黄芩素对骨质疏松大鼠骨形成的影响及其机制

摘要

目的 探究黄芩素对骨质疏松模型大鼠的治疗作用和分子机制。方法 采用摘除双侧卵巢法构建骨质疏松大鼠模型，将造模大鼠分为模型组、黄芩素低剂量组、黄芩素中剂量组和黄芩素高剂量组，未摘除双侧卵巢大鼠为假手术组，每组10鼠。造模成功后，黄芩素低剂量、黄芩素中剂量和黄芩素高剂量组大鼠分别给予10,20,40 mg/kg的黄芩素灌胃治疗，每日1次，共治疗12周。采用Micro-CT扫描分析大鼠左后肢股骨的骨微结构，参数为骨密度（BMD）、骨小梁数（Tb.N）、骨小梁厚度（Tb.Th）和骨小梁分离度（Tb.Sp）。采用HE染色和番红O-固绿染色检查股骨组织病变水平，ELISA检测血清中炎性因子[白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)]和骨吸收标志物[Ⅰ型胶原C端肽（CTX-Ⅰ）和抗酒石酸酸性磷酸酶5b(TRACP-5b)]的含量水平。将成骨细胞MC3T3-E1分为对照组、地塞米松组、黄芩素5μmol/L组、黄芩素10μmol/L组和黄芩素20μmol/L组；采用CCK-8法检测成骨细胞增殖，TUNEL染色检测成骨细胞凋亡，茜素红染色检测成骨细胞钙化结节。采用Western blot检测成骨细胞和股骨组织中骨形成因子[骨保护素（OPG）、骨钙素（BGP）、核因子κB受体活化因子配体（RANKL）]和Wnt/β-catenin信号通路蛋白因子[WNT家族成员3A(Wnt3a)、β-连环蛋白（β-catenin）和糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)]的蛋白表达水平。结果 假手术组大鼠股骨组织结构和形态正常；模型组大鼠股骨结构损伤严重；黄芩素低剂量组、黄芩素中剂量组和黄芩素高剂量组大鼠股骨组织结构和形态逐渐恢复正常。与假手术组比较，模型组大鼠BMD、Tb.N和Tb.Th均降低（P<0.05）,Tb.Sp升高（P<0.05）；血清中IL-1β、IL-6、TNF-α、CTX-Ⅰ和TRACP-5b水平均升高（P<0.05），股骨组织中OPG、BGP、Wnt3a、β-catenin和GSK-3β蛋白水平均降低（P<0.05）,RANKL蛋白水平升高（P<0.05）。与模型组比较，黄芩素低剂量组、黄芩素中剂量组和黄芩素高剂量组大鼠BMD、Tb.N和Tb.Th均升高（P<0.05）,Tb.Sp降低（P<0.05）；血清中IL-1β、IL-6、TNF-α、CTX-Ⅰ和TRACP-5b水平均降低（P<0.05），股骨组织中OPG、BGP、Wnt3a、β-catenin和GSK-3β蛋白水平均升高（P<0.05）,RANKL蛋白水平降低（P<0.05）。细胞实验中，与对照组比较，地塞米松组细胞增殖活力降低（P<0.05）,TUNEL阳性率升高（P<0.05），钙化结节形成减少；OPG、BGP、Wnt3a、β-catenin和GSK-3β蛋白水平均降低（P<0.05）,RANKL蛋白水平升高（P<0.05）。与地塞米松组比较，黄芩素5μmol/L组、黄芩素10μmol/L组和黄芩素20μmol/L组细胞增殖活力升高（P<0.05）,TUNEL阳性率降低（P<0.05），钙化结节形成逐渐增多；OPG、BGP、Wnt3a、β-catenin和GSK-3β蛋白水平均升高（P<0.05）,RANKL蛋白水平降低（P<0.05）。结论 黄芩素通过抑制骨吸收和炎症反应，促进骨形成和成骨细胞功能，进而改善骨质疏松模型大鼠骨微结构和成骨细胞活性，该作用可能与激活Wnt/β-catenin信号通路有关。

关键词

骨质疏松 / 黄芩素 / 股骨 / 成骨细胞 / 增殖 / 炎症 / Wnt/β-catenin信号通路