二仙除痹汤对大鼠胶原诱导型关节炎的影响

来源 :中国中医药信息 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangma2009
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  摘要:目的 探讨二仙除痹汤对大鼠胶原诱导型关节炎(CIA)的作用及机制。方法 取健康Wistar大鼠,随机分为正常组、模型组及二仙除痹汤低、高剂量组,除正常组外其余各组建立大鼠CIA模型。二仙除痹汤低、高剂量组于造模后第7日起分别给予二仙除痹汤8、16 g/kg灌胃,每日1次,连续4周。评估发病率及临床积分,观察关节组织病理形态和放射学改变,检测关节组织匀浆上清和血清中促炎细胞因子白细胞介素(IL)-1β、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α以及血清炎症介质前列腺素(PG)E2的含量变化。结果 模型组大鼠CIA发病率100%,关节炎最高临床积分8.2,踝关节出现明显的炎症细胞浸润、血管翳形成、软骨和骨破坏等组织病理学变化以及关节间隙狭窄或增宽、关节面虫蚀样破坏等影像学改变,关节和血清中IL-1β、TNF-α、IL-6以及血清PGE2含量明显升高。与模型组相比,二仙除痹汤低、高剂量组可显著降低关节炎的发病率(分别为60%、40%)、临床积分(分别为5.7、3.8)和改善关节组织病理学改变,二仙除痹汤高剂量组还能明显抑制骨破坏程度,降低关节和血清中IL-1β、TNF-α、IL-6及PGE2的含量,二仙除痹汤低剂量组的亦显著抑制血清中IL-1β、IL-6以及关节中IL-6的含量。结论 二仙除痹汤能控制大鼠CIA病情的发生发展,其机制可能与对系统和关节局部促炎细胞因子和炎症介质的有效抑制有关。
  关键词:二仙除痹汤;胶原诱导型关节炎;白细胞介素-1β;白细胞介素-6;肿瘤坏死因子-α;前列腺素E2;大鼠
  DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2012.03.014
  中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2012)03-0036-04
  二仙除痹汤是曹洪欣教授临床用于治疗类风湿性关节炎(RA)的经验方,由仙茅、淫羊藿、赤芍、秦艽、穿山龙等中药组成,具有补肾壮骨、祛风除湿、活血舒筋功效。为了探讨二仙除痹汤治疗RA的作用特点和机制,本研究采用与人类RA临床特征接近的胶原诱导型关节炎(CIA)大鼠模型,从疾病的发生发展、组织形态、影像学以及促炎细胞因子和炎症介质的表达水平等方面进行观察。
  1 实验材料
  1.1 动物
  健康雄性Wistar大鼠,清洁级,体质量(160±10)g,中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心提供(许可证号:SCXK-(军)2002-001),饲养于中国中医科学院中医基础理论研究所实验动物中心。
  1.2 药物及试剂
  二仙除痹汤由仙茅10 g、淫羊藿10 g、赤芍20 g、秦艽20 g、穿山龙20 g等组成,饮片购买于北京同仁堂,用前制成含1 g原药材/mL的水煎液。牛Ⅱ型胶原(CⅡ),chondrex公司产品;完全弗氏佐剂(CFA),Difco公司产品;白细胞介素(IL)-1β、肿瘤坏死因子(TNF)-α和IL-6放射免疫分析法(RIA)测定试剂盒,中国人民解放军总医院科技开发中心放免所产品;前列腺素(PG)E2酶联免疫吸附法检测试剂盒,美国R&D进口分装产品;Rabbit Anti-Rat IgM (bsb-0346R)、Rabbit Anti-Rat IgG (bsb-0293R)、streptavidin/HRP(bsb-0437R),北京博奥森生物技术有限公司产品。
  1.3 仪器
  BMJ-1生物组织包埋机、QPJ-1C石蜡切片机(天津航空机电公司);111N-101-20 g数显游标卡尺(广陆数字测控股份有限公司);LANMED SOPHIE乳腺钼靶机(芬兰Planmed Oy公司);GC911放射免疫γ計数器(中国科技大学科技实业总公司);Multiskan Ascent酶标仪(芬兰Labsystems公司)。
