復元膠囊對兔膝骨關節炎軟骨中胰島素樣生長因子-I及胰島素樣生長因子結合蛋白3表達的影響

牟方政 李榮亨 張文亮 肖彩芝 (重慶醫科大學附屬第一醫院中西醫結合科，重慶 40006)

復元膠囊對兔膝骨關節炎軟骨中胰島素樣生長因子-I及胰島素樣生長因子結合蛋白3表達的影響

牟方政1李榮亨 張文亮 肖彩芝 (重慶醫科大學附屬第一醫院中西醫結合科，重慶 400016)

目的 觀察復元膠囊對兔膝骨關節炎軟骨中胰島素樣生長因子-I(IGF-I)、胰島素樣生長因子結合蛋白3(IGFBP3)表達的影響。方法 采用右后肢伸直石膏固定法造模，將44只雌雄各半新西蘭大白兔隨機分為正常組、模型組、鹽酸氨基葡萄糖組、復元膠囊低、中、高劑量組。正常組4只，其余各組8只。各藥物組每天灌胃1次，持續6 w。免疫組織化學法檢測IGF-I、IGFBP3表達。結果 模型組IGF-I、IGFBP3表達積分明顯高于正常組(P＜0.01);復元膠囊各劑量組與模型組比較，IGF-I表達積分不同程度升高(P＜0.05)，而IGFBP3表達積分不同程度降低(P＜0.01)，高劑量組顯著。結論 復元膠囊具有防治膝骨關節炎作用，其機制可能與調節IGF-I、IGFBP3表達水平有關。

骨關節炎;胰島素樣生長因子-I;胰島素樣生長因子結合蛋白3復元膠囊

骨關節炎(OA)是一種中老年人常見的以關節軟骨進行性退變為主的骨關節病。軟骨合成與降解失衡是其退變的主要病理機制，而細胞生長因子和炎癥細胞因子又是介導軟骨合成與降解失衡的重要生化因素〔1〕。IGF-I作為一種具有促生長作用的重要調控因子，能夠促進軟骨細胞增殖和基質合成〔2〕，這與中醫“主骨生髓”觀點類似，因此常用補腎法防治骨關節炎。復元膠囊具有補腎活血作用，可通過降低炎癥因子IL-1β、IL-6表達，抑制軟骨降解〔3，4〕，但該方在促進軟骨合成方面還有待于研究。本實驗建立兔膝骨關節炎模型，觀察軟骨IGF-I、IGFBP3表達，探討復元膠囊防治膝骨關節炎的作用機制。

1 材料與方法

1.1 動物與試劑 重慶醫科大學實驗動物中心提供的健康新西蘭大白兔44只，雌雄各半，體重(2.5±0.4)kg。合格證:SCXK(渝)20090011。實驗藥物復元膠囊由鹿茸、淫羊藿、生曬參、黃芪、丹參等組成，重慶希爾安藥業有限公司生產，每粒膠囊重0.41 g，相當于生藥3 g，僅供實驗使用。對照藥物鹽酸氨基葡萄糖膠囊(奧泰靈)由香港澳美制藥公司生產(國藥準字Z20088501)，規格為每粒含鹽酸氨基葡萄750 mg。IGF-I抗兔多克隆抗體、IGFBP3抗兔多克隆抗體、SP免疫組化檢測試劑盒、DAB顯色試劑盒由北京博奧森生物技術有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 分組 將44只新西蘭大白兔隨機分為正常組、模型組、鹽酸氨基葡萄糖組、復元膠囊低、中、高劑量組。正常組4只，其余各組8只，每只均單籠飼養。

1.2.2 造模 所有實驗動物同等條件下適應性飼養1 w后，除正常組外，其余各組采用右后肢膝關節伸直石膏固定法造模〔5〕:實驗兔放入固定器，先剪去右后肢踝關節以上的兔毛，用醫用紗布裹上兩層，再用管型石膏將其伸直位固定，石膏外以透明膠紙封好，若石膏松動或脫落者及時重新固定，持續6 w，造成膝骨關節炎模型。

1.2.3 給藥 根據Meeh-Rubner公式，按成人(60 kg)體表面積與家兔體表面積換算等效劑量，復元膠囊中劑量組給予等效劑量2 700 mg·kg－1·d－1，復元膠囊低劑量組 1 350 mg·kg－1·d－1，復元膠囊高劑量組5 400 mg·kg－1·d－1，鹽酸氨基葡萄糖組90 mg·kg－1·d－1。造模后1 w開始給藥，除正常組和模型組外，各組藥物飲用水溶解后灌胃，1次/d，持續6 w。

