淫羊藿苷（icariin，ICA）是小檗科淫羊藿屬植物中的一種主要活性成分，具有多種生物活性如促進成骨、抑菌消炎及調節免疫等。牙周炎是牙周支持軟硬組織的慢性炎癥性疾病，其治療的最終目的是牙周組織的重建和骨缺損修復。目前牙周炎的常規治療未能達到理想的牙周組織再生。近年來，組織工程技術迅猛發展，為牙周病治療及骨缺損修復帶來了新的思路。由于兼具抗炎和促進成骨的功效，ICA 在牙周炎治療和骨缺損修復方面具有極大發展潛力。該文概述了 ICA 在牙周炎治療及骨缺損修復中的作用效果及相關分子機制，同時探討其作為牙周輔助治療藥物的應用前景，旨在為 ICA 在牙周炎治療和骨缺損修復等方面的研究及應用提供一定的理論依據。
引用本文： 周子琪, 楊森, 郭麗娟. 淫羊藿苷在牙周炎治療及骨缺損修復中的研究進展. 華西醫學, 2022, 37(1): 140-145. doi: 10.7507/1002-0179.202006226 復制
淫羊藿苷（icariin，ICA）是從淫羊藿莖葉中提取的主要活性黃酮類葡萄糖苷。ICA 可以通過直接或間接雌激素效應[1]、抗炎及抗氧化[2-3]等途徑作用于成骨相關通路，調節細胞成骨分化，促進骨再生。牙周炎是一種慢性炎癥性疾病，由宿主介導的炎癥破壞牙周軟硬支持組織，導致牙周膜和牙槽骨吸收，最終可導致牙齒脫落[4-6]。牙周炎治療的最終目的是控制炎癥，實現牙周組織的完全再生。近年來，干細胞、組織工程技術的發展及應用為牙周組織再生提供了新的途徑。大量研究已經證實，ICA 能促進骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cell，BMSC）增殖及成骨分化，具有抗骨質疏松作用[7-10]。然而，目前關于 ICA 在牙周炎治療中的研究相對較少。由于牙周組織中存在一些具有分化潛能的細胞，如牙周膜干細胞、牙周膜成纖維細胞等。這提示 ICA 可能通過誘導牙周組織中具有干細胞特性的細胞增殖、成骨分化，以促進牙周組織再生。同時，ICA 作為生物活性小分子，兼具抗炎及免疫調節作用，這暗示 ICA 在牙周輔助治療藥物開發及應用中有極大潛力。本文就 ICA 在牙周炎治療及骨缺損修復中的作用效果及相關分子機制進行綜述，同時探討其作為牙周輔助治療藥物的應用前景，為 ICA 在牙周炎治療和骨缺損修復等方面的研究及應用提供一定的理論依據。
1 ICA 的概念
ICA（化學式：C33H40O15，分子量：676.66）是從淫羊藿莖葉中提取的一種有效的黃酮類葡萄糖苷。其具有多種藥理及生物活性如促進骨再生和骨修復、雌激素效應[1]、抗炎和抗氧化作用[2-3]、神經保護作用[11-12]、抗動脈粥樣硬化作用[13]、抗腫瘤作用[14-15]等。以上均為 ICA 成為新型牙周炎藥物替代療法提供理論依據。此外，ICA 成本低，易于獲得，還具有高熔點（>250℃）、化學穩定性、易于殺菌和儲存等特性[16]。因此，ICA 作為生物活性小分子在牙周輔助治療藥物開發及應用和骨再生中具有巨大的發展潛力。
2 ICA 的作用效果
2.1 ICA 促進牙周組織內細胞增殖、成骨分化
