芒果苷通过调控Wnt/β-catenin信号通路对大鼠髋部骨折愈合的作用

doi:10.13481/j.1671-587X.20240409

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨芒果苷（MGF）通过调控Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）信号通路对大鼠髋部骨折愈合的作用，阐明其相关作用机制。方法建立SD大鼠髋部骨折模型，造模成功后将大鼠分为模型组、MGF组和MGF+XAV-939（Wnt/β-catenin信号通路抑制剂）组，另设假手术组，每组15只。术后第1天各组大鼠按分组方法给予MGF或XAV-939干预，每2 d给药1次，共14次。采用Lane-Sandhu X射线评分法评估术后第2和4周各组大鼠骨折愈合情况，显微CT（Micro CT）检测各组大鼠骨显微结构参数骨体积（BV）、骨小梁数量（Tb.N）、骨体积分数（BV/TV）和骨小梁厚度（Tb.Th），HE染色观察各组大鼠骨痂组织形态表现，酶联免疫吸附试验（ELISA）法检测各组大鼠血清中成骨标志物骨碱性磷酸酶（BALP）和Ⅰ型前胶原N端前肽（PINP）及破骨标志物抗酒石酸酸性磷酸酶5b（TRACP-5b）和Ⅰ型胶原羧基末端肽（CTX）水平，Western blotting法检测各组大鼠骨痂组织中β-catenin、Runt相关转录因子2（Runx2）和骨形态发生蛋白2（BMP-2）蛋白表达水平。结果与假手术组比较，模型组大鼠骨折后第2和4周骨折线清晰，骨折部位存在较多纤维组织，未发现骨性骨痂，Lane-Sandhu X射线评分及骨显微结构参数BV、Tb.N、BV/TV和Tb.Th均降低（P<0.05），血清中BALP水平降低（P<0.05），PINP、TRACP-5b和CTX水平升高（P<0.05），骨痂组织中β-catenin、Runx2和BMP-2蛋白表达水平降低（P<0.05）。与模型组比较，MGF组大鼠骨折后第2周新生骨痂明显增多，第4周骨折线基本消失，骨折愈合较快，骨折部位大量纤维组织被骨组织替代，骨性骨痂量明显增多，Lane-Sandhu X射线评分及骨显微结构参数BV、Tb.N、BV/TV和Tb.Th均升高（P<0.05），血清中BALP水平升高（P<0.05），PINP、TRACP-5b和CTX水平降低（P<0.05），骨痂组织中 β-catenin、 Runx2 和 BMP-2 蛋白表达水平升高（P<0.05）。与 MGF组比较，MGF+XAV-939组大鼠骨折后第2和4周骨折部位仅有少量新生骨痂，髓腔未形成，Lane-Sandhu X射线评分及骨显微结构参数BV、Tb.N、BV/TV和Tb.Th均降低（P<0.05），血清中BALP水平降低（P<0.05），PINP、TRACP-5b和CTX水平升高（P<0.05），骨痂组织中β-catenin、Runx2和BMP-2蛋白表达水平降低（P<0.05）。结论 MGF可促进大鼠髋部骨折愈合，其作用机制可能与激活Wnt/β-catenin信号通路有关。

关键词: 芒果苷, 髋部骨折, 愈合, XAV-939, Wnt/β-连环蛋白信号通路

Abstract:

