川芎嗪对膝骨性关节炎大鼠软骨VEGF表达的影响
2024-04-16
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中国骨质疏松杂志904 2018年7月第24卷第7期 July 20l8,Vol 24,No.7 Published online www.wanfangdate.corn.cn doi 1 10.3969/j.issn.1006—7108.201 8.07.013 ·论著· 川芎嗪对膝骨性关节炎大鼠软骨VEGF表达的影响 李飞龙 ' 谢平金 ’ ' 柴生颈 2.广州中医药大学,广东广州510405 3.广州中医药大学岭南医学研究中心中医骨伤科学实验室,广东广州510405 刘治军 , 陈群群 刘柄辰 '。’ 1.广州中医药大学第三附属医院骨科,广东 广州510000 中图分类号:R365 用机制。方法文献标识码:A 文章编号:1006-7108(2018)07—0904—06 摘要:目的 观察川芎嗪治疗膝骨关节炎大鼠(KOA)模型关节软骨中 ̄EGF蛋白表达的变化,并探讨川芎嗪治疗KOA的作 制作大鼠膝关节炎模型,将建模成功的大鼠纳入模型对照组,常规饲养,川芎嗪高剂量组、川芎嗪低剂量组、 阳性对照组分别行川芎嗪和塞来昔布灌胃干预,正常组和模型组行等量生理盐水,予以干预6周,实验结束后,分别行各组大 鼠HE切片软骨Mankin评分、Western Blot检测软骨组织VEGF表达的变化。结果 软骨Mankin评分中,川芎嗪各剂量组和 阳性对照组均高于正常组、且均低于模型组(P<0.05),而阳性对照组评分低于川芎嗪低剂量组,但高于川芎嗪高剂量组(P< 0.05)。正常组、川芎嗪各剂量组及阳性对照组中软骨VEGF相对表达量均低于模型组,差异有统计学意义(P<0.05);与阳 性对照组相比,川芎嗪高剂量组VEGF表达量明显低于阳性对照组(P<0.05)、而川芎嗪低剂量组其表达则高于阳性对照组。 结论 川芎嗪对可能通过下调早期KOA大鼠VEGF的表达,抑制早期软骨血管新生而减轻炎症,这可能是在某种程度上减轻 关节软骨退变、修复软骨损伤的作用机制之一。 关键词:川芎嗪;膝骨性关节炎;VEGF Effect of ligustrazine on the expression of VEGF in the cartilage in rats with knee osteoarthritis LI Feilong’.-,XIE Pingjin , ,CHAI Shengting ' ,LIU Zh ̄un 一,CHEN Qunqun 一,LIU Bingchen , ' 1.The Afilifated Orthopedics and Trauma Hospital,Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou 5 10000,China 2.Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou 5 10405,China 3.The Lab of Orthopedics and Traumatology,Lingnan Chinese Medicine Research Center,Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou 5 10405,China }Corresponding author:CHAI Shengting.Email:cst0192@qq.com Abstract:Objective To observe the changes of the expression of bone morphologic VEGF protein in the joint cartilage of rat knee osteoarthritis(KOA)model treated with ligustrazine,and to investigate the mechanism of ligustrazine in the treatment of KOA.Methods Rat knee arthritis model was established.Rats with successful modeling were included in the model control group,with conventional breeding.Rats in ligustrazine high—dose group,ligustrazine low—dose group,and positive control group received ligustrazine and celecoxib lavage intervention,respectively.Rats in normal group and model group received same amount of normal saline for 6 weeks.At the end of the experiment,HE slices from rats of each group were