姚金龍 馮海波 李益亮 葉心雨 孫紹裘 劉曉嵐
〔摘要〕 目的 觀察桃紅四物湯對(duì)創(chuàng)傷性股骨頭缺血性壞死(avascular necrosis of femoral head, ANFH)模型大鼠Notch1受體蛋白表達(dá)的影響。方法 從60只SD實(shí)驗(yàn)大鼠中隨機(jī)挑選12只為假手術(shù)組,其余大鼠參照Norman方法進(jìn)行造模構(gòu)建ANFH模型,然后隨機(jī)均分為桃紅四物湯高劑量組、桃紅四物湯中劑量組、桃紅四物湯低劑量組、模型組,每組12只,對(duì)于假手術(shù)組,采用同樣的術(shù)式顯露髖關(guān)節(jié),但是不進(jìn)行造模而是直接縫合。待大鼠造模成功后,給予桃紅四物湯高、中、低劑量組等量的高、中、低劑量桃紅四物湯進(jìn)行灌胃,模型組與假手術(shù)組分別予以等量的生理鹽水進(jìn)行灌胃。灌胃8周后處死各組大鼠,切取股骨頭,采用Micro-CT觀察各組大鼠股骨頭形態(tài)變化,光鏡下計(jì)算出股骨頭平均空骨陷窩率,采用免疫組織化學(xué)法檢測(cè)Notch1受體蛋白的表達(dá)水平。結(jié)果 通過(guò)Micro-CT觀察,桃紅四物湯各組較模型組股骨頭軟骨面損傷情況好,并且隨著藥物濃度的增加,桃紅四物湯中、高劑量組較桃紅四物湯低劑量組股骨頭塌陷情況好。光學(xué)顯微鏡下觀測(cè),桃紅四物湯各組大鼠平均空骨陷窩率均低于模型組(P<0.05或P<0.01),高于假手術(shù)組(P<0.05或P<0.01),而Notch1受體蛋白表達(dá)高于模型組和假手術(shù)組(P<0.05或P<0.01);桃紅四物湯低劑量組大鼠平均空骨陷窩率高于桃紅四物湯高、中劑量組(P<0.05),而Notch1受體蛋白表達(dá)低于桃紅四物湯中、高劑量組(P<0.05)。桃紅四物湯高、中劑量組大鼠平均空骨陷窩率以及Notch1受體蛋白表達(dá)比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論 桃紅四物湯能降低ANFH大鼠空骨陷窩率,治療ANFH,并且該過(guò)程可能與桃紅四物湯促進(jìn)Notch1受體蛋白的表達(dá)有關(guān)。
〔關(guān)鍵詞〕 桃紅四物湯;股骨頭缺血性壞死;大鼠;空骨陷窩率;Notch1受體
〔中圖分類號(hào)〕R274.9? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)志碼〕A? ? ? ? 〔文章編號(hào)〕doi:10.3969/j.issn.1674-070X.2022.05.003
Effect of Taohong Siwu Decoction on the expression of Notch1 receptor protein in ANFH
model rats: Study on the academic thoughts and clinical experience of famous
orthopaedic teacher Sun Dawu (3)
YAO Jinlong FENG Haibo LI Yiliang YE Xinyu SUN Shaoqiu LIU Xiaolan
(1. The Second Affiliated Hospital of Hunan University of Chinese Medicine, Changsha, Hunan 410005, China;
2. Hunan University of Chinese Medicine, Changsha, Hunan 410208, China)
〔Abstract〕 Objective To observe the effect of Taohong Siwu Decoction on the expression of Notch1 receptor protein in rats with avascular necrosis of femoral head (ANFH). Methods 12 SD rats were randomly selected from 60 SD rats as the sham operation group, and the other rats were modeled by Norman method to construct ANFH model, and then randomly divided into Taohong Siwu Decoction high-dose group, Taohong Siwu Decoction medium-dose group, Taohong Siwu Decoction low-dose group and model group, with 12 rats in each group. For the sham operation group, the hip joint was exposed using the same operation, but the hip joint was directly sutured without modeling. After successful modeling, the rats were given Taohong Siwu Decoction high-dose, medium-dose and low-dose groups of equal amount of high, medium and low dose Taohong Siwu Decoction for intragastric administration, model group and sham operation group were given equal amount of normal saline intragastric administration. After 8 weeks of intragastric administration, the rats in each group were sacrificed, and the femoral head was cut. Micro-CT was used to observe the morphological changes of the femoral head in each group, the average rate of hollow lacunae of the femoral head was calculated under light microscope, and the expression of Notch1 receptor protein was detected by immunohistochemistry. Results By Micro-CT observation, the femoral head cartilage damage was better in each group of Taohong Siwu Decoction than in model group, and with the increase of concentration, the femoral head collapse was better in Taohong Siwu Decoction medium-dose and high-dose groups than in Taohong Siwu Decoction low-dose group. Under a light microscope, the average rate of hollow lacunae of each group of Taohong Siwu Decoction was lower than that of model group (P<0.05 or P<0.01), and higher than that of sham operation group (P<0.05 or P<0.01), and the expression of Notch1 receptor protein was higher than that of model group and sham operation group (P<0.05 or P<0.01). The average rate of hollow lacunae in Taohong Siwu Decoction low-dose group was higher than that in Taohong Siwu Decoction high-dose and medium-dose groups (P<0.05), and the expression of Notch1 receptor protein was lower than that in Taohong Siwu Decoction medium-dose and high-dose groups (P<0.05). There were no significant differences in the average rate of hollow lacunae and Notch1 receptor protein expression between Taohong Siwu Decoction high-dose and medium-dose groups (P>0.05). Conclusion Taohong Siwu Decoction can reduce the rate of hollow lacunae in ANFH rats and treat ANFH, and this process may be related to Taohong Siwu Decoction promoting the expression of Notch1 receptor protein.
