1.1 设计 随机对照动物实验。
1.2 时间及地点 实验于2024年5-8月在贵州中医药大学花溪校区动物研究所内进行。
1.3 材料
1.3.1 实验动物 雄性SD大鼠30只,SPF级,七八周龄,体质量(200±20) g,购于河南斯克贝斯生物科技股份有限公司,生产许可证号:SCXK(豫)2020-0005。动物实验已通过贵州中医药大学动物伦理审查委员会审核批准,批准号:2024005。
1.3.2 药物与试剂 九仙罗汉接骨汤由地罗汉20 g、仙桃草20 g、九节茶20 g、三七9 g、自然铜9 g、续断9 g、路路通9 g、杜仲12 g、千年健12 g及淫羊藿12 g组成,所有药材经贵州中医药大学中药鉴定教研室吴之坤副教授鉴定为正品,由贵州中医药大学第二附属医院中药房提供,药材经浸泡、煎煮、过滤及浓缩后,制备成生药浓度为1 g/mL的药液,置于4 ℃保存备用。伤科接骨片(生产批号:20230354,大连美罗中药厂有限公司)由贵州中医药大学第二附属医院西药房提供。
PI3K抗体购于北京博奥森生物技术有限公司,货号:bs0128R;p-PI3K抗体购于美国Affinity公司,货号:AF3241;AKT抗体购于武汉三鹰生物技术有限公司,货号:10176-2-A;p-AKT抗体购于武汉三鹰生物技术有限公司,货号:66444-1-Ig;mTOR抗体购于美国Boster公司,货号:BM4182;p-mTOR抗体购于美国CST公司,货号:5536T;微管相关蛋白1轻链3Ⅱ抗体购于美国CST公司,货号:83506;P62蛋白抗体购于英国Abcam公司,货号:ab109012;Actin抗体购于武汉三鹰生物技术有限公司,货号:60004-1-Ig;PCR引物购于英潍捷基贸易有限公司,货号:PAGE纯化;总RNA提取试剂盒购于天根生化有限公司,货号:DP432;反转录试剂盒购于南京诺唯赞生物科技股份有限公司,货号:AORT-0060;蛋白质裂解缓冲液购于优科卓业生物医学技术有限公司,货号:P001;溴酚蓝购于美国Amresco公司,货号:0449;甲醇购于中国医药集团有限公司,货号:10014118;山羊抗兔 IgG(H+L)、山羊抗鼠 IgG(H+L)购于美国Jackson公司,货号:111-035-00、115-035-003。
1.3.3 主要仪器 骨牵引针购于天津市宇通医疗器械厂,货号:ZHYT;实时荧光定量PCR仪购于美国major science公司,型号:CFX96;洁净工作台购于苏州净化设备有限公司,型号:SW-CJ-2D;Micro-CT扫描仪购于美国布鲁克公司,型号:Bruker SkyScan 1272;微型牙科X射线摄像仪购于郑州天杰电子有限公司,型号:BLX-5;台式高速冷冻离心机购于德国瑞好公司,型号:5810R;包埋机购于武汉俊杰电子有限公司,型号:JB-P5;病理切片机购于上海徕卡仪器有限公司,型号:RM2016;组织摊片机购于浙江省金华市科迪仪器设备有限公司,型号:KD-P;显微镜购于日本尼康公司,型号:E100;成像系统购于日本尼康公司,型号:Nikon DS-U3;电泳仪购于美国major science公司,型号:Mini Pro 300V Power Supply;普通PCR仪购于北京东胜创新生物科技有限公司,型号:EDC-810型。
1.4 实验方法
1.4.1 动物模型建立 适应性饲养1周后,参照文献[7]中的方法建立大鼠股骨中段骨折模型。取30只SD大鼠,异氟烷吸入麻醉后取左侧卧位,固定右下肢,触诊确定股骨走行并标记,术区备皮消毒;于股骨中段作约1 cm纵行切口,钝性分离肌层至骨面显露,切开并剥离骨膜,以电动锯片(直径1.5 cm,厚度0.1 mm,转速1 000 r/min)垂直于股骨纵轴锯切至骨干直径的1/2-2/3,期间持续生理盐水降温;以持针器夹持两端将股骨折断,造成完全骨折,随后选取直径1.5 mm、长度18-21 mm克氏针行髓内固定,先将克氏针远端插入骨折远端髓腔,术者持针,助手配合拔伸牵引并折顶复位,使克氏针逆行插入近端髓腔。确认骨折对位稳定、固定可靠后,生理盐水冲洗并逐层缝合切口。术后经X射线片验证骨折对位对线良好、内固定位置满意,视为造模成功。
1.4.2 实验动物分组与给药 造模成功后24 h,将大鼠随机
