鹿角胶干预激素性股骨头坏死模型小鼠的效果及作用机制研究
Therapeutic effects and mechanisms of cervi cornus colla on model mice with steroid-induced osteonecrosis of the femoral head:an experimental study
摘要目的:探讨鹿角胶干预激素性股骨头坏死模型小鼠的效果及作用机制.方法:将40只8周龄SPF级雄性C57BL/6小鼠随机分为4组,每组10只.模型组、鹿角胶低剂量组及鹿角胶高剂量组采用臀肌注射甲泼尼龙琥珀酸钠的方式建立激素性股骨头坏死模型,空白组注射等量生理盐水.造模结束后,鹿角胶低、高剂量组以鹿角胶药液灌胃,用量分别为2 g·kg-1·d-1(生药量)和4 g·kg-1·d-1(生药量),空白组和模型组用等量生理盐水灌胃,连续给药8周.药物干预结束后,采用Micro-CT检测股骨头骨微结构,采用HE染色和Masson染色观察股骨头组织病理学变化,采用ELISA技术检测血清骨碱性磷酸酶(bone alkaline phosphatase,BALP)、骨保护素(osteoprotegerin,OPG)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、Ⅰ 型胶原交联羧基末端肽(C-terminal te-lopeptide of type Ⅰ collagen,CTX)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)水平,采用抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase,TRAP)染色检测股骨头组织中破骨细胞数量,采用免疫组织化学染色和Western Blot技术检测股骨头组织中Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,RUNX2)、OPG、核因子 κB 受体激活蛋白配体(receptor activator of nuclear factor κB ligand,RANKL)蛋白表达水平.结果:①股骨头骨微结构检测结果.模型组骨体积分数、骨小梁厚度、骨密度均低于空白组和鹿角胶高剂量组(骨体积分数:P=0.000,P=0.001;骨小梁厚度:P=0.001,P=0.006;骨密度:P=0.002,P=0.004);模型组的骨体积分数低于鹿角胶低剂量组(P=0.010),2组骨小梁厚度、骨密度的组间差异均无统计学意义;鹿角胶低、高剂量组骨体积分数、骨小梁厚度、骨密度的组间差异均无统计学意义.②股骨头组织病理学观察结果.HE染色结果显示,空白组股骨头组织结构完整,骨小梁完整性、连续性良好,偶可见空骨陷窝;与空白组相比,模型组可以观察到明显骨坏死,骨小梁结构紊乱、断裂,间隙变大,骨小梁结构被纤维结缔组织代替,出现大量空骨陷窝,骨髓腔内有大量脂肪细胞堆积;与模型组相比,鹿角胶低、高剂量组骨小梁结构相对完整,排列较规则,骨髓腔脂肪细胞堆积减少,可观察到少量空骨陷窝.模型组空骨陷窝率高于空白组、鹿角胶低剂量组、鹿角胶高剂量组(P=0.000,P=0.018,P=0.002),鹿角胶低、高剂量组空骨陷窝率的差异无统计学意义.Masson染色结果显示,空白组可见极少量的蓝色胶原纤维;与空白组相比,模型组和鹿角胶低剂量组可见大量蓝色胶原纤维包裹在坏死骨小梁周围,鹿角胶高剂量组可观察到少量蓝色胶原染色,红色成熟骨染色增多.③血清BALP、OPG、MDA、CTX、GSH水平检测结果.模型组的血清 BALP、OPG、GSH 水平均低于空白组和鹿角胶高剂量组(BALP:P=0.040,P=0.015;OPG:P=0.012,P=0.004;GSH:P=0.000,P=0.001);模型组的血清OPG、GSH水平均低于鹿角胶低剂量组(P=0.005,P=0.000),2组血清BALP水平的差异无统计学意义;模型组的血清MDA、CTX水平均高于空白组、鹿角胶低剂量组、鹿角胶高剂量组(MDA:P=0.003,P=0.003,P=0.003;CTX:P=0.013,P=0.007,P=0.004);鹿角胶高剂量组的血清BALP水平高于鹿角胶低剂量组(P=0.031),2组血清OPG、MDA、CTX、GSH水平的组间差异均无统计学意义.④股骨头组织中破骨细胞数量检测结果.模型组TRAP阳性染色面积大于空白组、鹿角胶低剂量组、鹿角胶高剂量组(P=0.000,P=0.000,P=0.000),鹿角胶高剂量组TRAP阳性染色面积小于鹿角胶低剂量组(P=0.001).⑤股骨头组织中RUNX2、OPG、RANKL蛋白表达水平检测结果.模型组的RUNX2、OPG蛋白表达水平及OPG/RANKL比值均低于空白组、鹿角胶低剂量组、鹿角胶高剂量组(RUNX2:P=0.000,P=0.000,P=0.000;OPG:P=0.000,P=0.000,P=0.000;OPG/RANKL比值:P=0.000,P=0.000,P=0.000),RANKL蛋白表达水平高于空白组和鹿角胶高剂量组(P=0.002,P=0.020),模型组与鹿角胶低剂量组RANKL蛋白表达水平的差异无统计学意义;鹿角胶高剂量组的RUNX2、OPG蛋白表达水平及OPG/RANKL比值均高于鹿角胶低剂量组(P=0.012,P=0.002,P=0.002),2组RANKL蛋白表达水平的差异无统计学意义.结论:鹿角胶可改善激素性股骨头坏死模型小鼠的骨微结构,且高剂量鹿角胶的效果较低剂量鹿角胶存在一定优势,其机制可能与调控OPG-RANKL-核因子κB受体激活蛋白信号通路和氧化应激,改善骨代谢有关.
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