基于PI3K/Akt信号通路探究补阳还五汤联合骨髓间质干细胞移植治疗脊髓损伤的作用机制

许洋; 吴成林; 郭德华; 喻胤禛; 张国福

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221805

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基于PI3K/Akt信号通路探究补阳还五汤联合骨髓间质干细胞移植治疗脊髓损伤的作用机制

经典名方 | 更新时间：2023-01-17

- 基于PI3K/Akt信号通路探究补阳还五汤联合骨髓间质干细胞移植治疗脊髓损伤的作用机制
- Mechanism of Buyang Huanwutang Combined with Bone Marrow Mesenchymal Stem Cell Transplantation in Treatment of Spinal Cord Injury Based on PI3K/Akt Signaling Pathway
- 中国实验方剂学杂志 2023年29卷第4期页码：9-17
- 作者机构：
  
  1.江西中医药大学，南昌 330004
  2.江西中医药大学附属医院，南昌 330006
- 作者简介：
  
  许洋，在读硕士，从事创伤骨科相关疾病的研究，E-mail：461725589@qq.com
  张国福，博士，主任中医师，从事中医药治疗脊髓损伤相关机制研究，E-mail：zgf8613@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(81860856;81960880)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221805
  中图分类号： R2-0;R22;R285.5;R289;R33
- 收稿日期：2022-07-11，
  
  网络出版日期：2022-09-20，
  
  纸质出版日期：2023-02-20
- 稿件说明：
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许洋,吴成林,郭德华等.基于PI3K/Akt信号通路探究补阳还五汤联合骨髓间质干细胞移植治疗脊髓损伤的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(04):9-17.

XU Yang,WU Chenglin,GUO Dehua,et al.Mechanism of Buyang Huanwutang Combined with Bone Marrow Mesenchymal Stem Cell Transplantation in Treatment of Spinal Cord Injury Based on PI3K/Akt Signaling Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(04):9-17.
许洋,吴成林,郭德华等.基于PI3K/Akt信号通路探究补阳还五汤联合骨髓间质干细胞移植治疗脊髓损伤的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(04):9-17. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221805.

XU Yang,WU Chenglin,GUO Dehua,et al.Mechanism of Buyang Huanwutang Combined with Bone Marrow Mesenchymal Stem Cell Transplantation in Treatment of Spinal Cord Injury Based on PI3K/Akt Signaling Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(04):9-17. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221805.

摘要

目的

探讨补阳还五汤联合骨髓间质干细胞（BMSCs）移植治疗脊髓损伤（SCI）的作用机制。

方法

用不同浓度（12.5、25、50 g·kg

-1

）的补阳还五汤灌胃，通过改良Tarlov评分测定大鼠脊髓功能，筛选出补阳还五汤最合适的浓度。再将SD大鼠分为6组，即假手术组（灌胃等体质生理盐水）、模型组（灌胃等体质生理盐水）、补阳还五汤组（灌胃25 g·kg

-1

补阳还五汤）、BMSCs移植组（尾静脉注射BMSCs 1 mL）、补阳还五汤+BMSCs组（灌胃25 g·kg

-1

补阳还五汤同时尾静脉注射BMSCs 1 mL）、补阳还五汤+BMSCs+LY294002组（灌胃25 g·kg

-1

补阳还五汤，同时尾静脉注射BMSCs 1 mL和LY294002 40 mg·kg

-1

），各10只。改良Tarlov评分、斜板试验和皮层体感诱发电位波潜伏期测定大鼠脊髓功能；免疫组化法检测脊髓组织中5-溴-2-脱氧尿嘧啶核苷（Brdu）标记的阳性细胞数；蛋白免疫印迹法（Western blot）检测脊髓组织中磷酸化蛋白激酶B（p-Akt）、糖蛋白130（gp130）、白细胞介素-6（IL-6）蛋白表达。