〔Keywords〕 Taohong Siwu Decoction; avascular necrosis of femoral head; rats; rate of hollow lacunae; Notch1 receptor
創(chuàng)傷性股骨頭缺血性壞死(avascular necrosis of femoral head, ANFH)是指創(chuàng)傷所引起的股骨頭血液循環(huán)的障礙,骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞因缺血缺氧而導(dǎo)致裂解死亡,因而造成患者髖關(guān)節(jié)活動(dòng)障礙,甚至跛行的疾病[1]。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示,近年來(lái)隨著交通的發(fā)展,高能量損傷發(fā)生越來(lái)越頻繁,ANFH的發(fā)病率也逐年上升[2]。髖關(guān)節(jié)脫位及其周圍骨折,使得患者5年內(nèi)出現(xiàn)不同程度的ANFH,發(fā)病率已經(jīng)上升至50%[3]。ANFH致殘率高并且并發(fā)癥多,因此,往往會(huì)給患者及其家庭帶來(lái)災(zāi)難性的后果[4]。而且,隨著高能量損傷的年輕化,后期二次手術(shù)甚至多次手術(shù)進(jìn)行髖關(guān)節(jié)翻修的可能性大,因此,保髖治療成為了年輕ANFH患者的首選方式[5]。多項(xiàng)研究表明[6-7],保髖治療的關(guān)鍵在于改善股骨頭周圍的血運(yùn)。近年來(lái),中醫(yī)藥對(duì)于改善股骨頭周圍血運(yùn),促進(jìn)骨質(zhì)新生的效果顯著,受到了越來(lái)越多的關(guān)注。國(guó)家級(jí)名中醫(yī)孫達(dá)武臨床常用桃花四物湯治療ANFH,本研究團(tuán)隊(duì)的前期研究表明,桃紅四物湯在改善股骨頭周圍的血運(yùn),促進(jìn)血管新生中有著特有的優(yōu)勢(shì)[8-9]。研究證實(shí),Notch1信號(hào)通路在生物進(jìn)化過(guò)程中是一條高度保守的信號(hào)通路,它與血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、遷徙、分化以及死亡都密切相關(guān)[10]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)ANFH模型大鼠施以桃紅四物湯以后,觀察血清中Notch1受體蛋白表達(dá)情況以及股骨頭形態(tài)的變化,探討桃紅四物湯防治ANFH的具體作用機(jī)制。
1 材料與方法
1.1? 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為湖南中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中心統(tǒng)一購(gòu)買(mǎi)的SPF級(jí)SD大鼠,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證號(hào)為SCXK(湘)2017-0003,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理編號(hào)為L(zhǎng)L2019100906,動(dòng)物為6月齡SD大鼠,體質(zhì)量250~300 g,雌雄各30只,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中切實(shí)遵循動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理章程,并且在遵守實(shí)驗(yàn)室相關(guān)規(guī)章制度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),普通飼料飼養(yǎng),飲水自由,實(shí)驗(yàn)室溫控在20~25 ℃,濕度保持在50%~70%,每日光照時(shí)長(zhǎng)為12 h。
1.2? 實(shí)驗(yàn)試劑