ICA 可以促進牙周組織內多種細胞，如牙周膜干細胞、牙周膜細胞等增殖及成骨分化，促進牙周組織再生。奉子順等[17]以納米羥磷灰石（nano-Hydroxyapatite，nHAC）作為支架材料，將人牙周膜干細胞（human periodontal ligament stem cell，hPDLSC）和 nHAC 復合物與 1×10-7 mol/L ICA 共同誘導并培養后發現，經 ICA 處理的 nHAC 周圍出現大量的編織骨，骨小梁表面可見覆有不規則的成骨細胞，網狀骨小梁之間可見新生骨組織和血管。隨著培養天數的增加，hPDLSC 細胞數量逐漸增多，堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性也明顯升高。這提示 ICA 與生物支架聯合應用后具有明顯促進 hPDLSC 的增殖及成骨分化，促進成骨的功效。研究人員還發現，濃度為 0.01~1 μg/mL 的 ICA 可增強由牙齦卟啉單胞菌提取物引起的 hPDLSC 增殖和成骨分化潛能的削弱，且最有效的濃度為 0.1 μg/mL[18]。最新的研究顯示，ICA 顯著促進人牙周膜細胞的增殖（P<0.05）及成骨分化能力，上調成骨相關基因和蛋白的表達并下調破骨相關基因和蛋白的表達[19]。這表明 ICA 不僅能促進骨的形成，同時抑制了骨的吸收。ICA 通過降低人牙周膜成纖維細胞的凋亡，提高其活力和遷移能力，促進其成骨分化及細胞外基質合成[18]。這些研究結果表明 ICA 能促進 hPDLSC、人牙周膜細胞增殖、遷移及成骨分化，是牙周組織重建和骨缺損修復中的一種很有前景的骨誘導劑。
2.2 ICA 減輕局部牙周炎癥及調節局部免疫反應
ICA 不僅能促進牙周組織再生，還能減輕局部牙周炎癥狀及調節局部免疫反應。在給實驗性牙周炎模型 Sprague-Dawley（SD）大鼠灌胃 ICA 1、2 個月后[20]，牙齦上皮無明顯增生，固有層炎性細胞浸潤減少，成纖維細胞活躍，破骨細胞及骨吸收凹陷減少，修復和再生功能活躍。另一項用 ICA 局部注射治療牙周炎小豬模型的研究中，ICA 被證實可促進牙周組織再生，并減輕局部炎癥：改善了牙齦紅腫，減少了局部炎癥細胞的數量，下調了促炎因子白細胞介素（interleukin，IL）-1β的表達，這提示 ICA 具有抗炎和免疫調節的作用[21]。經口服 ICA 治療后，可以促進小鼠牙周組織中成骨相關蛋白的表達，小鼠牙槽骨吸收面積和高度減少，連續服用 ICA，可在一定程度上減少牙周炎引起的牙槽骨吸收[22]。這提示具有強骨效應和抗炎作用的 ICA 是一種潛在的牙周輔助治療藥物。
3 ICA 的作用機制
3.1 ICA 通過雌激素效應促進成骨的機制
ICA 具有較高的抗氧化能力和植物雌激素活性[23-25]。植物雌激素可抑制破骨細胞分化，刺激成骨細胞骨形成。核因子κB 受體活化因子配體（receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL）- RANK 調控軸是破骨細胞分化和激活的主要調節劑。基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）是一類分解細胞外基質的蛋白水解酶[26]。ICA 可能通過激活雌激素信號通路，達到減少破骨細胞形成的數量、骨吸收陷窩的數目和面積，達到骨吸收作用[27]。這是由于 ICA 顯著上調雌激素受體 α 基因的表達，下調 RANK、MMP-9 的含量。同時，雌激素抑制劑可顯著抑制 ICA 對破骨細胞分化的這種抑制作用[28]。最新研究發現，ICA 可以通過雌激素受體上調骨保護素/RANKL 表達來調節促進人成骨細胞 hFOB1.19 中細胞的增殖和成骨分化[29]。
3.2 ICA 通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/核因子κB 通路及免疫調節作用減輕局部牙周炎癥的機制