结果

与假手术组比较，模型组的Tarlov评分和倾斜平面临界角度明显降低（

0.05），皮层体感诱发电位波潜伏期和p-Akt、gp130、IL-6蛋白表达均明显升高（

0.05）。与模型组比较，假手术组和各治疗组的Tarlov评分和倾斜平面临界角度均明显升高（

0.05），皮层体感诱发电位波潜伏期和p-Akt、gp130、IL-6蛋白表达均明显降低（

0.05）。和BMSCs组比较，补阳还五汤+BMSCs组Tarlov评分和倾斜平面临界角度明显升高（

0.05），皮层体感诱发电位波潜伏期和p-Akt、gp130、IL-6蛋白表达明显降低（

0.05），移植5周后，补阳还五汤+BMSCs组Brdu标记阳性细胞数明显增多（

0.05）。和补阳还五汤+BMSCs组比较，补阳还五汤+BMSCs+LY294002组Tarlov评分和倾斜平面临界角度明显升高（

0.05），皮层体感诱发电位波潜伏期和p-Akt、gp130、IL-6蛋白表达明显降低（

0.05），移植5周后，补阳还五汤+BMSCs+LY294002组Brdu标记阳性细胞数明显增多（

0.05）。

结论

补阳还五汤通过抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/Akt信号促进BMSCs迁移进而恢复脊髓功能。

Abstract

Objective

To explore the mechanism of Buyang Huanwutang combined with bone marrow mesenchymal stem cell （BMSC） transplantation in the treatment of spinal cord injury （SCI）.

Method

Different concentrations （12.5， 25， 50 g·kg

-1

） of Buyang Huanwutang were administrated to rats by gavage. The spinal cord function of rats was measured by modified Tarlov score， and the most suitable concentration of Buyang Huanwutang was screened out. SD rats were then divided into 6 groups， namely， the sham operation group （gavage of equal amount of normal saline）， the model group （gavage of equal amount of normal saline）， the Buyang Huanwutang group （gavage of 25 g·kg

-1

Buyang Huanwutang）， the BMSC transplantation group （tail vein injection of BMSCs 1 mL）， the Buyang Huanwutang+BMSC group （gavage of 25 g·kg

-1

Buyang Huanwutang and tail vein injection of BMSCs 1 mL）， the Buyang Huanwutang+BMSC+LY294002 group （gavage of 25 g·kg

-1

Buyang Huanwutang and tail vein injection of BMSCs 1 mL and 40 mg·kg

-1

LY294002）， with 10 rats in each group. The spinal cord function was measured by the modified Tarlov score， inclined plate test， and latency of cortical somatosensory evoked potential. Immunohistochemistry was used to detect the number of 5-bromo-2-deoxyuracil nucleoside （Brdu）-labeled positive cells in the spinal cord tissue. The protein expression levels of phosphorylated protein kinase B （p-Akt）， glycoprotein 130 （gp130）， and interleukin-6 （IL-6） in spinal cord were detected by Western blot.

Result

As compared with the sham operation group， the Tarlov score and the critical angle of tilt plane in the model group were significantly decreased （

0.05）， and the latency of cortical somatosensory evoked potential wave and the protein expression levels of p-Akt， gp130， and IL-6 were significantly increased （

0.05）. As compared with the model group， the Tarlov score and the critical angle of tilt plane in the sham operation group and each treatment group were significantly increased （

0.05）， and the latency of cortical somatosensory evoked potential wave and the protein expression levels of p-Akt， gp130， and IL-6 were significantly decreased （

0.05）. As compared with the BMSC group， the Tarlov score and the critical angle of inclined plane in the Buyang Huanwutang+BMSC group increased （

0.05）， the latency of cortical somatosensory evoked potential wave and the protein expression levels of p-Akt， gp130， and IL-6 decreased （

0.05）， and the number of Brdu-labeled positive cells increased 5 weeks after transplantation （

0.05）. As compared with the Buyang Huanwutang+BMSC group， the Tarlov score and the critical angle of the inclined plane in the Buyang Huanwutang+BMSC+LY294002 group increased （

0.05）， and the latency of cortical somatosensory evoked potential wave and the protein expression levels of p-Akt， gp130， and IL-6 decreased significantly （

0.05）. Five weeks after transplantation， the number of Brdu-labeled positive cells increased significantly in the Buyang Huanwutang+BMSC+LY294002 group （

0.05）.

