榮筋拈痛方對膝骨關節炎大鼠軟骨組織Beclin1及LC3B表達的影響

李路 王文義 潘丹虹 林晴 付長龍 鄭春松 馬德尊 葉錦霞

【摘 要】目的：觀察榮筋拈痛方對膝骨關節炎大鼠軟骨組織自噬的影響，探討其防治膝骨關節炎的作用機制。方法：將24只SD大鼠按照隨機分層法分為假手術組、模型對照組、榮筋拈痛方組，每組8只。除假手術組外，其他組采用改良Hulth法復制膝骨關節炎模型。給藥12周后，從假手術組和模型對照組中隨機抽取3只大鼠拍攝膝關節MRI，觀察模型是否成功。采集大鼠膝關節組織，HE染色法觀察軟骨組織形態結構，采用Mankin病理評分對關節軟骨進行組織形態學評分；免疫組織化學法觀察軟骨組織酵母自噬相關基因6同源物（Beclin1）及微管相關蛋白Ⅰ輕鏈3B（LC3B）的定位與表達。結果：MRI顯示，假手術組關節間隙正常，關節面平整；模型對照組關節間隙增寬，關節軟骨面不平整、局部缺損，結締組織增生，骨贅形成。榮筋拈痛方組大鼠骨關節炎模型關節軟骨的大體外觀及HE染色均改善明顯，Mankin軟骨評分高于模型對照組，差異有統計學意義（P < 0.01）。榮筋拈痛方組自噬蛋白Beclin1及LC3B表達均呈上升趨勢。結論：榮筋拈痛方可能通過提高自噬相關蛋白Beclin1、LC3B的表達，改善軟骨細胞狀態，延緩關節軟骨退變。

【關鍵詞】 膝骨關節炎；榮筋拈痛方；軟骨組織；自噬；大鼠

Effect of Rongjin Niantong Fang（榮筋拈痛方）on the Expression of Beclin1 and LC3B in Cartilage Tissue of Rats with Knee Osteoarthritis

LI Lu，WANG Wen-yi，PAN Dan-hong，LIN Qing，FU Chang-long，ZHENG Chun-song，MA De-zun，YE Jin-xia

【ABSTRACT】Objective：To observe the effect of Rongjin Niantong Fang（榮筋拈痛方）on autophagy of cartilage tissue in rats with knee osteoarthritis，and explore its mechanism of prevention and treatment of knee osteoarthritis.Methods：Twenty four SD rats were randomly stratified into a sham operation group，a model control group，and a Rongjin Niantong Fang group，with 8 rats in each group.Except the sham operation group，other groups used the improved Hulth method to replicate knee osteoarthritis models.After 12 weeks of administration，3 rats were randomly selected from the sham operation group and the model control group to take MRI images of knee joint and observe whether the model was successful.Collect knee joint tissue from rats，observe the morphology and structure of cartilage tissue using HE staining method，and score the tissue morphology of joint cartilage using Mankin pathological score;immunohistochemical method was used to observe the localization and expression of yeast autophagy related gene 6 homolog（Beclin1）and microtubule associated protein I light chain 3B（LC3B）in cartilage tissue.Results：MRI showed that the joint space in the sham operation group was normal and the joint surface was flat;in the model control group，the joint space widened，the articular cartilage surface was uneven with local defects，and there were connective tissue hyperplasia，and osteophyte formation.The general appearance and HE staining of the articular cartilage in the Rongjin Niantong Formula group of rats with osteoarthritis model improved significantly，and the Mankin cartilage score was higher than the model control group，with a statistically significant difference（P < 0.01）.The expression of autophagy proteins Beclin1 and LC3B in the Rongjin Niantong Fang group showed an upward trend.Conclusion：Rongjin Niantong Fang may improve the state of chondrocytes and delay joint cartilage degeneration by increasing the expression of autophagy related proteins Beclin1 and LC3B.

【Keywords】 knee osteoarthritis;Rongjin Niantong Fang（榮筋拈痛方）;cartilage tissue;autophagy;rats

膝骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是一種關節退行性疾病，其發病特征以膝關節腫痛、關節軟骨進行性退變、軟骨下骨逐漸硬化為主［1］。隨著老齡化進程加速，KOA發病率日益提高，給家庭和社會造成了很大的負擔?，F代研究表明，軟骨細胞自噬與KOA的發生、發展聯系密切［2-3］。前期臨床研究發現，榮筋拈痛方治療KOA療效確

切［4］，體外實驗也發現榮筋拈痛方可調節白細胞介素-1β（IL-1β）誘導的軟骨細胞自噬水平，改善軟骨細胞炎癥狀態［5］。本研究通過觀察榮筋拈痛方對KOA大鼠軟骨組織自噬的影響，探討其防治KOA的作用機制。