由于炎癥可以促進骨吸收并抑制新骨的形成，因此牙周疾病已成為牙槽骨骨質流失的主要原因。ICA 具有抗炎的作用，在抑制炎癥性骨丟失中起著重要的作用。有研究證實，ICA 能抑制脂多糖誘導的大鼠炎癥性骨吸收[30]。ICA 通過下調 Toll 樣受體（toll-like receptor，TLR）4 的表達和磷酸化 p65 的表達并阻斷核易位來抑制破骨細胞的骨吸收，從而抑制 TLR4/MAPK/核因子κB 激活途徑[18，27]。研究表明，TLR-4 和核因子κB 的失活參與了各種細胞（如前成骨細胞[31]和人 BMSC[32]）的成骨分化和細胞外基質的合成[33]。另有研究發現，ICA 可以通過阻斷 MAPK/核因子κB 通路，炎癥反應，破骨細胞的分化來抑制炎癥介質的表達，如腫瘤壞死因子-α IL-1β[34-36]。研究表明調節性 T 細胞在控制牙周炎癥和防止牙周組織破壞方面發揮重要作用[37-38]。ICA 可能調節 T 細胞發揮其抗炎作用[39]。
3.3 ICA 通過經典的成骨分化通路促進成骨的機制
骨形態發生蛋白（bone morphogenetic proteins，BMP）/Smad 信號通路在 ICA 的調節中起著重要作用[16，40]。BMP 是轉化生長因子-β 家族的成員，主要存在于骨基質中，BMP 增加可促進骨形成，增加骨量。研究發現，ICA 增加 BMP-2 的表達后，鈣化結節的數量及成骨基因 Runx2、ALP、Ⅰ型膠原蛋白和骨鈣素的表達均增加[41]，而 BMP 抑制劑能顯著抑制淫羊藿總黃酮對 BMSC 成骨分化的促進作用[42]。這表明 ICA 能通過增加 BMP-2 的表達來促進骨的形成，是一種很有潛力的骨促進劑。同時，ICA 能以劑量依賴的方式增強 BMP-2 介導的 C2C12 細胞的成骨分化，各種成骨基因和成骨相關蛋白的表達隨著 ICA 的加入而增加[43]。這提示 ICA 和 BMP 在促成骨方面聯合使用有積極意義。
Wnt/β-連環蛋白信號通路是成骨細胞分化和骨形成的重要調節因子[44]。ICA 通過 Wnt 信號通路調節 BMSC[45]和下頜骨成骨細胞[46]的增殖和分化，促進骨形成。ICA 可上調 Runx2 基因和蛋白的表達，并刺激典型 Wnt/β-連環蛋白信號通路成分的表達，從而增強成骨細胞分化標志物的表達[47-48]。進一步研究發現，Wnt 信號通路抑制劑（dickkopf1，DKK-1）明顯阻斷 ICA 的成骨效應，ALP 活性下降、細胞外鈣化結節的沉積減少，成骨相關基因表達也降低。同時，DKK-1 顯著增加脂滴的積累和成脂相關基因的表達[49]。這表明 ICA 具有調節 BMSC 雙向分化的能力。ICA 抑制 BMSC 的成脂分化，促進成骨細胞分化[50]。關于 ICA 對干細胞增殖的濃度存在爭議。有研究證明，ICA 在 BMSC 中增殖及成骨分化的最佳濃度為 1 μmol/L[51-52]，而其他研究表明 ICA 在 BMSC 中增殖及成骨分化的最佳濃度為 0.1 μmol/L[45，53]。總之，還需要進一步的研究來確定 ICA 的安全濃度和有效濃度。最新研究發現，濃度在 0.15～15 μmol/L 的 ICA 可能通過 Wnt 信號通路參與了 ICA 誘導大鼠下頜骨成骨細胞的增殖和分化[46]。這提示 ICA 將成為治療包括牙周炎在內的下頜骨缺損疾病的理想方法。
4 ICA 的臨床應用
