韓遠(yuǎn)山,易剛強(qiáng),李鑫,歐陽琳,蔡嘉洛,鄒蔓姝(.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院科研部,長(zhǎng)沙 40007;.湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,長(zhǎng)沙 4008)
類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種以慢性、對(duì)稱性關(guān)節(jié)炎和骨破壞為臨床表現(xiàn)的人體自身免疫性疾病[1]。目前,RA的治療藥物主要包括糖皮質(zhì)激素、腫瘤壞死因子抑制劑和非甾體抗炎藥等[2]。這些藥物雖能迅速消除關(guān)節(jié)紅腫熱痛癥狀,緩解關(guān)節(jié)炎癥,但存在副作用多、成本高、骨破壞病情難以改善等問題;近年來興起的生物制劑雖有一定療效,但也存在靶器官特異性較低、長(zhǎng)期療效缺乏足夠的循證證據(jù)等不足[3]。基于化學(xué)藥品和生物制劑治療RA的上述毒副作用以及局限性,尋找有效的RA治療中藥近年來也越來越受到人們的重視。
RA屬于中醫(yī)“痹癥”范疇,一般按照“頑痹”“尪痹”進(jìn)行辨證施治[4]。古今中醫(yī)皆認(rèn)為痹癥病機(jī)為本虛者臟氣內(nèi)虛,引起寒凝氣滯、血瘀,最終導(dǎo)致痰濁瘀血、痹阻經(jīng)絡(luò)[5]。痹癥的治則治法可以簡(jiǎn)要概括為6個(gè)字:祛風(fēng)、除濕、散寒[6]。臨床常用中藥青風(fēng)藤和制附子治療RA,其主要作用機(jī)制包括下調(diào)炎癥因子表達(dá)水平、抑制核因子κB配位體受體活化劑分泌以及抑制骨破壞等[7-8]。
本研究以牛Ⅱ型膠原復(fù)制RA大鼠模型,通過檢測(cè)RA模型大鼠的一般情況、體質(zhì)量、足腫脹度、關(guān)節(jié)炎癥指數(shù)(arthritis index,AI)評(píng)分、踝關(guān)節(jié)骨質(zhì)變化情況、血清中炎癥因子及趨化因子水平、踝關(guān)節(jié)病理學(xué)情況和踝關(guān)節(jié)滑膜組織中核因子的表達(dá)情況,探討青風(fēng)藤配伍制附子抗RA骨破壞的作用及機(jī)制。
本研究所用主要儀器有Quantum GX2型小動(dòng)物CT機(jī)[珀金埃爾默儀器(上海)有限公司],T10 basic型勻漿機(jī)(德國(guó)IKA公司),KH-Q330/350型切片機(jī)、KL型組織脫水機(jī)、KH-BL1型組織包埋機(jī)(湖北孝感闊海醫(yī)療科技有限公司),VIB50型制冰機(jī)(廣州科勒爾制冷設(shè)備有限公司)等。
青風(fēng)藤(批號(hào)1512150652)、制附子(批號(hào)170650411)均購于康美藥業(yè)股份有限公司;吲哚美辛腸溶片(國(guó)藥準(zhǔn)字H14020771,批號(hào)F171003,規(guī)格25 mg/片)購于云鵬醫(yī)藥集團(tuán)有限公司;牛Ⅱ型膠原(批號(hào)180382)、不完全弗氏佐劑(批號(hào)SLBW2506)均購于西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司;白細(xì)胞介素3(interleukin-3,IL-3)、IL-25、IL-31、核因子κB受體激活蛋白(receptor activator of nuclear factor-κB,RANK)、核因子κB受體激活蛋白配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)、護(hù)骨因子(osteoprotegerin,OPG)酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)試劑盒(批號(hào) 分 別 為 E-EL-H0100c、E-EL-R2394c、E-EL-H5469c、SN368、SEKM-0138、20190121)均購于上海晶天生物科技有限公司;兔抗鼠RANK、RANKL、OPG多克隆抗體(批號(hào)分別為ab182158、ab9957、ab73400)均購于英國(guó)Abcam公司;辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔免疫球蛋白G(IgG)二抗(批號(hào)BA1032)購于武漢博士德生物工程有限公司;二甲苯等試劑均購于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
