基于多重免疫组化技术探讨股骨头坏死愈胶囊治疗激素性股骨头坏死的作用机制

目的:观察股骨头坏死愈胶囊治疗激素性股骨头坏死(steroid-induced osteonecrosis of femoral head, SONFH)的效果,基于多重免疫组化(multiplex immunohistochemistry, mIHC)技术探讨其治疗SONFH的作用机制。方法:将100只SD大鼠随机分为正常对照组、模型组、低剂量药物治疗组、高剂量药物治疗组。将模型组、低剂量药物治疗组、高剂量药物治疗组大鼠采用改良的脂多糖联合甲泼尼龙法建立SONFH模型。造模结束后,低剂量药物治疗组按照0.33 g·kg~(-1)的剂量给予股骨头坏死愈胶囊溶液(将股骨头坏死愈胶囊粉剂溶于水中)灌胃,高剂量药物治疗组按照0.67 g·kg~(-1)的剂量给予股骨头坏死愈胶囊溶液灌胃,正常对照组和模型组给予等量生理盐水灌胃。每日灌胃2次,连续治疗4周。治疗结束后,采用Micro-CT扫描分析大鼠股骨头松质骨微结构,组织切片染色观察大鼠股骨头组织病理学改变,并采用mIHC分析巨噬细胞极化及Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)/髓样分化因子初次应答基因88(myeloid differentiation primary response gene 88,MyD88)/核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路相关蛋白表达。结果:(1)一般结果。模型组1只大鼠于造模后死亡,低剂量药物治疗组和高剂量药物治疗组分别有3只和2只大鼠在治疗过程中死亡。正常对照组大鼠精神状态良好、进食正常、毛发光泽无脱落,模型组、低剂量药物治疗组、高剂量药物治疗组大鼠在造模开始后第3天出现神情不振、进食减少、少量脱毛,1周后精神、进食等逐渐恢复。(2)大鼠股骨头松质骨微结构Micro-CT扫描分析结果。模型组大鼠股骨头松质骨骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数量小于正常对照组(P=0.000,P=0.000,P=0.000),骨小梁分离度大于正常对照组(P=0.000);低剂量药物治疗组大鼠股骨头松质骨骨体积分数、骨小梁厚度与模型组的差异均无统计学意义(P=0.052,P=0.071),骨小梁数量大于模型组(P=0.012),骨小梁离散度小于模型组(P=0.001);高剂量药物治疗组大鼠股骨头松质骨骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数量大于模型组(P=0.001,P=0.011,P=0.000),骨小梁离散度小于模型组(P=0.001),骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数量、骨小梁离散度与低剂量药物治疗组的差异均无统计学意义(P=0.146,P=0.414,P=0.086,P=0.146)。(3)大鼠股骨头组织病理学观察结果。模型组大鼠股骨头空骨陷窝率、骨坏死发生率均高于正常对照组(P=0.000,P=0.000);低剂量药物治疗组大鼠股骨头空骨陷窝率低于模型组(P=0.000),骨坏死发生率与模型组的差异无统计学意义(P=0.054);高剂量药物治疗组大鼠股骨头空骨陷窝率和骨坏死发生率均低于模型组(P=0.000,P=0.000),空骨陷窝率低于低剂量药物Roxadustat临床试验治疗组(P=0.049),骨坏死发生率与低剂量药物治疗组的差异无统计学意义(P=0.556)。(4)巨噬细胞极化mIHC分析结果。模型组大鼠股骨头M1型巨噬细胞、M2型巨噬细胞占比均高于正常对照组(P=0.000,P=0.000);低剂量药物治疗组大鼠股骨头M1型巨噬细胞、M2型巨噬细胞占比与模型组的差异均无统计学意义(P=0.270,P=0.533);高剂量药物治疗组大鼠股骨头M1型巨噬细胞占比低于模型组(P=0.009),与低剂量药物治疗组的差异无统计学意义(P=0.131),M2型巨噬细胞占比高于模型组和低剂量药Pevonedistat体外物治疗组(P=0.006,P=0.038)。(5)TLR4/MyD88/NF-κB信号通路蛋白表达mIHC分析结果。模型组大鼠股骨头TLR4、MyD88、NF-κB p65蛋白相对表达量均高于正常对照组(P=0.000,P=0.000,P=0.000);低剂量药物治疗组大鼠股骨头TLR4、MyD88蛋白相对表达量与模型组的差异Refrigeration均无统计学意义(P=0.268,P=0.280),NF-κB p65蛋白相对表达量低于模型组(P=0.034);高剂量药物治疗组TLR4、MyD88、NF-κB p65蛋白相对表达量均低于模型组和低剂量药物治疗组(TLR4:P=0.002,P=0.040;MyD8:P=0.000,P=0.013;NF-κB p65:P=0.000,P=0.039)。结论:股骨头坏死愈胶囊治疗SONFH,能够显著改善股骨头骨微结构、抑制骨坏死,其作用具有一定的剂量依赖性;其作用机制与调控TLR4/MyD88/NF-κB信号通路及巨噬细胞极化有关。