牙周炎是一種慢性炎癥性疾病，由宿主介導的炎癥破壞牙周軟硬支持組織，導致牙周膜和牙槽骨吸收，最終可導致牙齒脫落[1-3]。牙周炎治療的最終目的是控制炎癥，實現牙周組織的完全再生。牙周組織工程中的 3 個重要組成部分包括種子細胞、生長因子和支架材料。BMP-2 是研究較多的生長因子，在牙齒[54]和骨的發生發育和損傷修復中[55]有重要作用。因此已被廣泛應用于臨床促進骨形成。但由于 BMP-2 治療費用昂貴、副作用較多等問題的存在，一種新的生物活性因子急需被開發應用。ICA 作為一種強骨合成劑，在增強小鼠成骨細胞株 MC3T3-E1 細胞的增殖和成骨分化方面與 BMP-2 相當[56]。同時，鑒于 ICA 容易獲得且價格低廉，是一種潛在的小分子藥物局部應用于組織工程。近年，在體內和體外實驗中，有研究成功地使用聚合材料構建了 ICA 緩釋系統，以維持藥物的有效濃度，并取得了顯著成果[57]。生物鈣磷（biomimetic calcium phosphate，BioCaP）顆粒是一種很有吸引力的蛋白質運載工具。研究發現，用 ICA 和 BMP-2 修飾的 BioCaP 作為一種有效的受控遞送系統，以持續緩慢的方式局部釋放 ICA 到骨缺陷處，提高了BioCaP顆粒支架的生物相容性和成骨效率[58]。因此，ICA 和 BMP-2 聯合用藥可能是一種有前途的骨替代物應用于臨床。ICA 和生物材料的交聯不僅可以提高材料的促成骨能力，而且可以改善支架材料的物理性能、機械性能和表面形態。在一項用 ICA 負載鈦納米管并誘導了 SD 大鼠原代成骨細胞的骨形成的研究中，ICA 被證明能改善鈦底物的生物相容性[59]。ICA 的廣泛應用可以提高多孔β-磷酸三鈣陶瓷圓盤的生物活性和生物相容性[60]。還有研究表明，含 ICA 的高度多孔的三維（3D）支架（海藻酸鈉/明膠或海藻酸鈉/羥基磷灰石）能有效促進細胞的增殖和骨再生[61-62]。這些研究均表明，ICA 可以作為引導性骨再生材料的常規交聯劑，從而在促進骨缺損修復中發揮多方面的作用。
5 小結與展望
ICA 是一種骨誘導類黃酮小分子化合物，具有促進成骨、抗炎及免疫調節等多種生物活性[1-3]。大量體內和體外實驗都充分肯定了 ICA 在成骨分化中的積極作用，ICA 能促進牙周膜干細胞及牙周膜細胞增殖、成骨分化[17-19]。相關研究也證實 ICA 能減輕局部牙周炎癥反應并調節細胞功能[20-22]。結合當前國內外學者的研究可見對 ICA 成骨作用機制和臨床應用的探究已積累了一定的研究成果，但仍存在諸多研究阻礙性的問題。其一，ICA 在體內的有效活性成分結構尚不明確。由于通常以口服給予 ICA，經腸道細菌分解后會產生多種代謝產物，致使 ICA 發揮藥理作用的形式不確定，故難以研究其具體的分子機制。研究發現，多種信號通路介導這些過程，表明 ICA 臨床應用存在多種治療靶點的可能[16，18，27，40，44]。然而目前尚不清楚 ICA 在促進牙周組織重建和骨缺損修復中涉及的信號通路之間是否存在協同或拮抗串擾或上下游關系，更好地理解 ICA 促進牙周組織重建和骨缺損修復的作用形式和作用機制可為其在牙周炎治療及骨再生中的應用提供新的策略。其二，ICA 的最適藥物濃度有待確定。動物模型在評價 ICA 的治療效果和藥理特性方面存在的局限性應予以考慮，如物種差異性。ICA 促進成骨的活性需使用更多哺乳動物模型，靈長類動物或人類臨床數據進一步驗證，并探究出 ICA 的最適濃度。