1 實驗材料

1.1 動 物 2月齡SPF級雄性SD大鼠24只，體質量（160±20）g，購自杭州醫學院，實驗動物生產許可證號SCXK（浙）2019-0002。飼養環境設施由福建中醫藥大學實驗動物中心提供，實驗動物使用許可證號SYXK（閩）2019-0007。實驗動物的處理方式符合倫理學要求。

1.2 藥 物 榮筋拈痛方（由牛膝、當歸、羌活、獨活、防風、甘草組成，專利號ZL20171028 4659.8）；榮筋拈痛方顆粒（江陰天江藥業有限公

司，批號2006001），藥物質量安全可控［4］。

1.3 試 劑 Beclin1一抗、LC3B一抗（批號bs-1353R、bs-4843R，北京博奧森生物技術有限公司）；二抗SP-9001試劑盒、DAB顯色試劑盒（批號222510112、ZLI-9019，北京中杉金橋生物技術有限公司）；無水乙醇、中性樹膠、二甲苯（批號100092683、10004160、10023418，國藥集團化學試劑有限公司）；異氟烷（批號20092101，瑞沃德生命科技有限公司）；HE染色試劑盒（批號G1003，武漢賽維爾生物科技有限公司）。

1.4 儀 器 生物自動脫水機（型號ZT-14S，湖北省亞光醫用電子技術有限公司）；生物組織自動包埋機（型號TB-718E，湖北泰維醫療科技有限責任公司）；石蠟切片機（型號RM2135，德國萊卡公司）；磁共振儀［型號BioSpec 7，布魯克（北京）科技有限公司］；顯微圖像采集系統（型號DM4000B，德國Leica公司）；多功能真彩色細胞圖象分析管理系統（Image-Pro Plus，美國Media Cybernetics公司）。

2 方 法

2.1 分組與動物模型制作 2月齡SPF級雄性SD大鼠24只，適應性喂養1周，采用隨機分層法分為假手術組、模型對照組和榮筋拈痛方組，每組

8只。術前用體積分數為1.5%的異氟烷進行吸入性麻醉，模型對照組和榮筋拈痛方組采用改良Hulth法完成KOA造模。大鼠膝關節內側入路，切斷內側副韌帶、前交叉韌帶，摘除內側半月板［6］。假手術組僅劃開雙側膝關節處皮膚，開口大小和模型對照組相同，隨即縫合傷口。為預防感染，使用20萬U的青霉素對大鼠進行肌注，并常規消毒

傷口。

2.2 藥物干預 藥物劑量按照人和動物藥物臨床等效劑量換算，榮筋拈痛方組劑量為1.9 g·kg-1·d-1，將榮筋拈痛方顆粒用生理鹽水配制為溶液灌胃。假手術組、模型對照組均予等量質量分數為0.9%的生理鹽水，按1 mL·（100 g）-1·d-1灌胃，持續12周。

2.3 大鼠膝關節MRI掃描 藥物干預結束后，隨機抽取假手術組、模型對照組大鼠各3只，拍攝膝關節MRI，觀察KOA進展情況。采用異氟烷吸入性麻醉裝置對大鼠進行持續麻醉，實時監測大鼠生命體征直至掃描完成。將大鼠仰臥位固定于檢查板，膝伸直輔以軟墊固定，環形表面線圈固定于關節正上方，線圈中心正對脛骨平臺，采用冠狀位和矢狀面T2WI序列進行成像。T2WI序列采用TurboRARE序列，參數如下：TR = 4554.863 ms，

TE = 35.0 ms，層厚0.4 mm，矩陣320×320，FOV 30 mm×20 mm，掃面層數13層，平均次數

4次，掃描時間9 min 43 s 22 ms。

2.4 動物取材 各組大鼠術前用體積分數為1.5%的異氟烷吸入性麻醉成功后，取大鼠右側膝關節股骨髁及脛骨平臺以質量分數為4%的多聚甲醛固定48 h，再進行常規脫鈣、脫水、透明，最后使用石蠟進行包埋，5 μm切片備染，進行蘇木精-伊紅染色（HE染色）和免疫組化檢測。