used for cartilage Mankin score. Western blotting was used to test the changes of VEGF expression in the cartilage tissue.Results The cartilage Mankin scores in each ligustrazine dose group and positive control group were higher than in the blank group,but were lower than in the model group (尸<0.05).The scores in positive control group were lower than in ligustrazine low—dose group,but higher than in ligustrazine high—dose group(P<0.05).The relative expressions of cartilage VEGF in the normal group,each ligustrazine dose group,and the positive control group were lower than in the model group,and the differences were statistically significant(P<0.05).The expression of cartilage VEGF in the high—dose ligustrazine group was significantly lower than that in the positive control group(P< 0.05),but the expression in low—dose group was higher than that in the positive control group.Conclusion Ligustrazine inhibits 基金项目:2016年度广州中医药大学中医骨伤重点学科开放基金(YB16);国家自然科学基金(81302991,81373653);广东省科技计划项 目(2016A020216024);广东省中医药科研项目(20170283) {通讯作者:柴生颞,Email:est0192@qq.con 生垦量亟堕松杂志2018年7月第24卷第7期Chin J Osteoporos,July 2018,Vol 24,No.7 905 early angiogenesis of cartilage to reduce inflammation by down—regulation of VEGF expression in KOA rats,which to some extent may be one of the mechanisms of reducing joint cartilage degeneration and repairing cartilage damage. Key words:Ligustrazine;Osteoarthritis of the knee;VEGF 膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)作为膝关 节软骨变性、破坏及关节周围骨质增生为特征的慢 离心机(SCIlogex);磁力搅拌器(常州澳华仪器有限 公司);脱色摇床(北京六一仪器厂);电泳仪(北京 性关节病¨ ,多见于60岁以上人群 ,临床上表现 为膝关节局部疼痛、晨僵、肿胀、活动受限,严重者可 六一仪器厂);水浴锅(姜堰市天力医疗器械厂有限 公司);暗匣(广东粤华医疗器械厂有限公司);感光 出现关节的畸形。随年龄增长而发生率明显增加, 胶片(Kodak);封口机PF(温州市江南机械厂);低 是引起老年人关节疼痛和功能障碍的主要原因,并 最终可导致残疾的风险E 3 3。KOA的发病率目前正 快速增长,故对于如何早期防治KOA已成为当前研 究热点。川芎嗪作为活血化瘀类中药川芎中提取的 一种有效活性生物碱,在治疗KOA的临床及实验研 究已有相关报道。本研究通过观察川芎嗪对实验性 大鼠KOA关节软骨组织学评分、VEGF表达水平的 影响来探讨其防治早期KOA的机制,为治疗膝骨性 关节炎提供有效途径和应用依据。 1材料和方法 1.1 材料 1.1.1 动物:健康3月龄雄性大鼠50只,体重180 ~220 g,由广州中医药大学实验动物中心提供。 