牙周病是全球患病率較高的疾病，是成人牙齒喪失的首要原因。近年來，隨著載體材料和牙周組織再生技術的發展，新型牙周緩釋劑將成為今后牙周治療的主要研究方向。在牙周袋內使用控釋或緩釋劑可獲得較高的局部濃度、較長的停留時間和較小的副作用，能夠有效地殺滅牙周致病菌。牙周病治療的目標是控制炎癥，實現牙周組織的再生。鑒于 ICA 良好的生物安全性和多重藥理作用，其作為生長因子，在殺滅細菌的同時使牙周組織重建，無疑有廣闊的研發前景。ICA 作為潛在的牙周緩釋劑，如何使其智能化地釋放到病變牙周組織中將成為今后的研究熱點之一。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
淫羊藿苷（icariin，ICA）是從淫羊藿莖葉中提取的主要活性黃酮類葡萄糖苷。ICA 可以通過直接或間接雌激素效應[1]、抗炎及抗氧化[2-3]等途徑作用于成骨相關通路，調節細胞成骨分化，促進骨再生。牙周炎是一種慢性炎癥性疾病，由宿主介導的炎癥破壞牙周軟硬支持組織，導致牙周膜和牙槽骨吸收，最終可導致牙齒脫落[4-6]。牙周炎治療的最終目的是控制炎癥，實現牙周組織的完全再生。近年來，干細胞、組織工程技術的發展及應用為牙周組織再生提供了新的途徑。大量研究已經證實，ICA 能促進骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cell，BMSC）增殖及成骨分化，具有抗骨質疏松作用[7-10]。然而，目前關于 ICA 在牙周炎治療中的研究相對較少。由于牙周組織中存在一些具有分化潛能的細胞，如牙周膜干細胞、牙周膜成纖維細胞等。這提示 ICA 可能通過誘導牙周組織中具有干細胞特性的細胞增殖、成骨分化，以促進牙周組織再生。同時，ICA 作為生物活性小分子，兼具抗炎及免疫調節作用，這暗示 ICA 在牙周輔助治療藥物開發及應用中有極大潛力。本文就 ICA 在牙周炎治療及骨缺損修復中的作用效果及相關分子機制進行綜述，同時探討其作為牙周輔助治療藥物的應用前景，為 ICA 在牙周炎治療和骨缺損修復等方面的研究及應用提供一定的理論依據。
1 ICA 的概念
ICA（化學式：C33H40O15，分子量：676.66）是從淫羊藿莖葉中提取的一種有效的黃酮類葡萄糖苷。其具有多種藥理及生物活性如促進骨再生和骨修復、雌激素效應[1]、抗炎和抗氧化作用[2-3]、神經保護作用[11-12]、抗動脈粥樣硬化作用[13]、抗腫瘤作用[14-15]等。以上均為 ICA 成為新型牙周炎藥物替代療法提供理論依據。此外，ICA 成本低，易于獲得，還具有高熔點（>250℃）、化學穩定性、易于殺菌和儲存等特性[16]。因此，ICA 作為生物活性小分子在牙周輔助治療藥物開發及應用和骨再生中具有巨大的發展潛力。
2 ICA 的作用效果
2.1 ICA 促進牙周組織內細胞增殖、成骨分化
ICA 可以促進牙周組織內多種細胞，如牙周膜干細胞、牙周膜細胞等增殖及成骨分化，促進牙周組織再生。奉子順等[17]以納米羥磷灰石（nano-Hydroxyapatite，nHAC）作為支架材料，將人牙周膜干細胞（human periodontal ligament stem cell，hPDLSC）和 nHAC 復合物與 1×10-7 mol/L ICA 共同誘導并培養后發現，經 ICA 處理的 nHAC 周圍出現大量的編織骨，骨小梁表面可見覆有不規則的成骨細胞，網狀骨小梁之間可見新生骨組織和血管。隨著培養天數的增加，hPDLSC 細胞數量逐漸增多，堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性也明顯升高。這提示 ICA 與生物支架聯合應用后具有明顯促進 hPDLSC 的增殖及成骨分化，促進成骨的功效。