桃紅四物湯參照吳謙《醫(yī)宗金鑒》書(shū)中所記載的藥物配伍劑量:桃仁20 g,紅花10 g,生地黃20 g,赤芍20 g,當(dāng)歸20 g,川芎10 g。所有藥材均為湖南中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院藥劑科購(gòu)買(mǎi)、煎煮、制成湯劑。水合氯醛(批號(hào):19XS09R23,100 mL/瓶,福州文萊生物科技有限公司),青霉素鈉注射液(批號(hào):150062659,產(chǎn)品規(guī)格:400萬(wàn)U×50瓶/盒,山東圣旺藥業(yè)股份有限公司)。
1.3? 主要儀器
光學(xué)顯微鏡(型號(hào):PH50,深圳市西派客光學(xué)顯微鏡有限公司);顯微鏡數(shù)碼成像系統(tǒng)(型號(hào):DM900,北京萊博公司);超微量分光光度計(jì)(上海鼎科科學(xué)儀器有限公司);生物組織切片機(jī)(型號(hào):JK-TBP-3AB,上海精密儀器儀表有限公司);手動(dòng)輪轉(zhuǎn)式石蠟切片機(jī)(型號(hào):CUT4062,德國(guó)LABSTAR公司);Micro-CT(型號(hào):Quantum GX,美國(guó)PerkinElmer公司)。
1.4? 分組與造模
60只SD實(shí)驗(yàn)大鼠中隨機(jī)挑選出12只,為假手術(shù)組,其余大鼠參照Norman方法[11]進(jìn)行造模構(gòu)建ANFH模型。術(shù)前對(duì)大鼠禁食、水6 h,先按照1%戊巴比妥鈉 0.02 mL/100 g對(duì)大鼠進(jìn)行腹腔麻醉。麻醉滿意后,將大鼠俯臥位固定于手術(shù)臺(tái)上,采用背側(cè)入路沿著大轉(zhuǎn)子上下切開(kāi)2 cm切口,逐層暴露淺筋膜、臀中肌、股骨頭圓韌帶。切斷股骨頭圓韌帶,脫出髖關(guān)節(jié),暴露股骨頭,破壞股骨頭周圍血運(yùn),最后沖洗,逐層縫合傷口。然后將大鼠隨機(jī)均分為桃紅四物湯高/中/低劑量組、模型組以及假手術(shù)組,每組12只,對(duì)于假手術(shù)組,采用同樣的術(shù)式顯露髖關(guān)節(jié),但是不剪斷股骨頭圓韌帶,不破壞股骨頭周圍血運(yùn),直接縫合。待大鼠造模成功后,給予桃紅四物湯高、中、低劑量組等量的高、中、低劑量桃紅四物湯灌胃,模型組與假手術(shù)組分別予以等量的生理鹽水進(jìn)行灌胃。術(shù)后3 d內(nèi)每天給予大鼠肌內(nèi)注射青霉素5萬(wàn)U預(yù)防感染。大鼠造模后,灌胃過(guò)程中桃紅四物湯低劑量組、桃紅四物湯中劑量組、模型組脫落死亡大鼠1只,桃紅四物湯高劑量組脫落死亡大鼠2只。大鼠行為上出現(xiàn)跛行,大體上出現(xiàn)股骨關(guān)節(jié)面塌陷,Micro-CT出現(xiàn)輪廓清晰的壞死灶,軟骨下骨折則提示造模成功[12]。
1.5? 干預(yù)方法
造模后4周,首先從每組大鼠隨機(jī)選取2只,切取術(shù)側(cè)股骨頭,從大體上并且結(jié)合Micro-CT觀察造模是否成功。確保造模成功后,每只大鼠每日兩次(分別為9:00點(diǎn)和16:00點(diǎn))灌胃,灌胃8周。藥物具體劑量參照實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與人體表面積計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算[13]:(1)桃紅四物湯低劑量組每日給予桃紅四物湯9 g/kg進(jìn)行灌胃;(2)桃紅四物湯中劑量組每日給予桃紅四物湯18 g/kg進(jìn)行灌胃;(3)桃紅四物湯高劑量組每日給予桃紅四物湯36 g/kg進(jìn)行灌胃;(4)模型組每日給予等量生理鹽水灌胃;(5)假手術(shù)組每日給予等量生理鹽水灌胃。
1.6? 觀察指標(biāo)及檢測(cè)方法
1.6.1? 股骨頭Micro-CT檢查? 大鼠麻醉后處死,切取術(shù)側(cè)股骨頭標(biāo)本行Micro-CT檢查,觀察股骨頭形狀、大小以及關(guān)節(jié)軟骨表面情況。X線掃描參數(shù):電壓90 kV,電流 88 μA,體素尺寸72 μm,曝光時(shí)間 14 min,高分辨率掃描模式。
1.6.2? 大鼠股骨頭標(biāo)本Notch1受體蛋白表達(dá)測(cè)定
取出大鼠股骨頭標(biāo)本后,采用免疫組織化學(xué)法行樣品制備、抗原修復(fù)、背景封閉等步驟測(cè)定Notch1受體蛋白的平均光密度。具體步驟:切片后予以石蠟保存,然后經(jīng)過(guò)脫蠟、磷酸鹽緩釋液以及蒸餾水漂洗后,進(jìn)行孵育。最后對(duì)股骨頭成骨細(xì)胞用蘇木精-伊紅進(jìn)行染色,凝膠封存。