1.1.2主要试剂:磷酸川芎嗪片(丽珠集团利民制 药厂,国药准字:H44024348);塞来昔布(辉瑞制药 有限公司,国药准字J20140072);木瓜蛋白酶(上海 源叶科技有限公司S10011,CAS:9001—73--4);石蜡 (国药化学试剂有限公司);苏木素伊红染色试剂盒 (北京雷根生物技术有限公司);中强度RIPA裂解 液(FD008;弗德生物);蛋白酶抑制剂混合物 (FD1001;弗德生物);100 mmol/L PMSF(FDIO0;弗 德生物)蛋白磷酸酶抑制剂混合物(FD1002;弗德生 物);BCA蛋白定量试剂盒(FD2001;弗德生物);5 X蛋白上样缓冲液(AR1112;博士德);预染蛋白 Marker(Fermentas);Tris—base(V900483;Vetec);甘 氨酸(G800880;Macklin);过硫酸铵(A801035; Macklin);SDS(Biosharp);丙烯酰胺(0341—1 kg; Amresco);N.N一甲叉双丙烯酰胺(N813086.100 g; Macklin);PVDF膜0.45 m(Millipore);PVDF膜 0.22 Ixm(Millipore);脱脂奶粉(232100;BD); TWEEN 20(Biosharp);显影定影试剂(国产)TRIzol Reagent(DP424;天根)。 1.1.3 主要设备:纯水仪(重庆艾科浦);电子天平 (梅特勒一托利多仪器(上海)有限公司);台式高速 温冰箱(西门子);扫描仪(Canon);多功能酶标仪 (上海现科仪器有限公司);灰度分析软件(Image J)。轮转式石蜡切片机(德国Leica)。 1.1.4溶液配制:转移缓冲液(2 L):甘氨酸28.8 g,Tris4.84 g,甲醇400 mL,加去离子水定溶至2 000 mL;电泳缓冲液(2 L):Tris 6.06 g,甘氨酸 37.54 g,SDS 2 g,加去离子水定溶至2 000 mL;TBS 缓冲液(1 L):1 mol/L Tris—HC1(pH=7.5)10 mL NaC1 8.8 g加去离子水定溶至1 000 mL;30%丙烯 酰胺(1 L):丙烯酰胺290 g,BIS 10 g,加去离子水充 分溶解后定溶至1 000 mL;非磷酸化蛋白酶抑制剂: 每1 mL RIPA试剂中加入5 L蛋白酶抑制剂和10 IxL 100 mM的PMSF,混匀;磷酸化蛋白酶抑制剂: 每1 mL RIPA试剂中同时加入5 L蛋白酶抑制剂、 10 L 100 mM的PMSF、5 L磷酸化蛋白酶抑制 剂,混匀。 1.2 方法 1.2.1 分组与造模:将实验动物依据随机分配的原 则分为正常组、模型对照组、高剂量组、低剂量组和 阳性对照组。每组1O只,除正常组外,均采用木瓜 蛋白酶关节腔注射建立大鼠KOA模型。在无菌条 件下用0.9%NaCI溶液配4%(W/V)木瓜蛋白酶溶 液,于4℃恒温冰箱储存,至实验前4 h取出室温放 置。将大鼠腹腔注射10%水合氯醛麻醉,麻醉成功 后双膝关节备皮、消毒、屈曲约45。,从髌骨下缘前 内侧的膝眼向髁间窝方向进针,明显有落空感后,针 尖抵达股骨内侧髁再回撤2 miTt,并注射木瓜蛋白 酶,分别向双侧膝关节腔注入4%木瓜蛋白酶0.2 mL。每隔3 d注射1次,连续注射3次(即第1天、 第4天、第7天注射)。注射后1周,观察各组大鼠 膝关节外观,并在各组各取1只大鼠处死后,取关节 软骨行HE切片,验证造模是否成功。 1.2.2干预方法:验证造模成功后开始灌胃给药治 疗,高剂量组、低剂量组按人和动物间体表面积折算 的等效剂量比值计算,分别给予灌胃磷酸川I芎嗪片 Ⅲ1] 骨质疏松杂志2018年7月第24卷第7期Chin J Osleoporos,July 201 8,Vol 24,No.7 TMP l00和50 mg/kg(分别相 于临床用药量的20 和10倍),每天用药1次;阳性对照组灌服塞来昔 布剂量为24 mg/kg,每目定时给药1次,正常组、模 型组灌服等量的生理盐水,每天1次,连续灌胃6周 后处死,右膝胫骨平台行组织切片观察,左膝取软骨 组织进行Western Blot蛋白检测。所有SD大鼠均 喂养在恒温、恒湿的清洁环境巾,环境温度为(25-4- 1)。C,湿度为68%,每天12 h光照/黑暗,任意进食 饲养者提供的大鼠标准饲料和自来水。 1.2.3检测指标:①大体形态及切片染色观察。治 疗结束后,遵循安乐死的原则将各组实验鼠处死,解 剖各组实验鼠双侧膝关节并暴露关节软骨,肉眼观 察 节软骨光滑度、色泽、表面是否有糜烂及溃疡、 足 有纤维性增生及边缘是否有骨赘形成等。右侧 膝关节胫骨平台经4%多聚甲醛4℃同定、脱钙、脱 水、透明、浸蜡、包埋,制作成石蜡标本,行4~6 Ixm 厚切 。Hl :染色后在光镜下观察各组切片染色情 况, l{改良Mankin法 对软骨组织结构、细胞、染 色 及潮线的完帑性评分,评分越高说日』】软骨退变 越 重。②Western Blot检测。取左侧膝关节胫,舀 平台火节软骨组织一80℃保存备用,并根据说明书 制伞蛋白提取液,将软 目’组织置于全蛋白提取液 ,利,『1】匀浆器于冰 破碎软骨组织。匀浆后,采用 { 色法测定样品蛋 {浓度。加入5×SDS蛋 白jI一 缓. 液(5:1),1O0 oC煮沸5 miIl。一20℃保 存备川 分别至于浓缩胶和分离胶中电泳,350mA 转膜70 in。37封闭液中封闭1 h;将PVDF膜分别 放人装仃3 mL稀释后的VEGF抗体(稀释比例1: 1 000,转膜条件:300 mA恒流转膜30 rain,厂家: Abcam,货号:Ab46154),25 mL TBST洗涤PVDF膜 3次,每次5 rain;将PVDF膜放入含有3 mL辣根过 氰 嗨标记的稀释二抗溶液的小槽内,置于摇床 平缓摇动40 min(二抗:HRP Goat anti—Rabbit i若 』家:BOSTER,货号:BAl054,稀释比例:l: 、,)nnn,孵育惫件:享温孵育40 min)25 mL TBST洗 涤PVDF膜3次,每次7 rain;用化学发光显色后进 行图像分析,经软件分析,以VEGF/f3一actin比值表 示VEGF蛋白表达水平。 