研究人員還發現，濃度為 0.01~1 μg/mL 的 ICA 可增強由牙齦卟啉單胞菌提取物引起的 hPDLSC 增殖和成骨分化潛能的削弱，且最有效的濃度為 0.1 μg/mL[18]。最新的研究顯示，ICA 顯著促進人牙周膜細胞的增殖（P<0.05）及成骨分化能力，上調成骨相關基因和蛋白的表達并下調破骨相關基因和蛋白的表達[19]。這表明 ICA 不僅能促進骨的形成，同時抑制了骨的吸收。ICA 通過降低人牙周膜成纖維細胞的凋亡，提高其活力和遷移能力，促進其成骨分化及細胞外基質合成[18]。這些研究結果表明 ICA 能促進 hPDLSC、人牙周膜細胞增殖、遷移及成骨分化，是牙周組織重建和骨缺損修復中的一種很有前景的骨誘導劑。
2.2 ICA 減輕局部牙周炎癥及調節局部免疫反應
ICA 不僅能促進牙周組織再生，還能減輕局部牙周炎癥狀及調節局部免疫反應。在給實驗性牙周炎模型 Sprague-Dawley（SD）大鼠灌胃 ICA 1、2 個月后[20]，牙齦上皮無明顯增生，固有層炎性細胞浸潤減少，成纖維細胞活躍，破骨細胞及骨吸收凹陷減少，修復和再生功能活躍。另一項用 ICA 局部注射治療牙周炎小豬模型的研究中，ICA 被證實可促進牙周組織再生，并減輕局部炎癥：改善了牙齦紅腫，減少了局部炎癥細胞的數量，下調了促炎因子白細胞介素（interleukin，IL）-1β的表達，這提示 ICA 具有抗炎和免疫調節的作用[21]。經口服 ICA 治療后，可以促進小鼠牙周組織中成骨相關蛋白的表達，小鼠牙槽骨吸收面積和高度減少，連續服用 ICA，可在一定程度上減少牙周炎引起的牙槽骨吸收[22]。這提示具有強骨效應和抗炎作用的 ICA 是一種潛在的牙周輔助治療藥物。
3 ICA 的作用機制
3.1 ICA 通過雌激素效應促進成骨的機制
ICA 具有較高的抗氧化能力和植物雌激素活性[23-25]。植物雌激素可抑制破骨細胞分化，刺激成骨細胞骨形成。核因子κB 受體活化因子配體（receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL）- RANK 調控軸是破骨細胞分化和激活的主要調節劑。基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）是一類分解細胞外基質的蛋白水解酶[26]。ICA 可能通過激活雌激素信號通路，達到減少破骨細胞形成的數量、骨吸收陷窩的數目和面積，達到骨吸收作用[27]。這是由于 ICA 顯著上調雌激素受體 α 基因的表達，下調 RANK、MMP-9 的含量。同時，雌激素抑制劑可顯著抑制 ICA 對破骨細胞分化的這種抑制作用[28]。最新研究發現，ICA 可以通過雌激素受體上調骨保護素/RANKL 表達來調節促進人成骨細胞 hFOB1.19 中細胞的增殖和成骨分化[29]。
3.2 ICA 通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/核因子κB 通路及免疫調節作用減輕局部牙周炎癥的機制