1.2.4 取材 用藥6 w后，處死實驗動物，切取股骨內側髁完整軟骨及軟骨下骨組織標本，其中正常組取雙后肢軟骨做標本，用4%多聚甲醛溶液固定20 h，15%EDTA脫鈣3～5 w，磷酸鹽緩沖液充分沖洗，石蠟縱向包埋固定，常規切片。

1.2.5 主要觀察指標 按照免疫組織化學染色法(SP法)操作說明檢測IGF-I、IGFBP3表達。每張切片選取6個高倍視野(400倍)，其中三個視野包括表中層、三個視野包括中深層，由兩個不同觀察者完成。細胞染色為黃色或棕色為陽性細胞，參考Pelletier等〔6〕方法計算每個高倍視野下的陽性細胞計數和細胞總數。IGF-I、IGFBP3陽性軟骨細胞用細胞分數表示。

1.3 統計學分析 應用SPSS16.0統計軟件，數據以±s表示，采用單因素方差分析，兩組間比較用LSD-t檢驗。

2 結果

2.1 IGF-I、IGFBP3表達陽性細胞形態學表現 正常組軟骨僅在表層和中上層見到少許陽性細胞;模型組軟骨細胞可見不同程度著色，軟骨細胞的胞漿及胞核可見黃色及棕色著色，IGF-I以核染色為主，IGFBP3以胞漿染色為主，軟骨各層均可見陽性細胞，但以中層更為顯著;模型組與鹽酸氨基葡萄糖組無明顯差異;復元膠囊各劑量組IGF-I表達陽性細胞增多，著色棕黃為主，IGFBP3表達陽性細胞相對減少，著色淡黃為主。見圖1。達積分升高，IGFBP3表達積分降低(P＜0.05，P＜0.01)。見表1。

表1 各組大鼠軟骨中IGF-I、IGFBP3表達(±s)

表1 各組大鼠軟骨中IGF-I、IGFBP3表達(±s)

與正常組比較:1)P＜0.01;與模型組比較:2)P＜0.05，3)P＜0.01;與鹽酸氨基葡萄糖組比較:4)P＜0.05，5)P＜0.01

組別 n 4 1.68±0.16 1.88±0.23模型組 8 4.15±0.541) 5.52±0.581)鹽酸氨基葡萄糖組 8 4.20±0.31 5.46±0.34復元膠囊低劑量組 8 4.54±0.422) 5.23±0.323)復元膠囊中劑量組 8 4.78±0.682)4) 4.68±0.463)5)復元膠囊高劑量組 8 5.02±0.742)4) 3.35±0.283)5)IGF-I IGFBP3正常組

圖1 各組IGF-I，IGFBP3陽性細胞學形態(DAB，×400)

2.2 IGF-I、IGFBP3表達陽性細胞形態學計量 模型組IGF-I、IGFBP3表達積分與正常組比較均升高(P＜0.01)。復元膠囊各組與模型組比較，IGF-I表達積分不同程度升高，而IGFBP3表達積分則不同程度降低(P＜0.05，P＜0.01)，高劑量組顯著。復元膠囊中高劑量組與鹽酸氨基葡萄糖組比較，IGF-I表

3 討論

IGF-I是人體內一種與胰島素結構相似的重要生長因子，主要由肝臟、骨及軟骨組織細胞合成，通過內分泌、旁分泌或自分泌方式作用于靶器官，與組織細胞表面IGF-I受體結合后，激活PI3K和MAPK信號通路發揮多種生物學效應，可以促進細胞增殖、細胞分化、細胞遷移，抑制細胞凋亡，調節生長發育，機體代謝，抗衰老等過程，對機體多個系統的損傷及修復具有十分重要的作用。在軟骨中IGF-I通過促進軟骨細胞產生基質多糖和膠原蛋白，抑制軟骨細胞凋亡〔2〕，維持軟骨合成與降解平衡，但IGF-I這一生理效應受胰島素樣生長因子結合蛋白(IGFBPs)調控，IGFBPs與IGF-I結合可以降低IGF-I與其受體之間的親和力，從而抑制了IGF-I的生物活性〔7〕。

