基于VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt信号通路研究健脾活骨方对酒精性股骨头坏死血管损伤的修复作用机制

方罗昌婷; 汪倩倩; 孙丛丛; 李群; 杨超; 王潇潇; 胡智星; 刘春芳; 林娜

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20230506

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基于VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt信号通路研究健脾活骨方对酒精性股骨头坏死血管损伤的修复作用机制

药理 | 更新时间：2023-05-17

- 基于VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt信号通路研究健脾活骨方对酒精性股骨头坏死血管损伤的修复作用机制
- Repair Mechanism of Jianpi Huogu Prescription on Vascular Injury in Alcohol-induced Osteonecrosis of Femoral Head Based on VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt Signaling Pathway
- 中国实验方剂学杂志 2023年29卷第8期页码：186-194
- 作者机构：
  
  1.承德医学院，河北承德 067000
  2.中国中医科学院中药研究所，北京 100700
- 作者简介：
  
  方罗昌婷，在读硕士，从事中药药理研究，E-mail：1186524189@foxmail.com
  刘春芳，研究员，从事中药药理研究，Tel：010-64014411-2869，E-mail：chunfang666@126.com；
  林娜，研究员，博士生导师，从事中药药理研究，Tel：010-64014411-2869，E-mail：linna888@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金重点项目(82030122);国家自然科学基金面上项目(81973888);北京市自然科学基金面上项目(7232304);中国中医科学院科技创新工程项目(C12021A03808)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20230506
  中图分类号： R2-0;R22;R285.5;R289;R33
- 收稿日期：2022-12-29，
  
  网络出版日期：2023-02-13，
  
  纸质出版日期：2023-04-20
- 稿件说明：
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方罗昌婷,汪倩倩,孙丛丛等.基于VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt信号通路研究健脾活骨方对酒精性股骨头坏死血管损伤的修复作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(08):186-194.

FANG-LUO Changting,WANG Qianqian,SUN Congcong,et al.Repair Mechanism of Jianpi Huogu Prescription on Vascular Injury in Alcohol-induced Osteonecrosis of Femoral Head Based on VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt Signaling Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(08):186-194.
方罗昌婷,汪倩倩,孙丛丛等.基于VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt信号通路研究健脾活骨方对酒精性股骨头坏死血管损伤的修复作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(08):186-194. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230506.

FANG-LUO Changting,WANG Qianqian,SUN Congcong,et al.Repair Mechanism of Jianpi Huogu Prescription on Vascular Injury in Alcohol-induced Osteonecrosis of Femoral Head Based on VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt Signaling Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(08):186-194. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230506.

摘要

目的

本研究旨在观察健脾活骨方（JPHGP）对实验性酒精性股骨头坏死（AONFH）血管损伤的修复作用，并基于血管内皮细胞生长因子（VEGF）/血管内皮细胞生长因子受体2（VEGFR2）/磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信号通路探索其作用机制。

方法

实验采用46%酒精度红星二锅头10 mL·kg

-1

·d

-1

灌胃建立AONFH大鼠模型，观察JPHGP不同剂量组（2.5、5.0、10.0 g·kg

-1

）的干预作用，选择健骨生丸（JGS，1.5 g·kg

-1

）为阳性药物；给药8周后，Micro-CT扫描分析股骨头骨计量学，墨汁灌注观察股骨头骨髓内微血管面积，苏木素-伊红（HE）染色法观察病理学改变程度，免疫组化和蛋白免疫印迹法（Western blot）检测股骨头中血小板-内皮细胞黏附分子31（CD31）、VEGF、VEGFR2、PI3K、磷酸化蛋白激酶B（p-Akt）和抑癌基因（PTEN）的蛋白表达水平。

结果

与正常组比较，模型组大鼠股骨头骨小梁断裂变细，空骨陷窝增多，脂肪细胞数量明显增多和直径显著变大（

0.01），Micro-CT影像学结果显示骨密度（BMD）、骨体积分数（BV/TV）、骨小梁厚度（Tb.Th）、骨小梁数量（Tb.N）均明显降低（

0.05，

0.01），骨表面积体积比（BS/BV）和骨小梁分离度（Tb.Sp）均显著升高（

0.01），墨汁灌注结果表明股骨头髓腔内微血管面积显著减少（

0.01）；与模型组比较，JPHGP作用后能降低AONFH大鼠股骨头的空骨陷窝率、脂肪细胞面积和直径，Micro-CT影像学结果显示JPHGP低剂量组BV/TV、Tb.Th、Tb.N均明显升高（