Conclusion

Buyang Huanwutang can promote BMSCs migration and restore spinal cord function by inhibiting phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K）/protein kinase B （Akt） signal.

关键词

Keywords

references

ALGAHTANY M ， MCFAULL S ， CHEN L ， et al . The changing etiology and epidemiology of traumatic spinal injury： A population-based study ［J］. World Neurosurg ， 2021 ， 149 ： e116 - e127 .

FU X ， LIU G ， HALIM A ， et al . Mesenchymal stem cell migration and tissue repair ［J］. Cells （Basel，Switzerland）， 2019 ， 8 （ 8 ）： 784 .

LIAU L L ， LOOI Q H ， CHIA W C ， et al . Treatment of spinal cord injury with mesenchymal stem cells ［J］. Cell Biosci ， 2020 ， 10 ： 112 .

JING W ， ZUO D ， CAI Q ， et al . Promoting neural transdifferentiation of BMSCs via applying synergetic multiple factors for nerve regeneration ［J］. Exp Cell Res ， 2019 ， 375 （ 2 ）： 80 - 91 .

KAMINSKA A ， RADOSZKIEWICZ K ， RYBKOWSKA P ， et al . Interaction of neural stem cells （nscs） and mesenchymal stem cells （MSCs） as a promising approach in brain study and nerve regeneration ［J］. Cells （Basel，Switzerland）， 2022 ， 11 （ 9 ）： 1464 .

牛雯颖，毕悦，张玉昆，等 . 补阳还五汤适应证研究进展［J］. 辽宁中医药大学学报， 2021 ， 23 （ 8 ）： 29 - 33 .

覃浩然，钟远鸣，廖俊城，等 . 补阳还五汤治疗继发性脊髓损伤作用机制研究进展［J］. 山西中医， 2021 ， 37 （ 8 ）： 60 - 62 .

吴晓光，李蒙蒙，仇志富，等 . 补阳还五汤对脑出血大鼠PI3K/Akt信号通路的影响及其神经保护作用的机制［J］. 国际神经病学神经外科学杂志， 2016 ， 43 （ 2 ）： 119 - 123 .

张国福，王和鸣 . 补阳还五汤对骨髓间质干细胞移植治疗大鼠脊髓损伤的影响［J］. 中国骨伤， 2006 ， 19 （ 8 ）： 452 - 454 .

VIJAYAPRAKASH K M ， SRIDHARAN N . An experimental spinal cord injury rat model using customized impact device： A cost-effective approach ［J］. J Pharmacol Pharmacother ， 2013 ， 4 （ 3 ）： 211 - 213 .

ECKERT M J ， MARTIN M J . Trauma： Spinal cord injury ［J］. Surg Clin North Am ， 2017 ， 97 （ 5 ）： 1031 - 1045 .

CAI S ， SHUM D ， CHAN Y S . Human induced pluripotent stem cell-derived sensory neurons for fate commitment of bone marrow stromal cell-derived schwann cells ［J］. Methods Mol Biol ， 2018 ， 1739 ： 149 - 160 .

LIU G Y ， WU Y ， KONG F Y ， et al . BMSCs differentiated into neurons，astrocytes and oligodendrocytes alleviated the inflammation and demyelination of EAE mice models ［J］. PLoS One ， 2021 ， 16 （ 5 ）： e243014 .

LIN L ， LIN H ， BAI S ， et al . Bone marrow mesenchymal stem cells （BMSCs） improved functional recovery of spinal cord injury partly by promoting axonal regeneration ［J］. Neurochem Int ， 2018 ， 115 ： 80 - 84 .

LIN X ， CHEN H ， CHEN M ， et al . Bone marrow-derived mesenchymal stem cells improve post-ischemia neurological function in rats via the PI3K/Akt/GSK-3 β /CRMP-2 pathway ［J］. Mol Cell Biochem ， 2021 ， 476 （ 5 ）： 2193 - 2201 .