Objective To discuss the effect of mangiferin （MGF） on the healing of hip fracture in the rats by regulating the Wnt/β-catenin signaling pathway， and to clarify the mechanism. Methods The hip fracture model in the SD rats was established. After successful modeling， the rats were divided into model group， MGF group， and MGF+XAV-939 （Wnt/β-catenin signaling pathway inhibitor） group， and sham operation group was set up， and there were 15 rats in each group. From the first day after surgery， the rats in each group received MGF or XAV-939 interventions every two days， totally for 14 times. Lane-Sandhu X-ray scoring method was used to detect the fracture healing in the second and fourth weeks after surgery； micro CT was used to detect the microstructural parameters of the bone， such as bone volume （BV）， number of bone trabeculae （Tb.N）， bone volume fraction （BV/TV）， and bone trabecular thickness （Tb.Th）； HE staining was used to observe the morphology of callus tissue of the rats in various groups； enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA） was used to detect the levels of osteogenic markers bone alkaline phosphatase （BALP） and type Ⅰ procollagen N-terminal propeptide （PINP） and bone resorption markers tartrate resistant acid phosphatase-5b （TRACP-5b） and Carboxy-terminal terminalpeptide of type Ⅰ collagen （CTX） in serum of the rats in various groups；Western blotting method was used to detect the expression levels of β-catenin， Runt-associated transcription factor 2 （Runx2）， and bone morphogenetic protein-2 （BMP-2） in callus tissue of the rats in various groups. Results Compared with sham operation group， the rats in model group showed distinct fracture lines， an abundance of fibrous tissue at the fracture site， and no bony callus at the 2nd and 4th weeks after fracture， the Lane-Sandhu X-ray scores and microstructural parameters BV， Tb.N， BV/TV， and Tb.Th of the rats in model group were decreased （P<0.05），the serum level of BALP was decreased （P<0.05）， while the levels of PINP， TRACP-5b， and CTX were increased （P<0.05），and the expression levels of β-catenin， Runx2， and BMP-2 proteins in callus tissue were decreased （P<0.05）. Compared with model group， the rats in MGF group showed significantly increased new bone callus at 2nd weeks after fracture， almost no visible fracture line at the 4th weeks， faster fracture healing， and replacement of fibrous tissue by bone tissue at the fracture site， the Lane-Sandhu X-ray scores and microstructural parameters BV， Tb.N， BV/TV， and Tb.Th of the rats in MGF group were increased （P<0.05）， the serum level of BALP was increased （P<0.05）， the levels of PINP， TRACP-5b， and CTX were decreased （P<0.05），and the expression levels of β-catenin， Runx2， and BMP-2 proteins in callus tissue were increased （P<0.05）. Compared with MGF group， the rats in MGF+XAV-939 group showed only a small amount of new bone callus at the fracture site at 2nd and 4th weeks after fracture， with no formation of the marrow cavity， and the Lane-Sandhu X-ray scores and microstructural parameters BV， Tb.N， BV/TV， and Tb.Th of the rats in MGF+XAV-939 group were decreased （P<0.05）， the serum level of BALP was decreased （P<0.05）， the levels of PINP， TRACP-5b， and CTX were increased （P<0.05），and the expression levels of β-catenin， Runx2， and BMP-2 proteins in callus tissue were decreased （P<0.05）. Conclusion MGF can promote the healing of hip fracture in the rats， and its mechanism may be related to activation of Wnt/β-catenin signaling pathway.

Key words: Mangiferin, Hip fracture, Healing, XAV-939, Wnt/β-catenin signaling pathway

中图分类号:

R285.5

李东方,李浩亮,李光辉,李扬. 芒果苷通过调控Wnt/β-catenin信号通路对大鼠髋部骨折愈合的作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2024, 50(4): 956-962.

Dongfang LI,Haoliang LI,Guanghui LI,Yang LI. Effect of mangiferin on hip fracture healing in rats by regulating Wnt/β-catenin signaling pathway[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2024, 50(4): 956-962.