0.05，

0.01），BS/BV显著降低（

0.01），BMD呈升高趋势，Tb.Sp呈下降趋势，但差异均无统计学意义，JPHGP中、高剂量组的BMD、BV/TV、Tb.Th、Tb.N均明显升高（

0.05，

0.01），BS/BV、Tb.Sp明显降低（

0.05，

0.01），并明显升高股骨头髓腔内微血管面积（

0.05，

0.01），扩大股骨头髓腔内微血管面积；与正常组比较，模型组大鼠均显著下调CD31、VEGF、VEGFR2、PI3K、p-Akt和上调PTEN的表达含量（

0.01），与模型组比较，JPHGP作用后中、高剂量组显著升高大鼠股骨头CD31、PI3K、p-Akt表达含量（

0.01），降低PTEN蛋白的表达水平（

0.01），同时JPHGP作用后上调VEGF、VEGFR2表达含量（

0.05，

0.01）。

结论

JPHGP对AONFH股骨头血管损伤具有修复作用，其机制可能与激活VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt信号通路有关，相关研究结果将为JPHGP的临床应用提供一定科学依据和参考。

Abstract

Method

In the experiment， 46% vol Red Star Erguotou （10 mL·kg·d

-1

） was used to establish the AONFH rat model， and the intervention effect of JPHGP at different doses （2.5， 5.0， 10.0 g·kg

-1

） was observed. Jiangusheng pill （JGS， 1.53 g·kg

-1

） was selected as the positive control. After 8 weeks of administration， the bone histomorphometry of the femoral head was analyzed by Micro-CT imaging， and the area of medullary microvessels in the femoral head was detected by ink perfusion. The pathological change was observed by hematoxylin and eosin （HE） staining. The protein expressions of Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 （CD31）， VEGF， VEGFR2， PI3K， phosphor-Akt （p-Akt） and phosphatase and Tensin homologue deleted on chromosome 10 （PTEN） in the femoral head were determined by immunohistochemistry and Western blot.

Result

Compared with normal group， the model group presented the fracture and thinning of trabeculae in the femoral head， increased empty bone lacunae， and elevated number and diameter of adipocytes （

0.01）. Micro-CT imaging revealed a decrease in bone mineral density （BMD）， bone volume fraction （BV/TV）， trabecular thickness （Tb.Th） and trabecular number （Tb.N）（

0.05，

0.01） while an increase in bone surface-to-volume ratio （BS/BV） and trabecular separation （Tb.Sp）（

0.01）. The results of ink perfusion showed that the area of medullary microvessels in the femoral head was reduced （

0.01）. Compared with model group， JPHGP lowered the empty bone lacunae rate as well as the number and diameter of adipocytes in the femoral head of AONFH rats. Micro-CT imaging indicated that JPHGP low-dose group had elevated BV/TV， Tb.Th and Tb.N （

0.05，

0.01） while decreased BS/BV （

0.01）， and there was an upward trend in BMD while a downward trend in Tb.Sp， but without statistical difference. In addition， JPHGP medium- and high-dose groups had a rise in BMD， BV/TV， Tb.Th and Tb.N （

0.05，

0.01）， a decrease in BS/BV and Tb.Sp （

0.05，

0.01） and enlarged area of medullary microvessels in the femoral head （

0.05，

0.01）. The expressions of CD31， VEGF， VEGFR2， PI3K， p-Akt in the model group were lower than those in the normal group （

0.01）， and after medium and high doses of JPHGP treatment， the expressions of CD31， PI3K and p-Akt in the femoral head of rats were up-regulated （

0.01） while the protein expression of PTEN was down-regulated （

0.01）. Moreover， JPHGP up-regulated the expressions of VEGF and VEGFR2 （

0.05，

0.01）.

Conclusion

JPHGP can repair the vascular injury in AONFH， and its mechanism may be related to the activation of VEGF/VEGFR2/PI3K/Akt signaling pathway. This study provides certain scientific basis and reference for the clinical application of JPHGP.

Objecctive

To observe the repair effect of Jianpi Huogu prescription （JPHGP） on vascular injury in experimental alcohol-induced osteonecrosis of femoral head （AONFH）， and to explore its mechanism based on vascular endothelial growth factor （VEGF）/VEGFR2/phosphoinositide 3-kinase （PI3K）/protein kinase B （Akt） signaling pathway.

关键词

Keywords

references

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