基于SDF-1/CXCR4轴探讨补肾壮筋汤促进小鼠BMSCs归巢和保护关节软骨的机制研究

摘要

目的 探讨补肾壮筋汤调控SDF-1/CXCR4轴促进小鼠BMSCs归巢和保护关节软骨的作用机制，为膝骨关节炎（KOA）的康复治疗提供实验依据。方法 (1)动物实验中，选用8周龄SPF级C57BL/6雄性小鼠30只，采用随机数字表法分为假手术组、模型组、补肾壮筋汤组，每组10只，干预12周。采用micro-CT、HE染色观察各组软骨形态变化；激光共聚焦显微镜观察骨组织SDF-1荧光强度；qPCR、Western blot检测各组归巢相关调控因子mRNA转录水平和蛋白相对表达量。(2)细胞实验中，选用4周龄SPF级C57BL/6雄性小鼠，采用全骨髓贴壁法提取原代BMSCs，流式细胞术对所提取的细胞进行鉴定后，筛选最佳慢病毒MOI值；随机将细胞分为空白组、空载组、补肾壮筋汤组、sh-SDF-1组、sh-SDF-1+补肾壮筋汤组5组，采用划痕实验观察各组BMSCs迁移情况；阿利新蓝、CollagenⅡ免疫细胞学染色观察各组细胞成软骨分化能力；激光共聚焦显微镜观察各组SDF-1、CXCR4的荧光强度；qPCR检测各组归巢相关调控因子mRNA转录水平。结果 (1)动物实验中，关节组织形态学结果（micro-CT、HE染色）显示：与假手术组比较，模型组股骨髁间可见一圆形缺损，骨皮质失连，软骨细胞缺失；与模型组比较，补肾壮筋汤组股骨髁间环形缺损好转，软骨细胞排列稍紊乱。关节组织免疫荧光显示：与假手术组比较，模型组SDF-1蛋白相对表达量升高；与模型组比较，补肾壮筋汤组SDF-1的蛋白相对表达量升高（P<0.05）。qPCR与Western blot结果显示：与假手术组比较，模型组归巢关键调控因子（SDF-1、CXCR4、MIP-1α、MCP-1、MIP-1β、RANTES、VEGF、G-CSF、NCAM-1、MMP-2）的mRNA转录水平和蛋白相对表达量升高（P<0.05）；与模型组比较，补肾壮筋汤组归巢关键调控因子mRNA转录水平和蛋白相对表达量升高（P<0.05）。(2)细胞实验中，BMSCs经细胞流式术鉴定：CD44、CD105呈阳性表达，CD34呈阴性表达。当病毒MOI值为100时，SDF-1基因感染率最高。BMSCs迁移和成软骨分化能力检测结果显示：与空白组比较，sh-SDF-1组细胞向划痕区域迁移的细胞数量、酸性黏多糖及CollagenⅡ蛋白相对表达量显著减少（P<0.05）；补肾壮筋汤组和sh-SDF-1+补肾壮筋汤组迁移的细胞数量、阿利新蓝染色及CollagenⅡ蛋白相对表达量显著增多（P<0.05）。细胞免疫荧光显示：与空白组比较，sh-SDF-1组细胞SDF-1、CXCR4蛋白相对表达量显著减少；补肾壮筋汤组和sh-SDF-1+补肾壮筋汤组细胞SDF-1、CXCR4蛋白相对表达量显著增多（P<0.05）。qPCR结果显示：与空白组比较，sh-SDF-1组归巢关键调控因子的mRNA转录水平降低（P<0.05），补肾壮筋汤组归巢关键调控因子的mRNA转录水平升高（P<0.05）。结论 补肾壮筋汤可通过上调SDF-1/CXCR4轴促进小鼠BMSCs归巢保护关节软骨。

关键词

软骨损伤 / 补肾壮筋汤 / BMSCs / SDF-1/CXCR4 / 归巢