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        補(bǔ)腎健脾活血方對大鼠絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的防治作用

        2019-10-16 12:48:18黃佳純王吉利黃宏興劉少津
        中成藥 2019年9期
        關(guān)鍵詞:手術(shù)模型

        柴 爽, 黃佳純, 王吉利, 黃宏興, 萬 雷, 劉少津, 盧 義

        (1.廣州中醫(yī)藥大學(xué),廣東 廣州510006;2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬骨傷科醫(yī)院,廣東 廣州510405;3.廣州中醫(yī)藥大學(xué)嶺南醫(yī)學(xué)研究中心中醫(yī)骨傷科學(xué)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州510006)

        絕經(jīng)后,女性由于卵巢功能衰退,體內(nèi)雌激素水平下降,骨骼效應(yīng)消除后促進(jìn)了骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生[1],此時患者骨量減少,骨脆性增加,輕微外力即可引發(fā)骨折,嚴(yán)重影響了生活質(zhì)量。前期研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)腎健脾活血方可明顯緩解老年骨質(zhì)疏松癥女性患者的疼痛癥狀[2],降低骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折術(shù)后椎體再骨折的風(fēng)險[3],其含藥血清還可通過調(diào)控wnt/β-catenin 信號通路抑制因子DKK1 影響成骨細(xì)胞的代謝[4]。本實(shí)驗(yàn)采用去卵巢大鼠絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥模型,探討補(bǔ)腎健脾活血方對骨密度、生物力學(xué)性能的改善作用,以及對wnt/β-catenin 信號通路的影響。

        1 材料

        1.1 動物 雌性SD 大鼠72 只,6 月齡,SPF 級,由廣州中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供,合格證號SCXK (粵)2013-0034。實(shí)驗(yàn)在廣州中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心SPF 級實(shí)驗(yàn)室(溫度21~25 ℃,相對濕度50%~70%,12 h 交替光照) 進(jìn)行,喂飼大鼠專用飼料(廣州中醫(yī)藥大學(xué)動物實(shí)驗(yàn)中心)。

        1.2 試藥 補(bǔ)腎健脾活血方為廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬骨傷科醫(yī)院院內(nèi)制劑(批件號20170030),由補(bǔ)骨脂、淫羊藿、肉蓯蓉、熟地、白芍、黃芪、菟絲子、丹參、當(dāng)歸、大棗10 味中藥組成,生藥量1.43 g/mL。阿侖膦酸鈉維D3片(Ⅱ) (杭州默沙東制藥有限公司,生產(chǎn)批號N010878)。Trizol 購自美國Invitrogen 公司;逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、實(shí)時熒光定量PCR 試劑盒購自日本TaKaRa 公司;全細(xì)胞裂解液購自上海碧云天生物技術(shù)有限公司;wnt3a、β-catenin 抗體購自北京四正柏生物科技有限公司;Tublin、GAPDH 抗體購自ABclonal 公司;山羊抗兔、山羊抗鼠二抗購自美國CST公司。

        1.3 儀器 雙能X 射線骨密度儀小動物專用掃描和分析軟件(美國Hologic 公司);MTS-858miniBionix 生物材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)(美國MTS 公司);T100 梯度PCR 儀;CFX96 實(shí)時熒光定量PCR 儀(美國Bio-Rad 公司);凝膠成像系統(tǒng)(上海天能科技有限公司)。

        2 方法

        2.1 分組、造模及給藥 72 只大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1 周后,隨機(jī)分為假手術(shù)組(24 只) 和手術(shù)組(48 只),采用背側(cè)入路雙側(cè)卵巢切除法造模,假手術(shù)組切除雙側(cè)卵巢旁脂肪組織(體積約等于卵巢),術(shù)后1 周每天肌肉注射青霉素8萬單位以預(yù)防切口感染。術(shù)后3 個月,2 組各隨機(jī)選取12只大鼠檢測腰椎骨密度以驗(yàn)證造模成功,手術(shù)組剩余的36只隨機(jī)分為模型組、補(bǔ)腎健脾活血方組、阿侖膦酸鈉維D3片(Ⅱ) 組,每組12 只。藥物用量參考第3 版《藥理實(shí)驗(yàn)方法學(xué)》 中的等效劑量換算方法,大鼠用藥量=人用劑量/60×6.3,補(bǔ)腎健脾活血方、阿侖膦酸鈉維D3片(Ⅱ)(于研缽內(nèi)研磨, 生理鹽水溶解) 日臨床劑量分別為20 mL、10 mg,分別按2.979 g/kg、1.02 mg/kg 劑量灌胃給藥,而假手術(shù)組、模型組灌胃給予等體積生理鹽水,各組每天1 次,連續(xù)3 個月。