40只SPF級(jí)雌性SD大鼠(體質(zhì)量150~170 g)由湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司提供,動(dòng)物合格證號(hào)為11400700346315,動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)為SCXK(湘)2019-0004。大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)5 d后進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。
2.1.1 造模藥物 將2.0 mg/mL的牛Ⅱ型膠原與等量不完全弗氏佐劑混合,于4℃條件下,采用勻漿機(jī)攪拌均勻至完全乳化(完全乳化標(biāo)志為乳化劑滴至水中不擴(kuò)散),即得牛Ⅱ型膠原質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL的混合乳劑。
2.1.2 青風(fēng)藤配伍制附子水提液 將青風(fēng)藤和制附子以4∶5的質(zhì)量比投料(質(zhì)量比依據(jù)前期研究結(jié)果設(shè)置),總量為180 g,加水回流提取2次,第1次加10倍量水,提取2 h,濾過;第2次加8倍量水,提取1.5 h,濾過;合并2次濾液,減壓濃縮至相應(yīng)質(zhì)量濃度(青風(fēng)藤質(zhì)量濃度為5.4 g/mL,制附子質(zhì)量濃度為6.75 g/mL),備用。
2.1.3 吲哚美辛水溶液 將吲哚美辛腸溶片用研缽碾碎后,加蒸餾水配制成質(zhì)量濃度為1.35 mg/mL的吲哚美辛水溶液。
根據(jù)體質(zhì)量將大鼠隨機(jī)分為4組,空白組、模型組、陽性對(duì)照組、青風(fēng)藤配伍制附子組,每組10只。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確定造模方式、給藥劑量及給藥方式。除空白組外,其余各組大鼠于尾根部正面皮下注射“2.1.1”項(xiàng)下混合乳劑200 μL進(jìn)行初次免疫(第0天,以下均從實(shí)驗(yàn)開始計(jì)時(shí)間);7 d后,于尾根部背面皮下再次注射混合乳劑200 μL,加強(qiáng)免疫(第7天)??瞻捉M大鼠在相同時(shí)間點(diǎn),于同部位注射等體積生理鹽水。各組大鼠于加強(qiáng)免疫當(dāng)天(第7天)開始灌胃給藥(給藥體積為10 mL/kg)。陽性對(duì)照組給予吲哚美辛水溶液(劑量為0.013 5 g/kg),青風(fēng)藤配伍制附子組給予青風(fēng)藤配伍制附子水提液(青風(fēng)藤劑量為1.08 g/kg,制附子劑量為1.35 g/kg),每天給藥1次,第30天給藥結(jié)束;空白組和模型組則在相同時(shí)間給予等體積蒸餾水。
2.3.1 一般情況觀察與體質(zhì)量測(cè)量 每天觀察大鼠的一般情況變化,包括精神狀態(tài)、皮毛色澤和活動(dòng)狀態(tài)等。于關(guān)節(jié)開始出現(xiàn)炎癥腫脹后每3天用電子天平稱定體質(zhì)量,記錄各組大鼠體質(zhì)量變化情況,至第30天。
2.3.2 足腫脹度測(cè)量 在大鼠右后足踝關(guān)節(jié)部位用苦味酸進(jìn)行永久性標(biāo)記。于關(guān)節(jié)開始出現(xiàn)炎癥腫脹后每3天使用游標(biāo)卡尺在標(biāo)記部位測(cè)量其足跖腫脹厚度,每只重復(fù)測(cè)量3次,取平均值,至第30天。
2.3.3 AI評(píng)分 由3名以上研究者于第12天開始每3天根據(jù)關(guān)節(jié)腫脹度、關(guān)節(jié)顏色及關(guān)節(jié)活動(dòng)情況評(píng)價(jià)大鼠全身關(guān)節(jié)病變程度。采用4分制對(duì)足爪炎癥進(jìn)行評(píng)分,AI評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):0分,無紅腫;1分,踝關(guān)節(jié)或跗骨關(guān)節(jié)出現(xiàn)紅斑或輕微腫脹;2分,踝關(guān)節(jié)到跗骨關(guān)節(jié)出現(xiàn)紅斑和輕微腫脹;3分,踝關(guān)節(jié)到跖骨關(guān)節(jié)出現(xiàn)紅斑和中度腫脹;4分,踝關(guān)節(jié)到趾骨關(guān)節(jié)全部足爪腫脹[9]。累計(jì)四肢關(guān)節(jié)的得分為每只大鼠的AI評(píng)分,最高為16分。