1.3统计学处理 应用SPSS1 9.0统计学软件进行数据分析,计量 资料数据以均数±标准差表示。若数据呈正态分布 且方差齐性,多组问比较采用单因素方差分析,多重 比较采用LSD检验;若数据呈正态分布但方差不 齐,多组问比较采用Welch法和Brown—Forsythe法, 多重比较采用Dunnett T3检验;以P<0.05为差异 有显著性意义。Western Blot检测及PCR结果采用 GraphPad Prism 5软件进行数据分析,组问比较采用 双尾t检验。P<0.05为差异具有统计学意义。 2 结果 2.1软骨组织学观察 实验结束后,除正常组外,各组均出现不同程度 的软骨损伤,主要以股骨内踝及内侧胫骨平台显著。 如表l及图l示,各组软骨Mankin评分中,川芎嗪 各剂量组和阳性对照组均高于正常组、且均低于模 型组(P<0.05),而阳性对照组评分低于川芎嗪低 剂量组,但高于川芎嗪高剂量组(P<0.05)。 表1实验结束后软骨组织Mankin评分( ±s) Table 1 Mankin seoFe of cartilage tissue of rats in each group 注:与 常组比较, P<0.05;与模型组比较,‘fJ<0.05;与阳 性对照组比较 P<0.05 2.2 Western Blot检测软骨组织VEGF蛋白表达 结果 如图2、 3所示,正常组、川芎嗪各剂量组及 阳性对照组中软骨VEGF相对表达量均低于模型 组,差异有统计学意义(P<0.05);与阳性对照组相 比,川芎嗪高剂量组VEGF表达量明显低于阳性对 照组(P<0.05)、而川芎嗪低剂量组其表达则高于 阳性对照组(P<0.05)。 3 讨论 中医认为KOA属于“膝痹病”、“骨痹”、“痹证” 等范畴,并以肝肾亏虚为木、瘀血阻滞为标,而发病 早期以瘀血阻滞为关键病机。根据传统中医理论, 结合临床体会,我们认为治疗』一早期活血化瘀、是防 治KOA发病的重要环节。中药川芎,归肝、胆、心 经,具有活血化瘀行气,祛风止痛功效。《本草纲 目》云“JI J芎,血中气药也。肝苦急,以辛补之,故血 虚者宜之。辛以散之,故气郁者宜之”。川芎嗪(四 甲基毗嗪,ligustrazine)是从中药川芎中提取的一种 有效活性生物碱,近年相关研究发现,具有改善关节 内微循环,降低骨内压作用,保护和修复早期OA关 一 B模型组×2 (’高荆最组x20( )低剂犀组x20( 阳性对照组×200 图l 符 H p:诳 LJj片 g rt‘ lJIts‘’t ‘’ rlild t、tissur iII nI1^IIt’t、il(h gl 三 靛 圆J 常组 降低 j 父17炎火 液『Il N()、t'GE2的水平,埘减 轻【)A炎 仃l I 父 ·定的作川… 小研究通过小瓜 作为诱 人鼠膝日.划, ’天17炎的 ‘ 小 验采川小瓜 I I 固模型组 目高剂量组 皿Ⅱ低剂量组 E:习阡_I性组 法, 广泛川J 研究 溶液火 崆 射 作人鼠K()A模型, f: 6 J州J. f HI :染包切片软坩M;-ll,kin 分.Mankin 高.说[i爿软 llj j==l,if’j 图2 符 久敝软rIjl川 、ICGI 、n0 注: 0帧J <0.05 分越 <卡I! 越, 呕 其中『F常 <JIlff 水平 嗪高剂 < 性对照绀<JI ≥嗪低刹 lL较, 1’<O 05: _jl:¨ "照 I比较./ 组低(P<0.05) 这充分说『Jl】,川芎嗪能减轻父1 软骨退变【1J适 j提高m药浓度能更好的减轻火17软 Fig.2 TI1p t·xpr{、ss.I1『 、l’t I f1fl、 ’'l Il1l[-carlilag ̄ 骨邀变程度 【Jf rals in ditf ·II nl‘ x【l¨im,、ntat gtOllp ̄ 正常的 软坩l大】促 锊,L成l 子与抗 :,卜 ()_、 成 f处r动念甲衡, 仃 I 管分布 Ilf l IF常组 VF(;F 情况F. Ihij /软 lrdj -h i合处技_}}|}膜中 管生成lJI】 增 2模型组 3高剂量纰 4低剂萤组 多。‘, 其一I V ( F 1 l:拨或 接的参卜了r tfLI.管新 的 天 ,l ·个环1 感觉ffII 随苻新 ㈠ :K入 『{_actm I(IL管新 既 敛结 的破坏,还导致疼痛的发 存flJf究&I j,V p:( l 0A rf1不仪能 导 5阳性对照缎 图3 软坩¨ } IU泳 m僻,卜成.促进软中j ilft竹 .还有_l丁能参 软 II_ilJ Fig.3 T {‘h ‘‘ItllIlI1…t Hi t ha,I【】f'V ,}、t·、『)rcssion in l t aI.tilagi,mu s【lr rills in f 1(’nI t.、lll lll-l11IlJ gt‘oups 化及软骨卜 }{ 化的病变… Jansen等 ’研究 Pfan,le,‘ 发现,VEGF f7J 能参 j J OA的早期改变,并且随替 软骨破坏的级圳越高,VE(.F的表达越高等 太丌』],父 的严 内轼张,J f』IJ显较低。