        2.2 骨密度檢測 大鼠麻醉生效后取俯臥位,采用雙能X射線掃描鼠全身,設(shè)定腰椎為感興趣區(qū),通過儀器自帶軟件進(jìn)行腰椎骨密度分析。

        2.3 標(biāo)本采集 末次給藥后大鼠禁食,次日腹腔注射10%水合氯醛(0.3 mL/100 g 體質(zhì)量) 麻醉,檢測骨密度。然后,處死各組大鼠,迅速分離腰4(L4) 椎體,生理鹽水濕紗布包裹,-20 ℃下保存?zhèn)溆?,迅速分離右側(cè)脛骨,剔除周圍附著軟組織,置于液氮中保存?zhèn)溆谩?/p>

        2.4 骨生物力學(xué)檢測 檢測前12 h,于-20 ℃冰箱中取出L4 椎體,去除椎間盤、附件、終板,砂紙打磨上下兩端以保證兩面水平,室溫下解凍后MTS 法進(jìn)行腰椎壓縮實(shí)驗(yàn),根據(jù)儀器自帶軟件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)分析腰椎最大載荷和剛度。

        2.5 wnt2、 wnt3a、 lrp5、 lrp6、 β-catenin、 OPN、 Runx2、osterix mRNA 表達(dá)檢測 采用實(shí)時熒光定量PCR 法。取大鼠脛骨近端骨組織約30 mg,液氮研磨后Trizol 法提取總RNA,Thermo 全長酶標(biāo)儀測定其濃度和純度,取500 ng 進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)合成cDNA,按照SYBR Premix Ex TaqTMⅡ試劑盒進(jìn)行實(shí)時熒光定量PCR 反應(yīng)。反應(yīng)體系為2×SYBR Premix Ex Taq Ⅱ7.5 μL,上下游引物各0.5 μL,cDNA 2 μL,dH2O 補(bǔ)平體積15 μL;反應(yīng)條件為95 ℃預(yù)變性30 s,95 ℃5 s,60 ℃30 s,42 個循環(huán);熔解曲線分析,95 ℃10 s,65 ℃5 s,每個樣品設(shè)置3 個復(fù)孔,待測基因的相對表達(dá)量采用2-ΔΔCt法分析。引物序列見表1。

        表1 引物序列

        2.6 wnt3a、β-catenin 蛋白表達(dá)檢測 采用Western blot法。取大鼠脛骨近端骨組織約150 mg,液氮研磨后加入全細(xì)胞裂解液200 μL,渦旋混勻,冰上裂解30 min(間斷渦旋3~5 次),4 ℃、15 000 r/min 離心15 min 后取上清提取總蛋白,BCA 法測定蛋白濃度,取50 μg,加入適量5×loading buffer 混勻,進(jìn)行10% (wnt3a)、8% (β-catenin)的SDS-PAGE 電泳,蛋白濕轉(zhuǎn)至PVDF 膜,5%脫脂牛奶封閉1 h,TBST 洗膜3 次,加入wnt3a、β-catenin、Tublin、GAPDH(1 ∶1 000 稀釋) 一抗,4 ℃下孵育過夜,TBST 洗膜3 次,加入山羊抗兔(wnt3a、β-catenin、GAPDH)、山羊抗鼠(Tublin) 二抗,室溫下孵育1 h,TBST 洗膜3 次,ECL 法顯影,圖像處理軟件分析各條帶的灰度值。

        2.7 統(tǒng)計學(xué)分析 通過SPSS 20.0 軟件進(jìn)行處理,計量資料采用表示,組間比較采用單因素方差分析或t 檢驗(yàn)。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        3 結(jié)果

        3.1 大鼠骨密度 表2 顯示,去卵巢3 個月后與假手術(shù)組比較,手術(shù)組大鼠骨密度顯著降低(P<0.05),表明造模成功。

        表2 各組大鼠骨密度比較

        表2 各組大鼠骨密度比較

        注:與假手術(shù)組比較,*P<0.05

        組別 動物數(shù)/只 骨密度/(g·cm-2)假手術(shù)組 12 0.251 8±0.011 7手術(shù)組 12 0.205 4±0.022 3*

        3.2 補(bǔ)腎健脾活血方對大鼠骨密度和生物力學(xué)的影響 表

        3 顯示,藥物干預(yù)3 個月后與假手術(shù)組比較,模型組骨密度、剛度、最大載荷顯著降低(P<0.05);與模型組比較,補(bǔ)腎健脾活血方組三者顯著升高(P<0.05)。