由于炎癥可以促進骨吸收并抑制新骨的形成，因此牙周疾病已成為牙槽骨骨質流失的主要原因。ICA 具有抗炎的作用，在抑制炎癥性骨丟失中起著重要的作用。有研究證實，ICA 能抑制脂多糖誘導的大鼠炎癥性骨吸收[30]。ICA 通過下調 Toll 樣受體（toll-like receptor，TLR）4 的表達和磷酸化 p65 的表達并阻斷核易位來抑制破骨細胞的骨吸收，從而抑制 TLR4/MAPK/核因子κB 激活途徑[18，27]。研究表明，TLR-4 和核因子κB 的失活參與了各種細胞（如前成骨細胞[31]和人 BMSC[32]）的成骨分化和細胞外基質的合成[33]。另有研究發現，ICA 可以通過阻斷 MAPK/核因子κB 通路，炎癥反應，破骨細胞的分化來抑制炎癥介質的表達，如腫瘤壞死因子-α IL-1β[34-36]。研究表明調節性 T 細胞在控制牙周炎癥和防止牙周組織破壞方面發揮重要作用[37-38]。ICA 可能調節 T 細胞發揮其抗炎作用[39]。
3.3 ICA 通過經典的成骨分化通路促進成骨的機制
骨形態發生蛋白（bone morphogenetic proteins，BMP）/Smad 信號通路在 ICA 的調節中起著重要作用[16，40]。BMP 是轉化生長因子-β 家族的成員，主要存在于骨基質中，BMP 增加可促進骨形成，增加骨量。研究發現，ICA 增加 BMP-2 的表達后，鈣化結節的數量及成骨基因 Runx2、ALP、Ⅰ型膠原蛋白和骨鈣素的表達均增加[41]，而 BMP 抑制劑能顯著抑制淫羊藿總黃酮對 BMSC 成骨分化的促進作用[42]。這表明 ICA 能通過增加 BMP-2 的表達來促進骨的形成，是一種很有潛力的骨促進劑。同時，ICA 能以劑量依賴的方式增強 BMP-2 介導的 C2C12 細胞的成骨分化，各種成骨基因和成骨相關蛋白的表達隨著 ICA 的加入而增加[43]。這提示 ICA 和 BMP 在促成骨方面聯合使用有積極意義。
Wnt/β-連環蛋白信號通路是成骨細胞分化和骨形成的重要調節因子[44]。ICA 通過 Wnt 信號通路調節 BMSC[45]和下頜骨成骨細胞[46]的增殖和分化，促進骨形成。ICA 可上調 Runx2 基因和蛋白的表達，并刺激典型 Wnt/β-連環蛋白信號通路成分的表達，從而增強成骨細胞分化標志物的表達[47-48]。進一步研究發現，Wnt 信號通路抑制劑（dickkopf1，DKK-1）明顯阻斷 ICA 的成骨效應，ALP 活性下降、細胞外鈣化結節的沉積減少，成骨相關基因表達也降低。同時，DKK-1 顯著增加脂滴的積累和成脂相關基因的表達[49]。這表明 ICA 具有調節 BMSC 雙向分化的能力。ICA 抑制 BMSC 的成脂分化，促進成骨細胞分化[50]。關于 ICA 對干細胞增殖的濃度存在爭議。有研究證明，ICA 在 BMSC 中增殖及成骨分化的最佳濃度為 1 μmol/L[51-52]，而其他研究表明 ICA 在 BMSC 中增殖及成骨分化的最佳濃度為 0.1 μmol/L[45，53]。總之，還需要進一步的研究來確定 ICA 的安全濃度和有效濃度。最新研究發現，濃度在 0.15～15 μmol/L 的 ICA 可能通過 Wnt 信號通路參與了 ICA 誘導大鼠下頜骨成骨細胞的增殖和分化[46]。這提示 ICA 將成為治療包括牙周炎在內的下頜骨缺損疾病的理想方法。
4 ICA 的臨床應用
牙周炎是一種慢性炎癥性疾病，由宿主介導的炎癥破壞牙周軟硬支持組織，導致牙周膜和牙槽骨吸收，最終可導致牙齒脫落[1-3]。牙周炎治療的最終目的是控制炎癥，實現牙周組織的完全再生。牙周組織工程中的 3 個重要組成部分包括種子細胞、生長因子和支架材料。BMP-2 是研究較多的生長因子，在牙齒[54]和骨的發生發育和損傷修復中[55]有重要作用。因此已被廣泛應用于臨床促進骨形成。但由于 BMP-2 治療費用昂貴、副作用較多等問題的存在，一種新的生物活性因子急需被開發應用。ICA 作為一種強骨合成劑，在增強小鼠成骨細胞株 MC3T3-E1 細胞的增殖和成骨分化方面與 BMP-2 相當[56]。