1.6.3? 大鼠股骨頭標(biāo)本空骨陷窩率測(cè)定? 對(duì)于股骨頭余下標(biāo)本,先用甲醛固定后再應(yīng)用5%的硝酸進(jìn)行脫鈣處理,隨后進(jìn)行漂洗、包埋、切片,染色后置于高倍鏡下觀察股骨頭空骨陷窩情況,然后進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)分析。給予每1張標(biāo)本進(jìn)行5次切片處理,然后隨機(jī)從每張切片選取50個(gè)骨陷窩中讀取空骨陷窩數(shù)。
空骨陷窩率=(空骨陷窩平均數(shù)/50)×100%[14]。
1.7? 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)數(shù)據(jù)滿足正態(tài)性、方差齊性時(shí),組間比較采用單因素方差分析,多重比較采用LSD法;當(dāng)方差不齊時(shí),采用Dunnett’s T3檢驗(yàn);當(dāng)數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)性,采用秩和檢驗(yàn)。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1? 影像學(xué)Micro-CT檢查
通過(guò)藥物干預(yù)后發(fā)現(xiàn):ANFH模型大鼠灌胃8周后,可見(jiàn)模型組骨小梁紊亂,可見(jiàn)普遍斷裂,骨質(zhì)較少,股骨頭塌陷明顯;桃紅四物湯組相對(duì)模型組而言骨質(zhì)有所改善,骨小梁有局部性修復(fù),骨小梁和骨性結(jié)構(gòu)有明顯改善;假手術(shù)組骨小梁排列整齊、有序,骨質(zhì)緊密,股骨頭光滑無(wú)塌陷;桃紅四物湯高、中劑量組較桃紅四物湯低劑量組骨質(zhì)修復(fù)更為明顯。詳見(jiàn)圖1-5。
2.2? 各組大鼠Notch1受體平均光密度比較
灌胃8周后,桃紅四物湯高、中、低劑量組Notch1受體表達(dá)均明顯高于假手術(shù)組和模型組(P<0.05或P<0.01);桃紅四物物湯高、中劑量組Notch1受體表達(dá)均明顯高于桃紅四物湯低劑量組(P<0.05);假手術(shù)組大鼠Notch1受體表達(dá)與模型組比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);桃紅四物湯高、中劑量組大鼠Notch1受體表達(dá)比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。詳見(jiàn)表1、圖6。
2.3? 各組大鼠空骨陷窩率比較
干預(yù)后,桃紅四物湯高、中、低劑量組、假手術(shù)組空骨陷窩率均明顯低于模型組(P<0.05或P<0.01);桃紅四物湯高、中、低劑量組空骨陷窩率明顯高于假手術(shù)組(P<0.05或P<0.01);桃紅四物湯高、中劑量組空骨陷窩率均明顯低于桃紅四物湯低劑量組(P<0.05);桃紅四物湯高、中劑量組空骨陷窩率比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。詳見(jiàn)表2。
3 討論
ANFH是臨床上十分常見(jiàn)的疾病,導(dǎo)致的主要原因是由于受到巨大的暴力后所引起的股骨頭局部的血運(yùn)破壞,如髖關(guān)節(jié)脫位、股骨頸骨折等[15]。旋股內(nèi)側(cè)動(dòng)靜脈發(fā)出的上支持帶血管是股骨頭血液供應(yīng)的主要來(lái)源,它供應(yīng)股骨頭下內(nèi)側(cè)2/3的血運(yùn)。股骨頭的血液還有旋股外側(cè)動(dòng)靜脈、頭凹動(dòng)靜脈、滋養(yǎng)血管等,但是血管之間側(cè)枝循環(huán)匱乏,彼此交通聯(lián)系少,因此,當(dāng)一支血管損傷時(shí)往往難以依靠其他血管代償來(lái)完成股骨頭的血液供應(yīng),特別是當(dāng)旋股內(nèi)側(cè)動(dòng)靜脈損傷時(shí),股骨頭極易因?yàn)槿鄙傺汗?yīng),而發(fā)生骨壞死[16]。因此,改善股骨血運(yùn)往往就成為了保髖治療ANFH的關(guān)鍵。