采用小動(dòng)物CT機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。第30天,每組隨機(jī)挑選3只大鼠,將大鼠處死后取右后足踝關(guān)節(jié),將標(biāo)本平行固定于小動(dòng)物CT機(jī)的樣本杯中。設(shè)置掃描角度為360°,分辨率為10 μm,電壓為80 kV,電流為500 μA,掃描時(shí)間為4 min。通過專用CT分析軟件對(duì)所得圖像進(jìn)行三維圖片重建,分析骨侵蝕程度、滑膜增生情況和組織破壞情況。
采用ELISA法進(jìn)行檢測(cè)。第30天,將大鼠麻醉后,取腹主動(dòng)脈血,經(jīng)抗凝處理后,以4 000 r/min離心10 min,分離血清,使用相應(yīng)ELISA試劑盒測(cè)定大鼠血清中炎癥因子(IL-31、IL-25、IL-3)和趨化因子(RANKL、RANK、OPG)水平。具體操作嚴(yán)格按說明書步驟進(jìn)行。
采用HE染色法進(jìn)行檢測(cè)。處死大鼠后,取后足踝關(guān)節(jié),用4%多聚甲醛固定,脫鈣,常規(guī)石蠟包埋,切片,經(jīng)HE染色后,于顯微鏡下觀察后足踝關(guān)節(jié)滑膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)、滑膜增生、炎性浸潤(rùn)等情況。
采用免疫組織化學(xué)法進(jìn)行檢測(cè)。取“2.6”項(xiàng)下已制好的踝關(guān)節(jié)切片,依次放入二甲苯和無水乙醇中進(jìn)行脫蠟;用一抗(RANKL、RANK、OPG)、二抗稀釋液孵育后顯色;切片置入蘇木素染液中3~5 min,用自來水洗,分化液分化,再用自來水洗,返藍(lán)液返藍(lán),流水沖洗,脫水,中性樹膠封片。顯微鏡下拍片,觀察RANKL、RANK、OPG的表達(dá)情況(以光密度值衡量)。
除空白組外,各組大鼠均于第9~12天關(guān)節(jié)出現(xiàn)炎癥腫脹。第12~30天,與空白組比較,模型組大鼠精神狀態(tài)虛弱,活動(dòng)力下降明顯,毛發(fā)失去光澤,體質(zhì)量顯著降低(P<0.05或P<0.01);與模型組比較,陽性對(duì)照組和青風(fēng)藤配伍制附子組大鼠一般情況均有所改善,體質(zhì)量顯著升高(P<0.05或P<0.01)。體質(zhì)量結(jié)果見表1。
表1 各組大鼠體質(zhì)量的測(cè)定結(jié)果(±s,n=10,g)
表1 各組大鼠體質(zhì)量的測(cè)定結(jié)果(±s,n=10,g)
a:與空白組比較,P<0.05;b:與空白組比較,P<0.01;c:與模型組比較,P<0.05;d:與模型組比較,P<0.01
組別空白組模型組陽性對(duì)照組青風(fēng)藤配伍制附子組第30天221.48±7.09 86.63±3.46b 208.71±8.61d 183.31±2.81d第9天61.47±6.50 54.73±1.85 58.63±2.75 57.33±1.74第12天87.34±1.97 59.74±3.40a 80.98±3.48c 74.41±1.24c第15天109.39±6.28 51.55±3.88a 96.49±3.06c 90.35±4.31c第18天132.28±6.73 52.91±3.02b 115.50±4.17d 105.03±5.09d第21天156.25±8.38 54.95±3.04b 139.27±7.05d 121.19±3.49d第24天177.51±7.24 60.17±2.80b 159.39±7.66d 139.98±4.40d第27天199.70±6.47 70.58±3.04b 183.27±7.74d 161.21±2.62d
第12~30天,與空白組相比,模型組大鼠足腫脹度顯著增加(P<0.01);與模型組比較,陽性對(duì)照組和青風(fēng)藤配伍制附子組大鼠足腫脹度顯著降低(P<0.01)。結(jié)果見表2。
表2 各組大鼠足腫脹度的檢測(cè)結(jié)果(±s,n=10,mm)
表2 各組大鼠足腫脹度的檢測(cè)結(jié)果(±s,n=10,mm)
a:與空白組比較,P<0.01;b:與模型組比較,P<0.01
組別空白組模型組陽性對(duì)照組青風(fēng)藤配伍制附子組第30天0.49±0.03 4.03±0.11a 1.26±0.04b 1.63±0.09b第9天0.24±0.03 0.28±0.03 0.26±0.02 0.24±0.03第12天0.31±0.03 3.35±0.15a 0.96±0.04b 1.10±0.06b第15天0.35±0.03 3.89±0.12a 1.04±0.04b 1.24±0.06b第18天0.38±0.03 4.55±0.17a 1.10±0.04b 1.36±0.07b第21天0.41±0.03 4.70±0.16a 1.15±0.04b 1.45±0.07b第24天0.44±0.03 4.45±0.17a 1.18±0.03b 1.53±0.09b第27天0.46±0.03 4.25±0.14a 1.23±0.04b 1.58±0.09b
