許建英 李洪秀 王鵬
本實驗采用SD大鼠股部肌袋模型,以牛BMG為載體,旨在局部應用rhBMP-2促進成骨的基礎上,聯(lián)合應用不同濃度的辛伐他汀,來觀察二者之間的異位誘導成骨效應,從而為探索辛伐他汀在成骨方面的作用提供實驗依據(jù)(促進、抑制或無作用),是否能作為rhBMP-2在促進成骨方面具有協(xié)同作用的激活物,亦為進一步探索rhBMP-2在促進成骨方面的機制奠定基礎。
1.1 一般材料 雄性SD大鼠45只,遼寧醫(yī)學院實驗動物中心提供。
1.2 方法 將45只雄性SD大鼠隨機分成3組(表1),A組:高劑量實驗組(含15%辛伐他汀+rhBMP-2 0.25 mg);B組:低劑量實驗組(含2.5%辛伐他汀+rhBMP-2 0.25 mg);C組:陽性對照組(含rhBMP-2 0.25 mg)。水合氯醛麻醉后,每
1.3 檢測指標只大鼠右側股部去毛。常規(guī)消毒后暴露后股部肌袋。A、B、C組動物分別植入相應載體。仔細縫合肌肉、皮膚,麻醉清醒后送回籠養(yǎng)。于術后15、30、60 d處死動物,每組每期5只進行實驗檢測。
表1 實驗動物分組情況
1.3.1 大體觀察 對術后第15、30、60天的SD大鼠進行組織塊硬度、范圍及肢體運動情況的觀察。
1.3.2 堿性磷酸酶檢測 將所取組織標本清除多余肌肉,將其一半組織稱量濕重后(另一半用于組織學觀察),進行堿性磷酸酶(AKP)檢測。采用Wilkinson測定方法,測定AKP活性,再除以標本濕重,即得AKP單位組織濕重的活性。
2.1 大體觀察 術后3組SD大鼠均有死亡,其中A組無死亡,B組死亡2只(術后2 d及6 d各一只),C組死亡5只(術后第2天二只,第3天一只,第5天一只,第20天一只),均按照相應實驗條件予以補充。術后第15天,各組于股后部植入處均可捫及新生硬組織;術后第30天,B組、C組新生硬組織范圍變大,硬度增加,A組則無明顯變化;第60天,B組、C組組織硬度及范圍進一步增加,且C組組織硬度大于B組,A組硬度有所增加,但不及B、C兩組。
2.2 堿性磷酸酶檢測 AKP含量:三組組織標本AKP含量均于術后30 d達到峰值。第15天A組、B組AKP含量顯著低于對照組AKP含量(P<0.05),A、B兩組間則無明顯差別;第30天,A組AKP含量明顯低于對照組(P<0.01)和B組(P<0.01),B、C兩組間則無明顯差別;第60天,各組間AKP含量均無明顯差別,且含量均較低。(表3、圖3)
表2 標本中AKP水平測定[IU/g(濕重),()]
表2 標本中AKP水平測定[IU/g(濕重),()]
注:與對照組比較,*P<0.05,**P <0.01
組別15 d 30 d 60 d A組 6.98±0.84* 17.65±0.58**9.65±2.14 26.42±1.63 3.11±1.27 2.85±0.86 B組 7.14±1.56* 25.34±1.52 3.02±1.28 C組
本實驗三組動物實驗中雖然含有相同劑量的rhBMP-2,但AKP表達量不同,說明是由于使用不同濃度的辛伐他汀所致。研究結果顯示,rhBMP-2可促進成骨細胞AKP活性增加,術后15 dA組與B組雖可促進成骨細胞AKP活性增加,但作用不及單用rhBMP-2組,術后30 dB組與C組有明顯的促進作用而A組則無明顯的促進AKP的作用。術后60 d各組間無差別,表達量都很低。表明局部高濃度的辛伐他汀可能會抑制成骨細胞分化成熟,而低濃度的辛伐他汀作用不明顯。各組實驗中發(fā)現(xiàn)AKP活性在術后15 d即有表達,于30 d達到高峰,而此時正是成軟骨和軟骨細胞出現(xiàn)的時間,這一結果和Sakano等[1]及 Bernard等[2]的實驗結果相一致。這些結果提示骨形成開始于軟骨溶解之前。而且成軟骨細胞的增殖和AKP的表達結果也提示,在軟骨形成的早期即已開始了組織礦化的調節(jié)。30 d之后,雖然組織礦化仍在進行,但AKP水平在下降。這提示,30 d之后,在新生骨組織中AKP仍然存在,而且發(fā)揮著鈣結合蛋白的作用[3]。說明軟骨形成期AKP的高表達是BMP誘導成骨中組織礦化的先決條件。
[1]Sakano S,Murata Y,Miura T.Collagen and alkaline phosphatase gene expression during bone morphogenetic protein induced cartilage and bone differentiation.Clin Orthopand Related Research,1993,292:337-344.
[2]Bernard B,Bianco P,Bonucci E.Biochemical and immuno-histochemical evidence that in cartilage an alkaline phosphatase is a Ca2+-binding glycoprotein.J Cell Biol,1986,103:1615-1618.
[3]McLean F M,Keller P J,Genge B R.Disposition of preformed mineral in matrix vesicles:Internal localization and association with alkaline phosphatase.J Biol Chem,1987,262:10481-10487.