  2 实验方法
  2.1 造模及给药
  将大鼠随机分为正常组、模型组及二仙除痹汤低、高剂量组,每组10只。除正常组外,其余3组按文献[1]方法制备CIA模型:取适量牛CⅡ乳化剂,溶于0.1 mol/L醋酸(4 ℃过夜),加入CFA,混悬乳剂充分乳化,以滴入水中呈珠状为度,取适量配好的乳剂,每只大鼠以0.1 mL (含100 ?g CⅡ)于尾根部皮下散点注射。第7日等量乳化剂激发免疫。造模后第7日开始灌胃给药,二仙除痹汤低、高给药剂量分别为8、16 g原药材/kg(分别为成人等效剂量的1、2倍),按1 mL/100 g体质量给药,每日1次,连续4周。同时,正常组和模型组灌服等容积蒸馏水。
  2.2 取材及组织处理
  免疫后第35日大鼠眼球后静脉丛取血,4 ℃离心,取血清-20 ℃保存待用;取双后肢膝关节和右后踝关节4%多聚甲醛溶液4 ℃固定,X线拍片(侧位)后,10%乙二胺四乙酸二钠盐溶液脱钙,石蜡包埋,常规切片5 ?m,苏木素-伊红(HE)染色;取左后踝关节去皮、液氮冷冻后进行组织匀浆,取上清-20 ℃保存待用。
  2.3 检测指标
  2.3.1 发病率及关节炎指数评分 自免疫8 d开始,每3 d进行一次临床积分,每足4分制,共16分。采用0~4级关节评分法[2]。0分,无关节炎:1分,小趾关节轻度肿胀;2分,小趾关节和足跖肿胀;3分,踝关节以下的足爪肿胀;4分,包括踝关节在内全部关节肿胀。关节炎发生率:以至少有1只爪临床积分≥2分判断为关节炎发生。
  2.3.2 关节组织病理形态学观察和评分 光镜下观察踝关节滑膜、软骨、骨的病理改变,并从炎性细胞浸润、血管翳形成、软骨破坏和骨侵蚀等方面进行半定量分析。评分标准参照相关文献[3-4]。炎性细胞浸润:0分,无炎性细胞;1分,稀疏散在;2分,较密集;3分,大量。血管翳形成:0分,无形成;1分,少量存在<50%;2分,血管翳面积>50%;3分,大量存在。关节软骨破坏:0分,无破坏;1分,小灶状破坏<1/3;2分,1/2破坏;3分,2/3破坏;4分,全部破坏。骨侵蚀程度:0分,无侵蚀;1分,少量侵蚀<50%;2分,侵蚀面积>50%;3分,大量侵蚀。   2.3.3 关节X光片分析 参照文献[5-7]标准计分。骨侵蚀:0分,正常;1分,可疑或有1个微小局部病灶;2分,2个局部病灶或病灶总表面积≤50%;3分,3个以上的病灶或病灶总表面积>50%;4分,关节面完全破坏,或出现骨缩小。关节间隙:0分,正常;1分,可疑或有1个微小局部病灶;2分,关节出现狭窄;3分,关节强直或关节间隙增宽。骨破坏:0分,正常;1分,骨质疏松期;2分,骨质破坏期;3分,骨质严重破坏期;4分,强直。
  2.3.4 促炎细胞因子和炎症介质含量 RIA检测血清和关节组织匀浆上清中促炎细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的含量,酶联免疫吸附技术检测血清PGE2的含量,具体操作按试剂盒说明书进行。
  3 统计学方法
  采用SPSS15.0软件,组织病理和影像学计分的评价统计方法采用非参数检验(Kruskal-Wallis test),发病率统计采用卡方检验,其余用多因素方差分析。实验数据以—x±s表示。P<0.05为差异有统计学意义。
  4 结果
  4.1 二仙除痹汤对胶原诱导型关节炎大鼠关节炎临床积分及发病率的影响
  正常组大鼠关节无红肿变形;模型组大鼠关节炎临床症状在免疫后第10日开始出现,17 d红肿明显加重,最高临床积分8.2分,28 d部分可见关节变形。发病率自免疫后23 d起一直维持在90%的高水平,32 d达到100%。二仙除痹湯高、低剂量组能明显降低临床积分和发病率(见表1)。
  4.2 二仙除痹汤对胶原诱导型关节炎大鼠病理改变的影响
  正常组关节结构正常,滑膜组织无充血水肿,滑膜细胞无增生,无血管翳形成,关节软骨表面光滑、无剥脱,关节软骨下骨小梁大小、排列正常;模型组可见明显的滑膜细胞增生,排列紊乱,滑膜组织充血水肿,并可见炎性细胞浸润,血管翳形成,软骨表层细胞变性、坏死,关节软骨面剥脱,关节腔内有大量的剥脱坏死组织,软骨下骨小梁排列紊乱;二仙除痹汤高剂量组滑膜组织充血水肿明显减轻,滑膜细胞增生明显减轻,炎性细胞浸润显著减少,血管增生和血管翳形成受到抑制;二仙除痹汤低剂量组滑膜增生减轻,关节腔内有坏死组织,软骨和骨破坏降低。见图1。炎性细胞浸润、血管翳形成、软骨和骨破坏各部分的组织病理积分结果见表2。
