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目的:通过检测阳和汤对兔膝骨关节炎软骨细胞缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factorl,alpha subunit,HIF-1α)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factors,VEGF)表达的影响,探讨阳和汤改善骨关节炎(osteoarthritis,OA)软骨退行性变的作用机制。
方法:6个月龄新西兰大白兔30只雌雄兼用,体重(2.3±0.4)Kg,清洁级。随机分为正常组、模型组、阳和汤组,每组10只。模型组、阳和汤组按照Hulth法建立的兔膝骨关节炎模型,剪断内侧副韧带、前后交叉韧带和完整切除内侧半月板,阳和汤组给予中药阳和汤从术后第5周起至第7周末结束。全部动物于第8周处死、取材,取各组左膝股骨髁软骨及胫骨近端。胫骨近端标本经固定、脱钙、包埋、制片后,进行SafraninO染色和免疫组织化学染色,光镜下观察,采用盲法分别对各样本进行Mankin评分,从软骨外观改变、软骨细胞数和形态变化、软骨基质降解导致番红O着色改变、软骨钙化层和软骨下骨改变、潮线形态变化、血管穿透潮线和骨赘形成等方面评分;免疫组织化学染色,并利用图像分析测定HIF-1α、VEGF表达的阳性指数。从股骨髁取的关节软骨,取材后立即将标本放入液氮罐内,24小时后取出,即刻放入-80℃低温冰箱内保存,实时荧光定量PCR检测HIF-1αmRNA、VEGF mRNA在各组的表达;数据录入统计应用SPSS11.0软件处理,数值用均数±标准差表示,根据实验设计,各组间比较用One-WayANOVA分析,不同变量间的相关分析采用Pearson Correlation。P<0.05为差异有统计学意义。
结果:关节软骨病理切片采用SafraninO染色进行Mankin评分,正常对照组SafraninO染色示软骨层次清楚,细胞排列整齐,SafraninO染色均匀,软骨细胞少,分布均匀。模型组软骨面糜烂、剥脱、软骨变薄,基质染色不均,嗜染度下降甚至失染,纤维组织大量增生,软骨细胞减少,排列不均,出现成簇现象,模型组与正常对照组Mankin评分比较有统计学意义(p<0.01)。阳和汤组钙化层和浅层着色略淡,SafraninO染色减少或缺失程度较模型组轻,阳和汤组与模型组差异有统计学意义(p<0.01)。实时荧光定量PCR检测模型组HIF-1α mRNA、VEGF mRNA表达较J下常组明显升高,组间差异有统计学意义(p<0.01)。阳和汤组HIF-1α mRNA、VEGF mRNA表达明显低于模型细,组间差异有统计学意义(p<0.01)。免疫组织化学染色模型组HIF-1α、VEGF染色的阳性指数明显高于正常组(P<0.01),阳和汤组HIF-1α、VEGF染色的阳性指数明显低于模型组(P<0.01)。采用Pearson Correlation相关分析,在蛋白水平可见HIF-1α、VEGF相关系数为(r=0.779,P=0.013),相关具有统计学意义。可认为HIF-1α、VEGF呈强正相关。在基因水平可见HIF-1α mRNA与VEGF mRNA弱正相关性,(r=0.428,P=0.003)。
结论:兔膝骨关节炎中HIF-1α和VEGF表达密切相关,HIF-1α、VEGF在膝骨关节炎形成早期起着重要作用;HIF-1α表达增强可能是促进VEGF表达增强的重要途径之一;阳和汤延缓关节软骨退行性变的机理可能是通过调控HIF-1α来调节下游VEGF而达到抑制血管增生的作用。