泼尼松联用丹参素或骨化三醇对胶原诱导性关节炎大鼠骨代谢的影响

来源 :广东医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nikig
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目的:  用II型胶原诱导性关节炎(CIA)大鼠模型,探讨泼尼松联用丹参素或骨化三醇治疗对骨代谢的影响,为类风湿性关节炎(RA)的治疗提供新思路,并为开发丹参素的新用途提供实验依据。  方法:  用60只8周龄SD雌性大鼠,自尾根部开始,在脊柱两侧进行皮内多点注射II型胶原乳剂0.4mL来制备CIA大鼠模型,1周后用相同的方法和剂量再次加强免疫。免疫3周后,筛选出发生关节炎(关节评分≧4)的大鼠40只,随机分为CIA组、CIA+泼尼松2.7mg/kg/d(CIA+PDN)组、CIA+泼尼松2.7mg/kg/d+丹参素50 mg/kg/d[CIA+PDN+DSU(H)]组、CIA+泼尼松2.7mg/kg/d+丹参素16.7 mg/kg/d[CIA+PDN+DSU(L)]组、CIA+泼尼松2.7mg/kg/d+骨化三醇0.045μg/kg/d(CIA+PDN+CAL)组。另外筛选出未发生关节炎(关节评分=0)的大鼠8只,作为空白对照(CON)组。按泼尼松灌胃、丹参素腹腔注射、骨化三醇灌胃给药,每天给药1次,连续给药120天。所有实验大鼠在处死前的第14、13天和第4、3天在皮下注射钙黄绿素7 mg/kg进行体内双荧光标记。实验结束时,大鼠腹腔注射戊巴比妥钠40mg/kg进行麻醉,心脏取血处死,分离血清后,使用酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠血清炎症因子和骨代谢生化指标的含量;分离并记录大鼠腓肠肌、胫前肌的重量;取右踝关节,通过石蜡包埋、切片和H-E染色后,在显微镜下进行组织病理学分析与评分;取右则胫骨测量骨组织形态计量学相关参数;取左侧股骨测定骨密度、骨生物力学性能参数及Micro-CT;第4腰椎进行Micro-CT扫描;取右侧股骨通过H-E染色观察脂肪细胞的数量,免疫组织化学法检测股骨组织中β-catenin和硬化蛋白的表达。  结果:  1.与CON组比较,CIA组大鼠腓肠肌/体重、胫前肌/体重的比值明显下降(P<0.01)。与CIA组比较,CIA+PDN+DSU(L)组胫前肌/体重的比值增加(P<0.05)。与CIA+PDN相比,其他各组的腓肠肌/体重、胫前肌/体重的比值均无差异(P>05)。  2.与CON组比较,CIA组大鼠踝关节病理学评分明显升高(P<0.01)。与CIA组比较,所有治疗组的病理学评分降低(P<0.01&P<0.05)。与CIA+PDN组对比, CIA+PDN+DSU(L)组病理学评分降低(P<0.05)。  3.与CON组相比,CIA组大鼠股骨各段的骨密度(BMD)均明显降低(P<0.01)。与CIA组比较,CIA+PDN+CAL组的整段股骨、股骨远端的BMD均增加(P<0.05),其余治疗组股骨各段BMD均无明显变化(P>0.05)。与CIA+PDN组比较,其他各组的各段BMD均无差异(P>0.05)。  4.与CON组相比,CIA组大鼠股骨生物力学参数(刚度、弹性载荷、最大载荷和断裂载荷)均明显降低(P<0.01&P<0.05)。与CIA组对比,所有治疗组的生物力学参数均无差异(P>0.05)。与CIA+PDN组对比,其他各组的生物力学参数均无差异(P>0.05)。  5.由股骨Micro-CT扫描的结果可得,与CON组比较,CIA组连接密度(Conn.D)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)及骨小梁厚度(Tb.Th)均有明显减小(P<0.01),结构指数模型(SMI)明显增大(P<0.01)。与CIA组相比, CIA+PDN+DSU(L)组Tb.Th增加(P<0.01),而SMI明显减小(P<0.01);其余治疗组各项参数无差异(P>0.05)。与CIA+PDN组比较,CIA+PDN+DSU(L)组的SMI明显减小(P<0.01)。  