图/表 5

表1

表2

图1

表3

图2

参考文献 20

1	史婧，靳激扬，芮云峰，等. 影像学指标评估老年髋关节脆性骨折风险进展［J］. 中国医学影像技术， 2018， 34（11）： 1740-1743.
2	杜靓，蔡迅梓，陈钢，等. 髋关节骨折急诊术后切口感染危险因素［J］. 中华医院感染学杂志， 2021， 31（5）： 691-694.
3	朱小兵，张喜洋，吴论，等. 老年患者髋关节骨折术后新发肺部并发症的危险因素分析［J］. 重庆医学， 2020， 49（1）： 71-74.
4	刘旭，谭丹妮，向琴，等. 芒果苷对MKR小鼠肥胖症合并2型糖尿病的作用［J］. 中国药理学通报， 2022， 38（11）： 1639-1646.
5	楚策，赵燕燕，周程艳. 芒果苷对大鼠酒精性肝炎的保护作用研究［J］. 天然产物研究与开发， 2018， 30（5）： 753-760.
6	CHEN L L， LI S T， ZHU J Y， et al. Mangiferin prevents myocardial infarction-induced apoptosis and heart failure in mice by activating the Sirt1/FoxO3a pathway［J］. J Cell Mol Med， 2021， 25（6）： 2944-2955.
7	HE J W， WANG X W， ZHAO D C， et al. Mangiferin promotes osteogenic differentiation and alleviates osteoporosis in the ovariectomized mouse via the AXL/ERK5 pathway［J］. Front Pharmacol， 2022， 13： 1028932.
8	王海斌，石利涛. 骨髓间充质干细胞对老年大鼠髋部骨折后急性肺损伤的保护作用及机制［J］. 中国老年学杂志， 2019， 39（11）： 2756-2760.
9	GIGANTI M G， TRESOLDI I， MASUELLI L， et al. Fracture healing： from basic science to role of nutrition［J］. Front Biosci， 2014， 19（7）： 1162-1175.
10	PANTELI M， VUN J S H， POUNTOS I， et al. Biological and molecular profile of fracture non-union tissue： a systematic review and an update on current insights［J］. J Cell Mol Med， 2022， 26（3）： 601-623.
11	WANG T， ZHANG X P， BIKLE D D. Osteogenic differentiation of periosteal cells during fracture healing［J］. J Cell Physiol， 2017， 232（5）： 913-921.
12	EL-SAYYAD S M， SOUBH A A， AWAD A S， et al. Mangiferin protects against
13	徐伟，盛珺，刘达，等. 腰椎退变患者骨转换标志物与骨密度及脆性骨折风险的相关性［J］. 解放军医学杂志， 2020， 45（2）： 187-191.
14	龚杰，罗君. 唑来膦酸与阿仑膦酸钠治疗骨质疏松性髋部骨折的临床疗效对比［J］. 中国骨质疏松杂志， 2020， 26（8）： 1189-1192.
15	MAUNTEL T C， MARSHALL S W， HACKNEY A C， et al. Trunk and lower extremity movement patterns， stress fracture risk factors， and biomarkers of bone turnover in military trainees［J］. J Athl Train， 2020， 55（7）： 724-732.
16	ABUOHASHISH H M， AHMED M M， AL-REJAIE S S， et al. The antidepressant bupropion exerts alleviating properties in an ovariectomized osteoporotic rat model［J］. Acta Pharmacol Sin， 2015， 36（2）： 209-220.
17	蔡鑫，唐芳，马武开，等. 基于Wnt/β-catenin信号通路的中医药调控骨代谢研究进展［J］. 中国老年学杂志， 2020， 40（5）： 1082-1087.
18	SHANG X B， BÖKER K O， TAHERI S， et al. The interaction between microRNAs and the Wnt/β-catenin signaling pathway in osteoarthritis［J］. Int J Mol Sci， 2021， 22（18）： 9887.
19	訾慧，郑洪新，蒋宁，等. 淫羊藿素通过BMP/Runx2/Osx信号通路促进大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化研究［J］. 中华中医药学刊， 2020， 38（7）： 212-215， 270.
20	MATSUBARA T， KIDA K， YAMAGUCHI A， et al. BMP2 regulates Osterix through Msx2 and Runx2 during osteoblast differentiation［J］. J Biol Chem， 2008， 283（43）： 29119-29125.