OA以軟骨退行性改變為主要表現，勢必存在軟骨細胞分泌IGF-I不足，但事實上則相反，國外研究證實在骨關節炎軟骨細胞中IGF-ImRNA表達增加，比正常高3.5倍，IGFBP3表達也增加，且比正常高24倍〔8〕。軟骨細胞合成IGF-I增加，理應能夠促進軟骨合成而發揮自我修復，但是軟骨病理形態改變并沒有因此減輕，這可能與IGFBP3表達增加更多有關。IGFBP3表達增加，與IGF-I結合增多，抑制IGF-I與其受體結合，從而IGF-I促軟骨合成效能降低，導致軟骨退變。

OA相當于中醫“骨痿”“骨痹”范疇。中醫認為本病多因年邁肝腎虧虛，氣血不足，風寒濕邪侵入骨骼，以致血瘀阻經絡所致。腎藏精，主骨生髓;腎精足則骨髓充，骨骼得以滋養，筋骨堅強。本病主要病機特點為本虛標實，本痿標痹，以腎精不足，筋骨失養為本，以痰濕血瘀，痹阻筋絡關節為標。復元膠囊從臨床上治療骨關節炎行之有效的復元湯化裁而來，由鹿茸、淫羊藿、丹參、生曬參、黃芪等中藥配伍而成，具有補腎活血益氣之效。前期研究提示該藥可以通過降低骨關節炎軟骨中IL-1表達，增強TGF-β2表達，調節MMPs/TIMPs平衡起到防治骨關節炎的作用〔3〕。現代研究表明鹿茸提取物和淫羊藿提取物能夠促進軟骨細胞增殖、基質合成和抑制軟骨細胞凋亡〔9，10〕;人參提取物可以促進缺血損傷腦組織IGF-I表達〔11〕;黃芪、丹參可促進MAPKs通路中ERK蛋白磷酸化水平的表達修復骨骼肌損傷，其作用與IGF-I類似〔12〕。本實驗提示復元膠囊可能是通過調節IGF-I、IGFBP3表達水平，促進軟骨修復，起到防治膝骨關節炎的作用。

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Effect of FuYuan capsule on expression of IGF-I and IGFBP3 in cartilage of knee osteoarthritis rabbit

MOU Fang-Zheng，LIRong-Heng，ZHANG Wen-Liang，et al.
Department of Traditional Medicine Integrated W estern Medicine，the First Affiliated Hospital，Chongqing M edical University，Chongqing 400016，China

Objective To observe the influence of FuYuan capsule on IGF-Ⅰ and IGFBP3 in cartilage of rabbitwith knee osteoarthritis.Methods 44 healthy New Zealand big rabbits composed ofmale and female in equal were randomly divided into normal，model，glucosamine hydrochloride and different dose FuYuan capsule groups，4 in normal group and 8 in other groups.The right hind limbs of all model rabbitswere fixed by plaster bandage in the straight situation.Drug groups were respectively fed with glucosamine hydrochloride and different doses of FuYuan capsule one times daily for6 weeks.The levels of IGF-Ⅰand IGFBP3 in cartilage were detected through immunohistochemistry.The positive cells fraction and tinctorial strength were used by scoring method tomeasure the levels of IGF-I and IGFBP3.Results Total score of IGF-Iand IGFBP3 expressions in model group were higher than those of normal group(P＜0.01).Compared with FuYuan capsule groups，especially high-dose and model groups，the total score of IGFBP3 level was decreased significantly(P ＜0.01)，while the total score of IGF-Ⅰ levelwas increased(P ＜0.05).Conclusions FuYuan capsule can play an important role in prevention and treatment of osteoarthritis，which could be concerned to regulating the levels of IGF-Iand IGFBP3 in cartilage.

Osteoarthritis;Insulin-like growth factor I(IGF-I);Insulin-like growth factor bindingprotein3(IGFBP3);Fu Yuan capsule

R684

A

1005-9202(2011)12-2229-03

重慶市衛生局資助課題(No.〔2004〕12-B-55)

1 重慶市三峽中心醫院中醫科

李榮亨(1945-)，男，教授，博士生導師，主要從事中西醫結合風濕病、腎病、老年病的防治研究。

牟方政(1981-)，男，在讀碩士，主要從事中西醫結合對老年病防治的研究。

book=1,ebook=794

〔2010-11-23收稿 2011-01-20修回〕

(編輯 曲 萌/曹夢園)