  4.3 二仙除痹汤对胶原诱导型关节炎大鼠影像学改变的影响
  正常组踝关节面光滑,关节间隙清晰;模型组关节面呈虫蚀样破坏,边缘性骨质侵蚀,伴骨质增生反应,骨端增生、粗大,关节间隙狭窄或增宽,关节相互融合甚至骨性强直;与模型组相比,二仙除痹汤高剂量组关节面较光滑,关节间隙较清晰;低剂量组关节面粗糙,伴骨质增生,关节间隙不清楚。见图2。X光片分析积分结果见表3。
  4.4 二仙除痹汤对胶原诱导型大鼠血清和关节组织促炎细胞因子和血清炎症介质的影响
  模型组血清和炎症关节组织中促炎细胞因子IL-1β、TNF-α和IL-6含量以及血清中炎症介质PGE2的含量均较正常组显著升高,差异有统计学意义(P<0.05,P<0.01)。除关节组织中TNF-α外,二仙除痹汤高剂量组可显著降低CIA大鼠血清和炎症关节中升高了的促炎细胞因子IL-1β、TNF-α和IL-6和炎症介质PGE2的含量(P<0.05,P<0.01,P<0.001);二仙除痹汤低剂量组亦显著降低了血清中IL-1β、IL-6及关节中IL-6的含量,差异有统计学意义(P<0.05,P<0.01)。见表4。
  5 讨论
  RA是一种以慢性对称性关节炎为特征的自身免疫性疾病,其基本病变为滑膜炎症,可引起软骨破坏和骨质侵蚀,导致关节畸形和功能障碍。美国风湿病协会在2002年发布了RA治疗最新指南,提出RA治疗策略是阻止病情发展和达到缓解,即抑制滑膜炎症、防止和控制关节破坏、阻止功能丧失及减轻疼痛。
  CIA模型是目前国际惯用的RA动物模型,具有与人类RA较相似的临床、组织病理学和免疫学变化特点[8]。本实验中,我们采用尾根皮下散点注射CⅡ的方法,观察到经二次免疫后的大鼠出现关节红肿、变形、跛行甚至功能丧失等关节炎临床症状,踝关节也出现炎细胞浸润、血管翳形成、软骨和骨破坏等组织病理学特征以及关节结构异常的影像学改变,提示了实验性RA动物模型复制成功[9]。
  二仙除痹汤方中仙茅、淫羊藿温肾壮阳、强壮筋骨、祛风除湿,秦艽、穿山龙、赤芍祛风除湿、消肿止痛、活血舒筋,共奏标本兼治之功。近年研究表明,仙茅、淫羊藿能抑制骨吸收和促进骨生长[10-11];秦艽和穿山龙抗炎镇痛[12-13],其提取物能抗大鼠佐剂性关节炎[14-15];赤芍改善微循环效果明显。然而,由这些药物组成的复方二仙除痹汤的药理作用至今尚不清楚。本研究中,我们观察到二仙除痹汤低、高剂量组能显著降低CIA大鼠的关节炎临床积分和发病率,延缓发病,改善关节组织病理变化。采用影像学检查方法,我们也观察了二仙除痹汤对CIA大鼠关节骨破坏进程的干预影响。结果显示,二仙除痹汤高剂量组能显著抑制CIA大鼠关节骨侵蚀、关节间隙异常改变及骨质破坏。
  已知RA的关节损伤和骨破坏是由慢性滑膜炎症所介导。感染或创伤等外来刺激,启动了自身免疫反应,使滑膜细胞迅速增殖,各种炎症细胞对滑膜的浸润加强,同时分泌产生大量细胞因子、炎症介质和各种抗体等,联合介导了RA炎症关节损伤和骨破坏。我们在前期的实验研究中,已经通过CIA动物模型验证了这一过程,并观察到雷公藤、苍术、防风等中药的提取物能通过抑制促炎细胞因子和炎症介质在体内的高表达而有效阻止CIA动物的病情发展和关节破坏[17-20]。本研究我们采用同样方法探讨了抗RA复方对CIA炎症反应的影响,结果发现, 二仙除痹汤高剂量组能明显抑制IL-1β、TNF-α、IL-6和PGE2在CIA大鼠炎症关节局部和血清中的异常高表达,低剂量组对IL-1β和IL-6蛋白表达量也有明显减低作用。   综上,我们通过动物实验证明了口服二仙除痹汤能有效控制RA大鼠病情的发生发展,其机制可能与对系统和关节局部促炎细胞因子和炎症介质的有效抑制有关。鉴于RA的形成机理复杂,有关二仙除痹汤抗RA的作用和机制尚有待进一步的研究阐明。
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  (收稿日期:2011-12-11,编辑:华强)
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