Group	Lane-Sandhu X-ray score
Group	（week） 2	4
Sham operation	12.00±0.00	12.00±0.00
Model	0.67±0.58^*	4.67±1.15^*
MGF	4.33±1.15^△	10.00±1.00^△
MGF+XAV-939	1.67±0.58^#	5.33±1.15^#

Group	BV（V/mm3）	BV/TV（η/%）	Tb.N（mm^-1）	Tb.Th（l/mm）
Sham operation	57.96±2.63	10.62±0.89	2.31±0.20	0.34±0.03
Model	33.10±2.94^*	3.87±0.20^*	1.50±0.14^*	0.20±0.02^*
MGF	55.67±2.54^△	9.10±0.29^△	2.23±0.13^△	0.34±0.02^△
MGF+XAV-939	38.23±1.93^#	3.79±0.35^#	1.69±0.17^#	0.21±0.01^#

Group	BALP [ρ_B /（μg·L^-1）]	PINP [ρ_B /（ng·L^-1）]	TRACP-5b [ρ_B /（ng·L^-1）]	CTX [ρ_B /（μg·L^-1）]
Sham operation	44.61±2.80	1 740.60±85.65	139.76±7.88	36.93±1.98
Model	26.04±1.93^*	2 722.22±140.93^*	227.20±13.47^*	63.43±2.42^*
MGF	43.83±2.39^△	1 877.23±137.64^△	144.98±11.49^△	36.32±2.04^△
MGF+XAV-939	27.57±1.57^#	2 667.26±119.06^#	233.07±9.20^#	60.09±1.50^#

[1]	张庆宇,夏德庚,徐庭瑞,矫君君,张天翼,赵竹兰,仲杨,张莉,马宁. 可注射型富血小板纤维蛋白在口腔疾病治疗中应用的研究进展[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(3): 832-838.
[2]	邹天琪,柏林,张铮旭,李贺,王春梅,孙靖辉,陈建光,陈曦,张成义. 毛樱桃总黄酮对小鼠皮肤增生性瘢痕的抑制作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 265-274.
[3]	刘晶, 王景, 葛静, 冯艳萍, 房桂英, 王旭, 杨艳红, 李林. 宫颈癌HeLa细胞外泌体对细胞迁移和侵袭的影响及其Wnt/β-catenin信号通路机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(04): 798-803.
[4]	潘永生, 邝融, 孙铎, 毛天娇, 姜可新, 李江. 美学区切牙拔牙创大鼠模型的建立和改良微创拔牙手术的效果评价[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(03): 504-508.
[5]	董卓, 李嘉乐, 陈肖逸, 王蕊, 衣峻萱, 魏新锋, 金顺子. NRP1基因敲除对放射性肺纤维化进程的影响及其作用机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(01): 26-34.
[6]	费倩怡, 刘书会, 朱振威, 邹永巍, 郑明, 刘春丽, 刘志辉. 转染leptin的胎盘间充质干细胞对放射损伤复合创伤愈合的促进作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2016, 42(06): 1066-1070.
[7]	. 重组人粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子对兔牙龈创伤愈合的促进作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2014, 40(06): 1206-1209.
[8]	姜成毅，王超，郭新元，姜葳，王权. 术后早期进食对兔胃肠吻合口瘘的形成及愈合时间的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2014, 40(03): 559-563.
[9]	梁乃银，邹永巍，张红玲. 云南白药和碘仿在大鼠腭裂手术中的应用及效果比较[J]. 吉林大学学报(医学版), 2013, 39(5): 893-897.
[10]	罗云纲，曲露露，李美华　. 骨形态发生蛋白与血小板衍生性生长因子在骨形成中协同作用的研究进展[J]. 吉林大学学报(医学版), 2013, 39(5): 1085-1088.
[11]	王伟,施恒亮,付春玲,曹让娟,朱筱娟. 慢病毒介导的酸性成纤维细胞生长因子基因在乳腺癌细胞MCF-7中的表达及其意义[J]. J4, 2012, 38(1): 46-49.
[12]	李丹\|王刚\|谷贵山\|王铁军\|孙大辉. 髓内钉与钢板治疗肱骨干骨折患者的疗效及安全性比较[J]. J4, 2011, 37(2): 343-344.
[13]	孟培松，刘馥菲，毕良佳，胡成己，王娜. 芦荟膏对大鼠拔牙创愈合的促进作用[J]. J4, 2008, 34(6): 998-1000.
[14]	刘青，郭蔚莹，刘克辉，谢晓娜，王丽颖. 重组人酸性成纤维细胞生长因子对糖尿病大鼠难愈性皮肤溃疡的促愈合作用[J]. J4, 2007, 33(1): 61-63.