文献信息
宁波大学附属李惠利医院完成的研究成果“Integrating metabolomics and network pharmacology to study the mechanism of Er-Xian decoction in improving intervertebral disc degeneration”(整合代谢组学与网络药理学探究二仙汤改善椎间盘退变的作用机制)在《JOURNAL OF ETHNOPHARMACOLOGY》杂志上发表。平生公司的离体CT(VENUS)在论文中提供新西兰大白兔脊椎的图像和定量分析。
本研究的通讯作者为陈斌辉教授,第一作者为王晓博。
文献摘要
民族药理学相关性
椎间盘退变(IDD)是椎间盘(IVD)结构与功能进行性衰退的病理过程,核心表现为细胞外基质过度分解,进而造成蛋白多糖与水分持续流失、椎间盘组分异常,最终引发退变。二仙汤(EXD)作为经典中药复方,具有调和阴阳、补益肝肾、活血化瘀之功效;现有药理研究证实,二仙汤可调控抗氧化与内分泌代谢、维持机体免疫平衡、改善微循环。
研究目的
明确二仙汤干预治疗椎间盘退变的药效作用。
材料与方法
采集二仙汤干预的椎间盘退变模型兔血清,开展代谢组学分析;结合代谢组学与网络药理学数据,预测其作用机制。采用白介素-1β(IL-1β)诱导髓核细胞(NPCs)构建体外椎间盘退变模型,设置二仙汤联合抑制剂干预组别。通过CCK-8实验、酶联免疫吸附试验(ELISA)、流式细胞术、免疫组化、蛋白免疫印迹(Western blot)及免疫荧光染色,探究二仙汤对髓核细胞的保护作用及分子机制。
研究结果
体内实验证实,二仙汤可抑制炎症反应、恢复椎间盘高度、改善兔椎间盘退变。代谢组学联合网络药理学分析显示:二仙汤主要通过调控关键信号通路发挥治疗作用;其活性成分(脱水淫羊藿素、β-谷甾醇、山奈酚、槲皮素、豆甾醇)可与通路核心靶点强效结合。体外验证表明,二仙汤可下调炎症因子水平、抑制髓核细胞凋亡,上调关键蛋白表达。
结论
二仙汤可通过调节髓核细胞代谢与炎症应答,进而延缓椎间盘退变进程。
实验方法
动物模型
本研究选用雌性新西兰大白兔24只,开展二仙汤(EXD)体内药效评价。
实验兔子随机分为四组,每组6只:空白对照组、椎间盘退变模型组(IDD,每日给予生理盐水)、IDD + 二仙汤高剂量组(EXD-H,每日给药7.6 mL/kg)、IDD + 二仙汤低剂量组(EXD-L,每日给药3.8 mL/kg);总计18只兔子用于构建椎间盘退变模型。全程无菌操作:经耳缘静脉注射麻醉兔子;于腹部正中切开10 cm切口,将肠道及腹腔内脏脏器轻柔牵移至右侧,钝性分离腹膜后组织并保护血管;充分暴露L4/5节段椎间盘,使用21G穿刺针平行于终板,向纤维环内刺入5 mm,将针体旋转360°后拔出,该穿刺操作重复3次。
造模穿刺完成后,将肠道与内脏脏器复位至腹腔,对切口逐层缝合、规范包扎。术后连续3日于大腿肌肉注射青霉素,预防切口感染。
Micro-CT分析
采用高分辨率显微CT系统(VENUS® Micro CT,平生医疗科技有限公司)进行离体检测,设置管电压90 kV、管电流50 μA。后续使用Avatar 1.6.3软件(平生医疗科技有限公司)完成三维重建。选取目标椎间隙作为感兴趣区(ROI),开展包括椎间盘高度检测在内的定量分析;以椎间盘高度指数(DHI)作为评价椎间盘高度变化的量化指标。
实验结果
由于髓核(NP)水分流失、纤维环受损,椎间盘整体高度会发生降低,进而导致脊柱稳定性下降。显微CT结果显示:模型组(IDD)椎间盘高度较空白对照组显著降低;经二仙汤(EXD)干预后,该退变特征得到明显逆转(图 1D)。
图 1 二仙汤(EXD)可有效改善兔椎间盘退变(IDD)(D) 显微 CT(Micro‑CT)影像学检测。
实验结论
本研究结合代谢组学分析、网络药理学及多项实验,系统阐明了二仙汤(EXD)干预椎间盘退变(IDD)的治疗作用。研究证实,二仙汤可通过调节髓核细胞的代谢与炎症反应,进而延缓甚至逆转椎间盘退变进程。本研究结果为二仙汤用于临床治疗椎间盘退变提供了理论支撑。
使用设备
Micro CT(型号:VENUS)(平生医疗科技)
影像软件:Avatar(平生医疗科技)