同時，鑒于 ICA 容易獲得且價格低廉，是一種潛在的小分子藥物局部應用于組織工程。近年，在體內和體外實驗中，有研究成功地使用聚合材料構建了 ICA 緩釋系統，以維持藥物的有效濃度，并取得了顯著成果[57]。生物鈣磷（biomimetic calcium phosphate，BioCaP）顆粒是一種很有吸引力的蛋白質運載工具。研究發現，用 ICA 和 BMP-2 修飾的 BioCaP 作為一種有效的受控遞送系統，以持續緩慢的方式局部釋放 ICA 到骨缺陷處，提高了BioCaP顆粒支架的生物相容性和成骨效率[58]。因此，ICA 和 BMP-2 聯合用藥可能是一種有前途的骨替代物應用于臨床。ICA 和生物材料的交聯不僅可以提高材料的促成骨能力，而且可以改善支架材料的物理性能、機械性能和表面形態。在一項用 ICA 負載鈦納米管并誘導了 SD 大鼠原代成骨細胞的骨形成的研究中，ICA 被證明能改善鈦底物的生物相容性[59]。ICA 的廣泛應用可以提高多孔β-磷酸三鈣陶瓷圓盤的生物活性和生物相容性[60]。還有研究表明，含 ICA 的高度多孔的三維（3D）支架（海藻酸鈉/明膠或海藻酸鈉/羥基磷灰石）能有效促進細胞的增殖和骨再生[61-62]。這些研究均表明，ICA 可以作為引導性骨再生材料的常規交聯劑，從而在促進骨缺損修復中發揮多方面的作用。
5 小結與展望
ICA 是一種骨誘導類黃酮小分子化合物，具有促進成骨、抗炎及免疫調節等多種生物活性[1-3]。大量體內和體外實驗都充分肯定了 ICA 在成骨分化中的積極作用，ICA 能促進牙周膜干細胞及牙周膜細胞增殖、成骨分化[17-19]。相關研究也證實 ICA 能減輕局部牙周炎癥反應并調節細胞功能[20-22]。結合當前國內外學者的研究可見對 ICA 成骨作用機制和臨床應用的探究已積累了一定的研究成果，但仍存在諸多研究阻礙性的問題。其一，ICA 在體內的有效活性成分結構尚不明確。由于通常以口服給予 ICA，經腸道細菌分解后會產生多種代謝產物，致使 ICA 發揮藥理作用的形式不確定，故難以研究其具體的分子機制。研究發現，多種信號通路介導這些過程，表明 ICA 臨床應用存在多種治療靶點的可能[16，18，27，40，44]。然而目前尚不清楚 ICA 在促進牙周組織重建和骨缺損修復中涉及的信號通路之間是否存在協同或拮抗串擾或上下游關系，更好地理解 ICA 促進牙周組織重建和骨缺損修復的作用形式和作用機制可為其在牙周炎治療及骨再生中的應用提供新的策略。其二，ICA 的最適藥物濃度有待確定。動物模型在評價 ICA 的治療效果和藥理特性方面存在的局限性應予以考慮，如物種差異性。ICA 促進成骨的活性需使用更多哺乳動物模型，靈長類動物或人類臨床數據進一步驗證，并探究出 ICA 的最適濃度。
牙周病是全球患病率較高的疾病，是成人牙齒喪失的首要原因。近年來，隨著載體材料和牙周組織再生技術的發展，新型牙周緩釋劑將成為今后牙周治療的主要研究方向。在牙周袋內使用控釋或緩釋劑可獲得較高的局部濃度、較長的停留時間和較小的副作用，能夠有效地殺滅牙周致病菌。牙周病治療的目標是控制炎癥，實現牙周組織的再生。鑒于 ICA 良好的生物安全性和多重藥理作用，其作為生長因子，在殺滅細菌的同時使牙周組織重建，無疑有廣闊的研發前景。ICA 作為潛在的牙周緩釋劑，如何使其智能化地釋放到病變牙周組織中將成為今后的研究熱點之一。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。