        3.3 補(bǔ)腎健脾活血方對wnt/β-catenin 信號通路基因的影響 表4 顯示,與假手術(shù)組比較,模型組wnt2、lrp6 mRNA表達(dá) 差 異 無 統(tǒng) 計 學(xué) 意 義 (P >0.05), wnt3a、 lrp5、 βcatenin、Runx2、osterix mRNA 表達(dá)顯著降低 (P <0.05),OPN 基因表達(dá)顯著升高(P<0.05);與模型組比較,補(bǔ)腎健脾活血方組能顯著提高前五者mRNA 表達(dá)(P<0.05),顯著降低后者mRNA 表達(dá)(P<0.05)。

        3.4 補(bǔ)腎健脾活血方對wnt3a、β-catenin 蛋白的影響 表5、圖1 顯示,與假手術(shù)組比較,模型組wnt3a、β-catenin蛋白表達(dá)顯著降低(P<0.05);與模型組比較,補(bǔ)腎健脾活血方組能顯著提高兩者蛋白表達(dá)(P<0.05)。

        表3 補(bǔ)腎健脾活血方對大鼠骨密度和生物力學(xué)的影響

        表3 補(bǔ)腎健脾活血方對大鼠骨密度和生物力學(xué)的影響

        注:與假手術(shù)組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05

        組別 動物數(shù)/只 骨密度/(g·cm-2) 剛度/(N·mm-1) 最大載荷/N假手術(shù)組 9 0.237 6±0.016 6 397.13±77.32 147.78±20.90模型組 11 0.184 4±0.007 8* 248.81±27.82* 105.74±3.93*補(bǔ)腎健脾活血方組 10 0.194 7±0.007 6# 362.31±31.71# 182.23±41.58#阿侖膦酸鈉維D3 片(Ⅱ)組 12 0.216 6±0.023 4# 402.43±68.38# 192.18±12.62#

        4 討論

        中醫(yī)把骨質(zhì)疏松歸于“骨痿” 范疇,認(rèn)為腎虛是疾病發(fā)生的根本,而脾虛是促進(jìn)因素,血瘀是病理機(jī)制[5],臨床治療以補(bǔ)腎壯骨、健脾活血之法立方,大多以補(bǔ)腎健脾活血方為基礎(chǔ)方加減使用,屢獲良效[2-3,6]。補(bǔ)腎健脾活血方是廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬骨傷科醫(yī)院協(xié)定方,是右歸飲( 《景岳全書》 ) 合蓯蓉湯( 《圣濟(jì)總錄》 ) 加減化裁而來,由補(bǔ)骨脂、淫羊藿、肉蓯蓉、熟地、白芍、黃芪、菟絲子、丹參、當(dāng)歸、大棗10 味藥材組成,方中補(bǔ)骨脂補(bǔ)腎壯陽強(qiáng)骨,為君藥,臣以淫羊藿、肉蓯蓉、菟絲子增強(qiáng)其補(bǔ)腎助陽之效,佐以熟地、白芍滋陰 “陰中求陽”,使“陽得陰助而生化無窮”,黃芪補(bǔ)氣健脾,丹參、當(dāng)歸補(bǔ)血活血通絡(luò),大棗和中,其中黃芪合當(dāng)歸補(bǔ)氣生血,合大棗補(bǔ)中益氣,合丹參理氣活血,使全方補(bǔ)而不滯,滋而不膩,助陽而不傷陰,共奏補(bǔ)腎壯骨、健脾益氣、活血通絡(luò)之功效。本實(shí)驗(yàn)采用摘除雙側(cè)卵巢的方法建立大鼠絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥模型,并在造模3 個月后進(jìn)行骨密度測定,確認(rèn)造模成功,并證實(shí)補(bǔ)腎健脾活血方能有效提高腰椎骨密度,改善腰椎生物力學(xué)性能,提高腰椎剛度和最大載荷。