第12~30天,與空白組比較,模型組大鼠AI評(píng)分顯著升高(P<0.01);與模型組比較,陽性對(duì)照組和青風(fēng)藤配伍制附子組大鼠AI評(píng)分顯著降低(P<0.01)。結(jié)果見表3。
表3 各組大鼠AI評(píng)分的結(jié)果(±s,n=10,分)
表3 各組大鼠AI評(píng)分的結(jié)果(±s,n=10,分)
a:與空白組比較,P<0.01;b:與模型組比較,P<0.01
組別空白組模型組陽性對(duì)照組青風(fēng)藤配伍制附子組第30天0 6.88±0.84a 0.88±0.34b 1.13±0.35b第12天0 3.50±0.53a 0.75±0.46b 1.50±0.54b第15天0 6.38±0.74a 1.13±0.64b 1.75±0.71b第18天0 8.12±0.64a 1.25±0.46b 2.25±0.46b第21天0 10.25±0.70a 1.00±0.54b 2.38±0.52b第24天0 9.38±0.74a 0.88±0.35b 2.25±0.46b第27天0 8.00±0.93a 0.88±0.35b 1.38±0.52b
空白組大鼠后足踝關(guān)節(jié)表面光滑、結(jié)構(gòu)清晰,無任何完整性破壞和不規(guī)則隆起。模型組大鼠后足踝關(guān)節(jié)表面粗糙,組織破壞明顯,滑膜增生和骨侵蝕嚴(yán)重;陽性對(duì)照組和青風(fēng)藤配伍制附子組大鼠后足踝關(guān)節(jié)組織破壞程度和滑膜增生較模型組明顯減輕,骨侵蝕與骨破壞程度明顯下降。結(jié)果見圖1。
圖1 各組大鼠后足踝關(guān)節(jié)CT三維重建圖
與空白組比較,模型組大鼠血清中IL-31、IL-25、IL-3水平均顯著升高(P<0.01);與模型組比較,陽性對(duì)照組和青風(fēng)藤配伍制附子組的IL-31、IL-25、IL-3水平均顯著下降(P<0.05或P<0.01)。結(jié)果見圖2。
圖2 各組大鼠血清中炎癥因子水平的檢測(cè)結(jié)果(±s,n=10)
與空白組比較,模型組大鼠血清中RANKL、RANK水平均顯著升高,OPG水平顯著下降(P<0.01);與模型組比較,陽性對(duì)照組和青風(fēng)藤配伍制附子組大鼠血清中的RANKL、RANK水平均顯著下降,OPG水平均顯著升高(P<0.01或P<0.05)。結(jié)果見圖3。
圖3 各組大鼠血清中趨化因子水平的檢測(cè)結(jié)果(±s,n=10)
顯微鏡下可見,空白組大鼠踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)清晰,排列平整,關(guān)節(jié)腔中未見炎癥細(xì)胞,軟骨關(guān)節(jié)呈粉紅色,骨質(zhì)正常;模型組大鼠踝關(guān)節(jié)有大面積炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),關(guān)節(jié)間隙狹窄,結(jié)締組織、滑膜細(xì)胞增生,關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重;陽性對(duì)照組大鼠踝關(guān)節(jié)組織可見少量炎癥細(xì)胞,但關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)正常;青風(fēng)藤配伍制附子組大鼠踝關(guān)節(jié)腔中有少量炎癥細(xì)胞零散分布,輕度增生,關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)正常。顯微圖見圖4。
圖4 各組大鼠踝關(guān)節(jié)病理學(xué)顯微圖(×200)
與空白組比較,模型組大鼠后足踝關(guān)節(jié)滑膜組織中RANKL、RANK的光密度顯著升高,OPG的光密度顯著下降(P<0.01);與模型組比較,陽性對(duì)照組與青風(fēng)藤配伍制附子中RANKL、RANK的光密度顯著下降,OPG的光密度顯著升高(P<0.01)。結(jié)果見圖5、圖6。
圖5 各組大鼠踝關(guān)節(jié)滑膜組織中趨化因子表達(dá)的光密度檢測(cè)結(jié)果(±s,n=10)
圖6 各組大鼠踝關(guān)節(jié)滑膜組織中趨化因子表達(dá)的顯微圖(×200)