分为模型组、伤科接骨片组与九仙罗汉接骨汤低、中、高剂量组,每组6只。九仙罗汉接骨汤的成人(70 kg)给药剂量为1.88 g/(kg·d),按人和大鼠的体表面积比进行折算,根据徐舒云教授主编的《药理实验方法学》得出等效剂量约为人的6.3倍,即九仙罗汉接骨汤低、中、高剂量组分别灌胃给予复方苗药九仙罗汉接骨汤水煎浓缩液2.95,5.9,11.8 g/(kg·d),伤科接骨片组灌胃给予0.24 g/(kg·d)伤科接骨片混悬液,模型组灌胃给予11.8 mL/(kg·d)生理盐水,每天分2次给药,连续给药28 d。
1.4.3 大鼠股骨X射线检测及评分 给药2,4周后,异氟烷吸入麻醉大鼠,使用X射线仪拍摄右侧股骨骨折区域影像,评估骨折对位对线及愈合情况。利用Lane-Sandhu X射线评分系统对各组大鼠骨折愈合情况进行评分,评分标准:①骨形成:无骨形成,0分;骨形成占缺损25%,1分;骨形成占缺损50%,2分;骨形成占缺损75%,3分;骨形成满缺损,4分。②骨连接:骨折线清楚,0分;骨折线部分存在,2分;骨折线消失,4分。③骨塑形:未见骨塑形,0分;骨髓腔形成,2分;皮质骨塑形,4分。
1.4.4 大鼠股骨Micro-CT检测 给药4周后,麻醉状态下使用Micro-CT扫描仪对大鼠右侧股骨骨折处进行三维扫描重建。扫描结束后进行三维重建和骨折端微结构分析,在骨折区域选取特定区域,计算特定区域内骨痂骨体积分数、骨痂骨体积、骨总体积、骨密度,评估骨折愈合期间骨形成与骨吸收情况。
1.4.5 q-PCR检测大鼠股骨骨折处骨痂组织中相关基因表达 给药4周后,麻醉状态下处死大鼠,取部分骨折处骨痂组织置于-80 ℃保存,液氮冷却条件下用研钵将冰冻的骨痂组织研磨成细粉,采用TRIzol法提取总RNA,经NanoDrop检测RNA纯度与浓度。使用反转录试剂盒进行反转录,反应体系20 μL,条件为37 ℃ 15 min、85 ℃ 5 s,合成cDNA并于-20 ℃保存。使用SYBR Green Master Mix在实时荧光定量PCR仪上进行qPCR扩增,反应体系为20 μL,含Master Mix、引物、cDNA模板及无酶水,扩增程序为:95 ℃预变性5 min;95 ℃ 10 s、60 ℃ 30 s,共40循环。每样本设3个复孔,独立重复3次实验。以β-actin作为内参基因,采用2–ΔΔCt法计算目的基因(PI3K、AKT、mTOR、微管相关蛋白1轻链3Ⅱ、P62)的相对表达量。引物序列信息见表1。
1.4.6 Western blot检测大鼠股骨骨折处骨痂组织中相关蛋白表达 给药4周后,取部分骨折处骨痂组织,粉碎、匀浆后冰上孵育20 min,超声处理3 min,在4 ℃下13 000 r/min离心20 min,取上清,分装后置于-80 ℃保存。采用BCA法测定上清中蛋白浓度,根据各样本的蛋白浓度调整成浓度一致的蛋白样本,并在95 ℃变性5 min。根据目的蛋白的分子质量,配制10%分离胶、5%浓缩胶,依次进行电泳、湿转法转膜、丽春红染色染色,观察转膜效果;将膜完全浸于5%牛血清白蛋白-TBST中,水平摇床孵育1 h;加入5%牛血清白蛋白-TBST稀释的一抗(p-PI3K、PI3K、p-AKT、AKT、p-mTOR、mTOR、微管相关蛋白1轻链3Ⅱ、P62,稀释比均为1∶1 000)于4 ℃水平摇床孵育过夜;次日,用TBST洗3次,每次10 min,加入5%牛血清白蛋白-TBST稀释二抗(1∶5 000)室温孵育 40 min;用TBST洗膜3次,每次10 min,ECL滴加到膜的蛋白面,反应3 min,胶片曝光10 s-5 min,显影2 min,定影。
1.4.7 大鼠股骨组织苏木精-伊红染色 给药4周后,将大鼠股骨组织经固定、脱钙脱水、包埋后,以骨折线为中点行纵行连续切片(厚度约为4 μm),进行苏木精-伊红染色,400倍光镜下观察。
1.5 主要观察指标 各组大鼠股骨骨折愈合,骨折处骨痂组织磷脂酰肌醇3-激酶、蛋白激酶B、雷帕霉素靶蛋白、微管相关蛋白1轻链3Ⅱ、P62 mRNA表达,骨折处骨痂组织p-PI3K、PI3K、AKT、p-AKT、p-mTOR、mTOR、微管相关蛋白1轻链3Ⅱ、P62蛋白表达。
1.6 统计学分析 使用SPSS 26.0软件分析处理实验数据, 计量资料以x±s表示,各组间比较采用单因素方差分析,如满足方差齐性,两两比较采用LSD法;若方差不齐,两两比较采用Tam-hane T2检验法。以P < 0. 05为差异有显著性意义。该文统计学方法已经贵州中医药大学专家审核。