        表4 補(bǔ)腎健脾活血方對wnt/β-catenin 信號通路基因的影響

        表4 補(bǔ)腎健脾活血方對wnt/β-catenin 信號通路基因的影響

        注:與假手術(shù)組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05

        組別 動物數(shù)/只 Wnt2 Wnt3a Lrp5 Lrp6 β-catenin OPN Runx2 osterix假手術(shù)組 9 1.06±0.48 1.09±0.51 1.17±0.18 1.12±0.71 1.07±0.23 1.01±0.15 1.01±0.12 1.09±0.21模型組 11 1.35±0.50 0.64±0.17*0.70±0.18*0.84±0.20 0.59±0.11*2.56±0.91*0.28±0.03*0.49±0.08*補(bǔ)腎健脾活血方組 10 2.58±0.85 1.49±0.22#2.97±1.28#0.66±0.01 1.42±0.15#1.15±0.33#1.76±0.59# 1.76±0.47#阿侖膦酸鈉維D3 片(Ⅱ)組 12 2.72±1.13 1.28±0.68 1.09±0.26 1.94±1.83 1.06±0.73 0.84±0.56#2.03±0.31# 1.21±0.46

        表5 補(bǔ)腎健脾活血方對wnt3a、β-catenin 蛋白表達(dá)的影響

        表5 補(bǔ)腎健脾活血方對wnt3a、β-catenin 蛋白表達(dá)的影響

        注:與假手術(shù)組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05

        組別 動物數(shù)/只Wnt3a/GAPDH β-catenin/Tublin假手術(shù)組 9 3.20±0.74 2.13±0.19模型組 11 1.39±0.14* 1.68±0.16*補(bǔ)腎健脾活血方組 10 2.98±0.85# 2.90±0.25#阿侖膦酸鈉維D3 片(Ⅱ)組 12 1.50±0.21 2.29±0.38

        圖1 各組wnt3a、β-catenin 蛋白表達(dá)

        Wnt/β-catenin 屬于經(jīng)典wnt 信號通路[7],在骨形成過程中起到重要作用[8]。Wnt 家族蛋白是一類分泌型糖蛋白,可調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞分化[9-10],它與細(xì)胞膜表面的Frizzled 受體及其共同受體lrp5/6 結(jié)合,激活細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的蓬亂蛋白(Dishevelled,Dvl),能使GSK-3β 磷酸化活性降低,阻止βcatenin 降解,使其穩(wěn)定在細(xì)胞質(zhì)中并富集,穩(wěn)定的βcatenin 轉(zhuǎn)運(yùn)入核,與TCF-4/LEF 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,上調(diào)下游靶基因Runx2、osterix 等表達(dá)[11-12]。造模后3 個月,模型組lrp5、β-catenin 基因的轉(zhuǎn)錄水平無明顯變化,但β-catenin蛋白表達(dá)明顯降低[13];造模后4 個月,模型組β-catenin 基因轉(zhuǎn)錄水平及蛋白表達(dá)均明顯降低[14];造模后6 個月,模型組wnt2、lrp6 基因表達(dá)無明顯變化,而wnt3a、lrp5、βcatenin、Runx2、osterix 基因表達(dá)明顯降低,表明Wnt/βcatenin 信號通路處于抑制狀態(tài)。補(bǔ)腎健脾活血方干預(yù)后,可激活Wnt/β-catenin 信號通路,促進(jìn)wnt3a、lrp5、β-catenin、Runx2、osterix 基因轉(zhuǎn)錄,提高wnt3a、β-catenin 蛋白表達(dá),表明該方可通過調(diào)控Wnt/lrp5/β-catenin 來促進(jìn)骨形成。另外,阿侖膦酸鈉維D3 片(Ⅱ) 是治療骨質(zhì)疏松癥一線藥物的含氮雙膦酸鹽,主要作用機(jī)制是抑制骨吸收[15],同時對成骨細(xì)胞分化和礦化也起到一定作用[16]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它雖然對Wnt/β-catenin 信號通路無明顯調(diào)控作用,但能明顯提高成骨分化因子Runx2 表達(dá),osterix 表達(dá)也亦有升高趨勢,與前期報道結(jié)果一致[16]。

        骨橋蛋白(OPN) 可由成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、骨細(xì)胞分泌,介導(dǎo)破骨細(xì)胞的活化和與骨基質(zhì)的黏附[17],在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者中其血清水平增高,與腰椎骨量丟失呈負(fù)相關(guān)[18-19];在去卵巢大鼠中,造模后4、8、12 周其腰椎基因和蛋白表達(dá)均明顯升高[20];本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),去卵巢大鼠造模后6 個月脛骨近端其基因表達(dá)明顯升高,而補(bǔ)腎健脾活血方干預(yù)后明顯降低,表明它可通過下調(diào)表達(dá)來抑制破骨細(xì)胞活化。

        綜上所述,補(bǔ)腎健脾活血方可提高絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥大鼠的腰椎骨密度和生物力學(xué)性能,其機(jī)制可能與調(diào)控wnt/lrp5/β-catenin 信號通路和OPN 表達(dá)有關(guān)。

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