赵继荣，蔡毅，陈文，等 . 中药治疗脊髓损伤相关机制研究进展［J］. 中华中医药学刊， 2021 ， 39 （ 8 ）： 5 - 9 .

叶承莉，唐勇，漆伟，等 . 补阳还五汤加麝香治疗脊髓损伤临床研究［J］. 实用中医药杂志， 2015 ， 31 （ 12 ）： 1090 - 1092 .

林晓敏，潘伟滨，吴玉琼，等 . 补阳还五汤对脊髓损伤后Ⅰ型胶原蛋白和Ⅳ型胶原蛋白表达的影响［J］. 中国组织工程研究， 2019 ， 23 （ 31 ）： 4986 - 4991 .

聂颖，范瑜洁，王枭冶，等 . 补阳还五汤联合骨髓间充质干细胞移植对脊髓损伤气虚血瘀证的疗效［J］. 神经损伤与功能重建， 2021 ， 16 （ 12 ）： 714 - 718 .

王昌铭，李华信，姚永杰，等 . BMSCs颈内动脉移植在VD大鼠脑内存活迁移及其对海马细胞凋亡的影响［J］. 免疫学杂志， 2014 ， 30 （ 3 ）： 215 - 219 .

MENG Z ， FENG G ， HU X ， et al . SDF factor-1 α promotes the migration， proliferation， and osteogenic differentiation of mouse bone marrow mesenchymal stem cells through the Wnt/ β -catenin pathway ［J］. Stem Cells Dev ， 2021 ， 30 （ 2 ）： 106 - 117 .

ZHAN J ， HE J ， CHEN M ， et al . Fasudil promotes BMSC migration via activating the MAPK signaling pathway and application in a model of spinal cord injury ［J］. Stem Cells Int ， 2018 ， 2018 ： 9793845 .

LV C ， YANG S ， CHEN X ， et al . MicroRNA-21 promotes bone mesenchymal stem cells migration in vitro by activating PI3K/Akt/MMPs pathway ［J］. J Clin Neurosci ， 2017 ， 46 ： 156 - 162 .

FAKHRI S ， IRANPANAH A ， GRAVANDI M M ， et al . Natural products attenuate PI3K/Akt/mTOR signaling pathway： A promising strategy in regulating neurodegeneration ［J］. Phytomedicine ， 2021 ， 91 ： 153664 .

童星丽，谈勇，殷燕云，等 . 基于PI3K/Akt信号通路探讨丹参酮Ⅱ A 调控血管内皮细胞活化因子表达的实验研究［J］. 中国中药杂志， 2022 ， 47 （ 13 ）： 3589 - 3596 .

DING C P ， XUE Y S ， YU J ， et al . The red nucleus interleukin-6 participates in the maintenance of neuropathic pain induced by spared nerve injury ［J］. Neurochem Res ， 2016 ， 41 （ 11 ）： 3042 - 3051 .

TRAUTZ F ， FRANKE H ， BOHNERT S ， et al . Survival-time dependent increase in neuronal IL-6 and astroglial GFAP expression in fatally injured human brain tissue ［J］. Sci Rep ， 2019 ， 9 （ 1 ）： 11771 .

HE F ， ZHANG N ， LV Y ， et al . Low-dose lipopolysaccharide inhibits neuronal apoptosis induced by cerebral ischemia/reperfusion injury via the PI3K/Akt/FoxO1 signaling pathway in rats ［J］. Mol Med Rep ， 2019 ， 19 （ 3 ）： 1443 - 1452 .

MALSCH P ， ANDRATSCH M ， VOGL C ， et al . Deletion of interleukin-6 signal transducer gp130 in small sensory neurons attenuates mechanonociception and down-regulates TRPA1 expression ［J］. J Neurosci ， 2014 ， 34 （ 30 ）： 9845 - 9856 .

LI X ， HE S ， TIAN Y ， et al . Synergistic inhibition of GP130 and ERK signaling blocks chemoresistant bladder cancer cell growth ［J］. Cell Signal ， 2019 ， 63 ： 109381 .

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