2.5 指標檢測

2.5.1 大體觀察 各組動物處死后，取右側股骨髁以及脛骨平臺，對軟骨面進行肉眼觀察。

2.5.2 HE染色觀察軟骨組織形態并進行Mankin評分 組織切片進行HE染色，使用光鏡觀察軟骨組織變化，并采集圖片。每組隨機選6張組織切片，對各組組織切片的形態進行Mankin評分［7］。

2.5.3 免疫組化觀察關節軟骨組織自噬蛋白Beclin1和LC3B的定位與表達 將各組石蠟包埋塊切片、脫蠟、脫水，用質量分數為3%的H2O2孵育5 min；使用微波加熱，進行抗原修復，使用山羊血清封閉液室溫封閉。孵育一抗、二抗：在切片上滴加一抗，4 ℃過夜，滴加二抗（IgG），37 ℃

孵育20 min。DAB顯色，蘇木素復染1 min。乙醇梯度脫水、使用二甲苯進行透明［3］，最后使用中性樹膠完成封片，200倍鏡下隨機選取5個視野，采用多功能真彩色細胞圖像分析管理系統，分析所獲取的圖片并得出陽性細胞數百分率。每組隨機選6只大鼠參與統計。陽性細胞數分級0～ < 1% =

0級、1%～10% = 1級、11%～ 50% = 2級、51%～ 80% = 3級、81%～ 100% = 4級。

2.6 統計學方法 采用SPSS 20.0軟件進行統計分析。計量資料以表示，組間比較采用ANOVA方差分析。以P < 0.05為差異有統計學意義。

3 結 果

3.1 各組大鼠一般情況 假手術組大鼠狀態良好，模型對照組、榮筋拈痛方組大鼠術后1周出現自主活動減少、活動受限等現象，1周左右活動逐漸恢復正常，且榮筋拈痛方組大鼠表現優于模型對照組。實驗結束后，假手術組大鼠膝關節外觀形態正常，髕骨及髕韌帶形態正常。模型對照組膝關節腫大較明顯，側面可見瘢痕增生組織形成。給予榮筋拈痛方后膝關節腫脹度減輕，骨贅增生明顯減少。見

圖1。

3.2 各組大鼠膝關節MRI觀察 假手術組可見關節間隙正常，內外側半月板結構完整，股骨髁和脛骨平臺關節面平整。模型對照組關節間隙增寬，內側半月板缺如，關節軟骨面不平整、軟骨層變薄、局部缺損，結締組織增生，形成明顯骨贅，關節腫脹、積液明顯，模型制作成功。見圖2。

3.3 各組大鼠膝關節組織形態學觀察 各組股骨髁軟骨組織的HE染色顯示：假手術組關節軟骨表面相對光滑完整，層次分明，結構完整；軟骨細胞分布均勻，大小適中，無雙核現象出現，潮線清晰可見。模型對照組關節軟骨表面出現缺損，層次紊亂，結構破壞；軟骨細胞形態異常，變小，分布紊亂，較多雙核現象；潮線不清晰，扭曲或中斷；呈現典型骨關節炎性改變。給予榮筋拈痛方后大鼠關節軟骨退變程度明顯好轉，軟骨表面較為光滑完整，層次有所改善，軟骨細胞形態稍有異常，細胞變大，分布較均一，少量雙核現象；潮線略不清晰。見圖3。

3.4 各組大鼠膝關節軟骨Mankin評分比較 與假手術組比較，模型對照組膝關節軟骨Mankin評分顯著增加，差異有統計學意義（P < 0.01）；榮筋拈痛方組雖Mankin評分增加，但差異無統計學意義（P ﹥ 0.05）。與模型對照組比較，榮筋拈痛方組Mankin評分降低，差異有統計學意義

（P < 0.01）。見表1。

表1 各組大鼠膝關節軟骨Mankin評分比較? ?（分，）

組別 動物數/只 Mankin評分

假手術組 6 ? ? ? ? 1.00±0.63

模型對照組 6 ? ? ? ? 9.67±1.031）

榮筋拈痛方組 6 ? ? ? ? 2.00±0.892）

注 與假手術組比較，1）P < 0.01；與模型對照組比較，2）P < 0.01。

3.5 各組大鼠膝關節軟骨組織蛋白表達比較 光鏡顯微鏡下，細胞核和細胞質及基質棕黃色或棕褐色為陽性，藍染為陰性。與假手術組比較，模型對照組和榮筋拈痛方組軟骨組織中Beclin1和LC3B陽性率明顯降低（P < 0.01）；與模型對照組比較，榮筋拈痛方組Beclin1和LC3B陽性率有不同程度的提高（P < 0.01）。見表2，圖4、圖5。