青風(fēng)藤與制附子是中醫(yī)藥臨床治療RA的常用藥對(duì)。青風(fēng)藤味苦、辛,性平,苦以燥濕,辛以祛風(fēng),使風(fēng)濕去、經(jīng)絡(luò)通、氣血暢而痹痛止;制附子味辛、甘,性大熱,辛以散邪,大熱逐寒,溫燥祛濕,使寒濕去、經(jīng)絡(luò)通、通則痛止。青風(fēng)藤無制附子相配則逐寒無力,制附子無青風(fēng)藤相伍則功專入腎回陽。青風(fēng)藤配伍制附子“相須”為用,使祛風(fēng)散寒、除濕止痛之力大大增強(qiáng)。現(xiàn)代天然藥物化學(xué)和藥理學(xué)研究表明,青風(fēng)藤抗RA的主要藥效組分是青藤堿,制附子抗RA的主要藥效組分是制附子總生物堿[10-11]。有研究表明,青風(fēng)藤與制附子、青藤堿與制附子總生物堿均具有抗RA和免疫調(diào)節(jié)作用[12]。
RA作為一種自身免疫性疾病,體內(nèi)炎癥因子失衡是其關(guān)鍵病理指征。在眾多炎癥因子中,TNF-α、IL-1β、IL-6等指標(biāo)已被廣泛證實(shí)在RA模型大鼠血液中顯著升高[13]。本研究以非典型炎性因子(如IL-3、IL-25、IL-31)為研究對(duì)象,探討其在RA模型大鼠體內(nèi)的變化特點(diǎn)與規(guī)律。IL-3由機(jī)體T細(xì)胞刺激活化產(chǎn)生,降低IL-3的表達(dá)可阻止關(guān)節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展[14]。IL-25主要由活化的2型輔助性T細(xì)胞(type 2 helper T cells,Th2)產(chǎn)生,可刺激IL-6、IL-8、粒細(xì)胞集落刺激因子等參與免疫炎癥反應(yīng)[15],還可直接促進(jìn)IL-4、IL-9、IL-13等分泌,加重關(guān)節(jié)損傷[16]。IL-31由Th2、單核巨噬細(xì)胞等活化產(chǎn)生,可誘導(dǎo)Th17活化,間接促進(jìn)IL-8、基質(zhì)金屬蛋白酶表達(dá),使滑膜炎癥狀態(tài)持續(xù)、骨破壞加速[17]。IL-31還可直接促進(jìn)TNF-α、IL-6的分泌,誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎發(fā)病[18]。以上研究證明,IL-3、IL-25、IL-31通過直接或間接途徑參與了RA的進(jìn)程。有研究表明,炎癥因子失衡介導(dǎo)的RA是依賴于RANKL/RANK/OPG信號(hào)通路完成的[19]。RANKL/RANK/OPG是成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的重要信號(hào)通路:生理?xiàng)l件下,破骨細(xì)胞的骨吸收與成骨細(xì)胞的骨形成通過RANKL/RANK/OPG達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡,維持正常的骨代謝;病理狀態(tài)下,炎癥因子的大量表達(dá)能激活RANKL/RANK/OPG通路,使破骨細(xì)胞前體細(xì)胞過度分化為破骨細(xì)胞,從而引起骨與關(guān)節(jié)軟骨破壞[20]。
本研究發(fā)現(xiàn),RA模型大鼠RANK與RANKL的表達(dá)較空白組顯著增加,而OPG表達(dá)顯著下降,RANKL與OPG間的平衡被打破,促使破骨細(xì)胞增加,造成骨損傷,這可能是RA形成的關(guān)鍵原因。結(jié)合模型組大鼠血清炎癥因子異常增加的特點(diǎn)推測(cè),造模后,與空白組相比,模型組大鼠體內(nèi)炎癥因子異常增加,炎癥軸失衡,導(dǎo)致RANKL/RANK/OPG通路激活,骨代謝平衡被打破,破骨細(xì)胞增殖,最終誘導(dǎo)了RA的發(fā)生。青風(fēng)藤配伍制附子組與模型組比較發(fā)現(xiàn),青風(fēng)藤配伍制附子可有效改善RA模型大鼠的精神狀態(tài)、體質(zhì)量及足腫脹度,明顯減少滑膜關(guān)節(jié)內(nèi)炎性細(xì)胞的浸潤(rùn),保持關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整,維持破骨細(xì)胞與成骨細(xì)胞骨代謝平衡。
綜上所述,青風(fēng)藤配伍制附子能通過抑制炎癥反應(yīng)、減少炎癥因子的釋放,抑制RANKL/RANK/OPG通路,從而抑制破骨細(xì)胞過度增殖,恢復(fù)骨代謝平衡,進(jìn)而起到保護(hù)骨關(guān)節(jié)、治療RA的作用。