6.由腰椎Micro-CT扫描的结果可得,与CON组比较,CIA组Conn.D、BV/TV、Tb.Th、Tb.N均明显减小(P<0.01&P<0.05),而SMI、骨小梁分离度(Tb.Sp)均明显增大(P<0.01)。与 CIA组对比, CIA+PDN组、CIA+PDN+DSU(L)组、CIA+PDN+CAL组Conn.D、BV/TV、Tb.Th、Tb.N均明显增大(P<0.01&P<0.05), Tb.Sp、SMI均明显减小(P<0.01&P<0.05);CIA+PDN+DSU(H)组Conn.D、Tb.N均增大(P<0.05&P<0.01), Tb.Sp明显减小(P<0.01)。与 CIA+PDN组比较, CIA+PDN+CAL组的BV/TV、Tb.Th、Tb.N均明显增加(P<0.01&P<0.05),SMI减小(P<0.05)。  7.骨组织形态计量学结果:  (1)胫骨上段松质骨形态计量学的结果显示,与CON组对比,CIA组大鼠的骨小梁面积百分数(%Tb.Ar)、骨小梁数目(Tb.N)均明显减小(P<0.01)。与CIA组比较,CIA+PDN+DSU(L)组%Tb.Ar明显增加(P<0.01),其余治疗组各项参数无明显变化(P>0.05)。与CIA+PDN组相比,CIA+PDN+DSU(L)组%Tb.Ar明显增加(P<0.01)。  (2)胫骨中段皮质骨形态计量学的结果显示,与CON比较,CIA组皮质骨面积(Ct.Ar)、皮质骨面积百分数(%Ct.Ar)均明显减小(P<0.01&P<0.05),而骨髓腔面积百分数(%Ma.Ar)明显增加(P<0.01)。与CIA组对比,所有治疗组的各项参数均无明显变化(P>0.05)。与CIA+PDN组相比,其他各组的各项参数均无差异(P>0.05)。  8.由股骨组织H-E染色结果可见,与CON组对比,CIA组大鼠股骨脂肪细胞数量增多、分布密集。与CIA组对比,CIA+PDN+DSU(H)组、CIA+PDN+DSU(L)组和CIA+PDN+CAL组脂肪细胞数量均减少,而CIA+PDN组无明显变化。与CIA+PDN组比较,CIA+PDN+DSU(L)组和CIA+PDN+CAL组脂肪细胞数量均减少,而CIA+PDN+DSU(H)组无明显变化。  9.血清生化指标的结果显示:  与CON组比较,CIA组血清白介素-6(IL-6)、Ⅰ型胶原羧基末端肽(CTX-Ⅰ)明显增高(P<0.01&P<0.05)。与CIA组比较,CIA+PDN组、CIA+PDN+DSU(L)组和CIA+PDN+CAL组IL-6减少(P<0.05),CIA+PDN+DSU(H)组CTX-Ⅰ降低(P<0.05)。  10.由免疫组织化学法染色的结果可见,与COA组比较,CIA组大鼠股骨组织硬化蛋白的表达明显增加(P<0.01),而β-catenin的表达明显下降(P<0.01)。与CIA组对比,所有治疗组硬化蛋白的表达均明显下降(P<0.01)。与CIA+PDN组对比,CIA+PDN+DSU(H)组、CIA+PDN+CAL组硬化蛋白的表达均减少(P<0.05)。  结论:  1. CIA大鼠并发全身性骨质疏松,表现为踝关节、骨二维和骨三维结构严重破坏,松质骨和皮质骨的骨量减少,骨密度和骨生物力学性能下降。其发生机制可能与上调硬化蛋白,下调β-catenin的表达有关。  2.泼尼松治疗改善CIA大鼠踝关节和腰椎骨微结构,但不能防止股骨和胫骨的骨丢失,也不能提高骨密度和骨生物力学性能。其作用机制可能与下调硬化蛋白的表达有关。  3.泼尼松联用丹参素治疗,不但明显降低CIA大鼠踝关节破坏程度,而且延缓股骨和胫骨松质骨的骨丢失,其效果比单用泼尼松好。但对CIA大鼠腰椎、胫骨皮质骨、骨密度和骨生物力学性能的作用效果与单用泼尼松无差别。其作用机制可能与下调硬化蛋白的表达有关。  4.泼尼松联用骨化三醇治疗,明显降低CIA大鼠腰椎骨微结构破坏程度,延缓腰椎的骨丢失,其效果比单用泼尼松好。但对CIA大鼠踝关节、股骨、胫骨及骨生物力学性能的作用效果与单用泼尼松无差别。其作用机制可能与下调硬化蛋白的表达有关。
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