ANFH主要出現(xiàn)的臨床癥狀有髖關(guān)節(jié)疼痛、患肢跛行、活動(dòng)障礙等,屬于中醫(yī)學(xué)“骨痹”“骨痿”“骨蝕”等范疇。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,氣血是骨的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源,而外傷導(dǎo)致傷筋斷骨破壞人體氣機(jī),損傷人體血脈,血溢脈外,“離經(jīng)之血便是瘀”,瘀血又作為病理產(chǎn)物,導(dǎo)致氣滯血瘀,筋骨失去濡養(yǎng)而出現(xiàn)壞死?!端貑?wèn)·宣明五氣》云:“血?dú)獠缓停瑒t變生百病?!敝嗅t(yī)學(xué)治療骨痹早期以活血化瘀為主。桃紅四物湯作為活血化瘀的經(jīng)典方劑,歷來(lái)被認(rèn)為是治療骨痹的代表方,被廣泛用于臨床上氣滯血瘀型疾病的治療[17-18]。本課題組前期已經(jīng)證明,桃紅四物湯能夠改善ANFH患者髖關(guān)節(jié)功能[8]。高曦等[19]運(yùn)用桃紅四物湯配合手術(shù)治療老年股骨頸骨折,結(jié)果發(fā)現(xiàn)能夠縮短患者下床時(shí)間,降低患者血液的高凝狀態(tài),降低深靜脈血栓的發(fā)生率,促進(jìn)患者康復(fù)。
Notch1受體是Notch信號(hào)通路之中的一個(gè)重要受體蛋白。Notch信號(hào)通路包括受體蛋白與配體蛋白,配體與受體之間的信號(hào)傳遞,調(diào)控著成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞增殖以及分化,因而可以調(diào)節(jié)控制骨重建的進(jìn)程[20-21]。研究證實(shí),Notch1信號(hào)蛋白與血管的生成密切相關(guān)[22]。劉振陽(yáng)等[23]證實(shí),Notch1和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子可能在皮膚黑色素瘤血管生成中具有協(xié)同作用,能夠促進(jìn)血管新生。本課題組前期研究證實(shí),Notch1受體在兔皮片移植模型中能夠促進(jìn)血管新生[24]??展窍莞C率的升高,是早期股骨頭壞死的典型征象[25]。股骨頭壞死后成骨細(xì)胞較少,破骨細(xì)胞增多,微觀上表現(xiàn)為骨小梁稀松,結(jié)構(gòu)紊亂甚至斷裂,股骨頭下骨小梁萎縮、稀疏、斷離,因而空骨陷窩數(shù)增多[14]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:通過(guò)Micro-CT觀察,桃紅四物湯各組較模型組股骨頭軟骨面損傷情況好,并且隨著濃度的增加,桃紅四物湯中、高劑量組較桃紅四物湯低劑量組股骨頭塌陷情況好。而光學(xué)顯微鏡下觀測(cè),桃紅四物湯各組大鼠空骨陷窩率均低于模型組(P<0.05或P<0.01),且高于假手術(shù)組(P<0.05或P<0.01),而Notch1受體蛋白表達(dá)高于模型組和假手術(shù)組(P<0.05或P<0.01);并且隨著濃度的增加,桃紅四物湯低劑量組大鼠空骨陷窩率高于桃紅四物湯高、中劑量組(P<0.05),而Notch1受體蛋白表達(dá)低于桃紅四物湯中、高劑量組(P<0.05)。但是,桃紅四物湯高、中劑量組大鼠空骨陷窩率以及Notch1受體蛋白表達(dá)并無(wú)明顯差異(P>0.05)。
綜上所述,桃紅四物湯可能通過(guò)增加Notch1受體表達(dá),促進(jìn)股骨頭血管新生,從而減少ANFH大鼠的股骨頭空骨陷窩率,促進(jìn)ANFH大鼠股骨頭骨質(zhì)的新生,但是不會(huì)隨著桃紅四物湯濃度的增加,其促進(jìn)血管新生、促進(jìn)骨質(zhì)新生的能力一直增加,桃紅四物湯具有促進(jìn)骨質(zhì)新生的最佳濃度,由于本課題實(shí)驗(yàn)組別數(shù)量設(shè)置有限,還未有詳細(xì)探明,有待近一步開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。
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(未完待續(xù))
(本文編輯? 賀慧娥)
湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)2022年5期