表2 各組大鼠膝關節軟骨組織蛋白表達差異比較

（%，）

組別 動物數/只 Beclin1陽性率 LC3B陽性率

假手術組 6 ? 45.67±2.52 ? 40.67±3.51

模型對照組 6 ? ? 8.67±2.521） ? ? 7.33±0.581）

榮筋拈痛方組 6 ? 20.33±6.662） ? 24.33±2.082）

注 與假手術組比較，1）P < 0.01；與模型對照組比較，2）P < 0.01。

4 討 論

KOA是骨傷科臨床常見退行性疾病，多發于中老年人，屬中醫學“痹證”“痿證”范疇。課題組從中醫學“筋骨”理論出發，提出KOA病機為“本痿標痹”，主張補肝腎、益氣血以治痿，祛風濕、止痹痛以治痹［8］，國醫大師陳可冀院士基于中醫“肝主筋、腎主骨”理論和對《清宮配方集成》中骨關節炎（osteoarthritis，OA）治療方藥數據挖掘基礎上審定組方而成榮筋拈痛方，治療OA具有較好的療效。榮筋拈痛方由牛膝、當歸、獨活、羌活、防風和甘草組方。牛膝苦、甘、酸、平，歸肝腎經。重用牛膝以補肝腎而壯筋骨，且牛膝能活血以通利肢節筋脈，為君藥。臣以當歸養血和血，以榮筋骨血脈。牛膝、當歸，君臣相伍，補肝腎，壯筋骨，又兼活血，寓治風先治血，血行風自滅之意。獨活善治伏風，除久痹，且性擅下行；羌活祛風濕，利關節，止痛；防風祛風勝濕止痛。三藥相配，除一身之痹痛，以達祛風濕、止痹痛之效，為佐藥。甘草善治四肢拘攣，緩急止痛，更調和諸藥，為使藥。諸藥配合，具有補肝腎、強筋骨、祛風濕和止痹痛之效，長期應用于痹證日久、肝腎兩虛之OA的臨床治療，療效確切。前期研究證實，榮筋拈痛方能有效緩解患者的癥狀及體征，延緩KOA的進展［4］，具有抑制炎癥、抑制分解代謝、促進合成代謝的功效；同時，能調節軟骨細胞自噬水平，減輕軟骨細胞炎癥［4］。本研究進一步探討其在動物水平的作用。

本課題組前期研究發現，改良Hulth法建立的大鼠OA模型有以下優勢：僅切斷大鼠前交叉韌帶，操作比較簡單、創傷較小，可保持一定的膝關節穩定性，有利于成功復制動物模型［9］。本研究結果顯示，與假手術組比較，模型對照組關節間隙明顯增寬，關節軟骨面不平整、局部缺損，伴有骨贅增生，表明改良Hulth法建立的大鼠OA模型比較成功。榮筋拈痛方干預后，與模型對照組比較，膝關節腫脹度減輕，骨贅增生明顯減少，HE染色也發現軟骨表面較為光滑完整，軟骨層次優于模型對照組，軟骨細胞形態異常也有好轉，明顯減輕了軟骨結構損傷，延緩了膝骨關節軟骨退變。

自噬是一種維持真核細胞分解代謝穩態的重要途徑［10］，是細胞進行“自我吞噬”的過程，在應激條件下，細胞器、大分子被吞噬直至分解，參與體內循環，維持細胞穩態。Beclin1是在自噬中起正調控作用的酵母Atg6同源物［11］，是自噬的關鍵調控因子，負責自噬體的成核，參與溶酶體的融合和降解，它的表達上調是自噬過程激活的重要標

志［12］。LC3B是自噬體標志性基因LC3的亞型之一，其含量隨自噬泡的增加而增加，可作為自噬診斷指標［13］。Beclin1和LC3B的表達增加表明軟骨細胞自噬能力增強。本實驗免疫組化結果顯示，模型對照組軟骨組織中Beclin1和LC3B表達明顯降低，說明KOA模型中自噬功能降低；而給予榮筋拈痛方后軟骨組織中Beclin1和LC3B表達明顯增高，表明提高了軟骨細胞的自噬功能，減輕了軟骨組織損傷。

綜上所述，榮筋拈痛方可改善KOA大鼠軟骨結構，延緩病理進程，提高自噬相關蛋白表達水平。KOA發生、發展過程中伴隨著自噬的動態變化，本研究未能將榮筋拈痛方在KOA不同階段對軟骨細胞自噬水平的影響進行闡明，探討其通過何種機制對軟骨自噬產生影響?？蛇M一步（下轉第11頁）

（上接第5頁）進行病毒載體等實驗，研究榮筋拈痛方對KOA的作用機制，有利于揭示KOA的發病機制，確立治療的關鍵靶點，為其臨床診斷與治療提供參考。

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收稿日期：2023-01-19；修回日期：2023-02-27