并且 ()A 节软什 “; 能够抑制壤顷降 .j11J制细胞凋 ;减轻火节软 邀 身修复 小 题组 俊.ji|ll J‘促进软骨的自 J研究,J】 发肌川芎嗪能明 瞍成饥卡II火 H_rolIil|a、Atawia等 究 叫,~EGD 是促进m管,I-成的重嘤 f, 低氧 9O8 中国骨质疏松杂志ste2O18年7月第24卷第7期 Chin J Oopo !, ! , ! , ! 环境下表达增高。血管生成和炎症在OA进程中紧 密结合,炎症可以刺激血管生成,血管生成所致的压 迫力和缺氧可以促进炎症,也可以促进软骨细胞肥 大和软骨内骨化,影响到疾病的发展和疼痛 。本 实验研究发现、川芎嗪各剂量组及阳性对照组中软 骨VEGF相对表达量均低于模型组,差异有统计学 意义(P<0.05);与阳性对照组相比,川芎嗪高剂量 组VEGF表达量明显低于阳性对照组(P<0.05)、 而川芎嗪低剂量组其表达则均高于阳性对照组。这 表明适当提高川芎嗪血药浓度,可能通过下调 VEGF的表达,从而减少软骨血管侵袭,降低炎症反 应,这可能是在某种程度上减轻关节软骨退变、修复 软骨损伤作用的机制之一。但VEGF表达下调后能 否进一步激活软骨细胞特异性的下游靶基因、实现 的具体途径如何,还有待进一步的研究。下一阶段 将重点研究川芎嗪含药血清调节软骨细胞的分子机 制,为川芎嗪在防治OA方面,提供新的科学依据和 实验方法。 【 参 考 文 献 】 中华医学会风湿病学分会.骨关节炎诊断及治疗指南 J].中 华风湿病学杂志,2010,14(6):14 Chinese Rheumatology Association.Guidelines for the diagnosis and treatment of osteoarthritis f J 1.Chinese Journal of Rheumatology Chin J Rheumatol,2010,14(6):14(in Chinese) [2] 胥少汀,葛宝丰,徐印坎.实用骨科学[M].北京:人民军医出 版社,201l:1337 xu sT,Ge BF,Xu YK.Practical Orthopedics[M].Beijing: Peopleg Military Medical Press,2011:1337.(in Chinese) [3] Loeser RF,Goldring SR,ScanzelloCR,et a1.Osteoarthritis:A disease of the joint as an organ[J].Arthritis&Rheumatism, 2012,64(6):1697—1707. 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Zhang儿.Chen H.Wang Y.Fall risk factors assessment and 4 结论 老年人跌倒是一个重要的公共卫生问题。加强 老年骨质疏松症患者的护理干预,增加核心稳定训 nursing intervention progress among the elderly[J].Chinese Nursing Management,2012,12(8):57_6O.(in Chinese) [6] 吴青,朱汉民.骨质疏松基础防治措施对老年人25一羟基维 生素D水平和下肢肌力及平衡功能的影响[J] 中华老年医 学杂志,2014,33(10):1135—1138 Wu Q,Zhu HM.Influence of basic osteoporosis intervention on 25一hydroxy vitamin D level,lower limb muscle strength and its 练,形成多手段联合护理,并通过卡片制作弱化核心 稳定训练动作难度,确保训练实施,能够提高老年患 者平衡能力和下肢肌力,有利于腰背部活动功能的 恢复,可以确实减少跌倒发生率。在前期研究的基 础上,制定更为规范和准确的老年骨质疏松症患者 护理路径,从而进行推广是我们后续工作的主要 内容 【 参 考 文 献 】 Duckham RL,Masud T,Taylor R,et a1.Randomized contyolled tyial of the effectiveness of community group and home—based falls balance function among Chinese elderly people[J].Chinese Journal of Geriatrics,2014,33(10):1135—1138.(in Chinese) [7] Frank C,Kobesova A,Kolar P.Dynamic neuromuscular stabilization and sports rehabilitation[J].Int J Sports Phys Ther, 2013,8(1):62-73. 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(收稿日期:2018-01—12;修回日期:2018_ol-28)