPK-PGC-1α-SIRT3
通路增强肿瘤坏死因子
-α
（
tumour necrosis factor-α
，
TNF-α
）诱导的炎症环境下大鼠软骨细胞中
SIRT3
表达，促进线粒体锰超氧化物歧化酶（
manganese superoxide dismutase
，
MnSOD
）在乙酰化位点
K68
处的去乙酰化，增强
MnSOD
表达，发挥抗氧化作用，调节炎性环境中线粒体融合和分裂的失衡，上调线粒体分裂相关蛋白
DRP1
、
FIS1
水平，促进线粒体自噬受体蛋白
Nix
和
Bcl-2
结合蛋白蛋白
3
（
Bcl-2 interacting protein 3
，
BNIP3
）上调，通过线粒体自噬清除在炎性环境下受损的线粒体，通过线粒体融合蛋白
2
（
mitochondrial fusion related protein mitofusin 2
，
MFN2
）表达增多、保持线粒体内的稳态，最终上调合成代谢蛋白多聚蛋白多糖和
Ⅱ
型胶原蛋白的水平，下调分解代谢标记物
MMP-13
和含血小板结合蛋白基序的解聚
蛋白样金属蛋白酶
-5
（
a disintegrin and metalloprotease
with thrombospondin motifs-5
，
ADAMTS-5
）表达，延缓了软骨的退变
[48]
。
黄酮类中药有效成分对线粒体及相关通路和软骨退变的影响见表
1
。
2
多酚类
2.1
白藜芦醇
白藜芦醇是一种天然多酚化合物，
化学结构见图
7
，
20
世纪
70
年代首次发现在葡萄属植物中，广泛存在于多种天然植物中，可从来源于
34
科
69
属
100
种植物的根、茎、叶、花、果实和种子中提取得到，毛茛科芍药属紫斑牡丹种子中含量最高，达
870.0 μg/g
，虎杖根中质量分数为
420.9 μg/g
[49]
，具有抗炎、免疫调节和抗氧化的作用
[50-51]
。
研究发现，在骨关节炎软骨细胞中，线粒体是促炎细胞因子毒性的重要靶点，炎性因子使线粒体功能障碍，活性氧生成增多，
ATP
生成减少，
mtDNA
持续损伤，氧化应激增强，线粒体的生物合成减少，加速了软骨细胞的退变
[15-16,52]
。反之，线粒体功能障碍会诱导促炎性因子的释放和募集，加速了软骨细胞凋亡的发生
[11]
。
50 µmol/L
白藜芦醇可显著降低
10 ng/mL
白细胞介素（
interleukin
，
IL
）
-1β
引起的人原代关节软骨细胞毒性
[53]
，也可抑制人原代软骨细胞中线粒体呼吸链功能障碍引起的活性氧的产生和核因子
-κB
（
nuclear factor kappa-B
，
NF-κB
）的激活导致炎性因子诱导的
IL-8
、环氧化酶
-2
（
cyclooxygenase-2
，
COX-2
）和前列腺素
E
2
（
prostaglandin E
2
，
PGE
2
）表达增多，减少人软骨细胞线粒体肿胀和凋亡发生
[10,27]
，使因炎性因子表达增多导致的促软骨
ECM
分解代谢和合成代谢之间的关系趋于平衡，延缓关节软骨退变
[54-55]
。白藜芦醇阻断了骨关节炎软骨和
IL-1β
诱导人正常人软骨细胞线粒体膜去极化，线粒体质量下降和
ATP
消耗，减少活性氧的产生，抑制了凋亡途径
caspase-3
活化及对
DNA
修复酶多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶的切割，对软骨细胞具有抗凋亡作用
