本發(fā)明屬于人體激素新用途技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及催乳素在治療椎間盤退變過程中的應(yīng)用。
背景技術(shù):
椎間盤退變(intervertebraldiscdegeneration,ivdd)是現(xiàn)代社會(huì)引起人們腰背痛(lowbackpain,lbp)的主要原因之一,并且給人的生理、心理和經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重的負(fù)擔(dān),但是我們對(duì)于ivdd發(fā)生的具體機(jī)制仍不明確,各種非手術(shù)治療的療效也并不顯著,大多數(shù)患者需行髓核摘除手術(shù),而且手術(shù)具有一定的創(chuàng)傷,因此如何有效地防治ivdd已成為骨科領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。
催乳素(prolactin,prl)主要由下丘腦脊髓灰質(zhì)前角分泌,是一種含有199個(gè)氨基酸及三個(gè)二硫鍵的多肽激素,主要作用為促進(jìn)乳腺發(fā)育、刺激并維持泌乳。近年來的研究發(fā)現(xiàn)prl還參與了神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)以及視覺障礙等的調(diào)控。但是目前尚無研究證明prl對(duì)椎間盤退變的作用,本發(fā)明由此而來。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種催乳素的新用途,特別是抑制椎間盤髓核內(nèi)的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡的用途,為預(yù)防和治療椎間盤退變提供了一種新途徑。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
本發(fā)明技術(shù)方案首先通過在大鼠椎間盤局部注射外源性的催乳素(prolactin,prl)來研究prl是否能延緩椎間盤的退變,同時(shí)測(cè)定腫瘤壞死因子-α(tnf-α)和白介素-1β(il-1β)等炎癥因子的表達(dá)與椎間盤治療的關(guān)系,并且通過計(jì)算凋亡的髓核細(xì)胞來明確prl對(duì)髓核細(xì)胞凋亡的作用。
本發(fā)明人通過使用20g針頭對(duì)sd大鼠的第7-8尾椎(co7-8,n=80)和第8-9尾椎(co8-9,n=80)進(jìn)行針扎穿刺來建立椎間盤退變模型(hanetal.spine.2008),并將每只大鼠的co7-8作為注射外源性prl的prl治療組,co8-9作為注射等量(2μl)生理鹽水vehicle組,未做任何操作co9-10作為control組(n=80)。其中prl治療組又隨機(jī)等分為高劑量組(100μg/ml)和低劑量組(10μg/ml)。為了保證局部藥物濃度,從穿刺那天注射開始,每周進(jìn)行一次prl或pbs的注射。于術(shù)后4d,7d,14d,28d每次隨機(jī)抽取10只prl高劑量治療組和10只prl低劑量治療組的大鼠進(jìn)行x-ray和mri檢查,測(cè)量椎間盤高度并分析mri信號(hào)強(qiáng)度。隨后處死并收集標(biāo)本進(jìn)行組織學(xué)檢查,觀察椎間盤的形態(tài)學(xué)變化,以及測(cè)量髓核內(nèi)膠原含量、炎癥因子表達(dá)和凋亡細(xì)胞來分析椎間盤退變程度。采用單因素方差分析對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
本發(fā)明中的prl采用本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備成適用于胃腸道或非胃腸道給藥的藥物制劑,本發(fā)明優(yōu)選將prl通過人工提取或合成的方式制備成粉劑,使用生理鹽水溶解后進(jìn)行局部注射,這樣可以大大減少手術(shù)的創(chuàng)傷。在本發(fā)明中prl藥物組合物的藥物制劑中,根據(jù)不同的制劑形式或制劑規(guī)格,所述藥物制劑中,prl的含量可以為質(zhì)量計(jì)為1~99%,優(yōu)選為10~90%;本發(fā)明所述的藥學(xué)上可接受的載體為組合物中制劑使用的輔料,可采用本領(lǐng)域常規(guī)的輔料,以不和本發(fā)明活性成分發(fā)生反應(yīng)或不影響本發(fā)明藥物的療效為前提,所述制劑的制備方法可采用本領(lǐng)域常規(guī)的制備方法進(jìn)行制備。
本發(fā)明中,組合物的制備方法沒有限制,prl直接做成制劑,或者分別或/和輔料混合后做成制劑,然后按照本領(lǐng)域常規(guī)的方式進(jìn)行包裝,與其它輔料混合制成制劑。本發(fā)明中的藥物組合物的給藥劑量根據(jù)給藥對(duì)象、給藥途徑或藥物的制劑形式不同可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?,但以保證該藥物組合物在哺乳動(dòng)物體內(nèi)能夠達(dá)到有效的血藥濃度為前提。
有益效果:本發(fā)明通過應(yīng)用針扎穿刺來建立大鼠尾椎間盤退變模型,觀察催乳素對(duì)椎間盤退變的治療作用,通過觀察椎間盤退變的各項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)估prl對(duì)于椎間盤退變的治療作用。并且通過測(cè)定炎癥因子tnf-α和il-1β的表達(dá)和凋亡細(xì)胞的數(shù)量來闡明prl延緩椎間盤退變的作用機(jī)制。
本發(fā)明結(jié)果表明,vehicle組與control組相比,椎間盤高度于7d開始出現(xiàn)明顯下降(*p<0.05)。mri檢查相對(duì)于x-ray來說更加敏感,于4d就開始出現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的減弱(*p<0.05),并且隨著時(shí)間差異變得更加明顯。prl治療有效的延緩了椎間盤高度的下降(#p<0.05),并且相比于vehicle組來說,mri信號(hào)強(qiáng)度更強(qiáng)(#p<0.05)。在高劑量治療組作用更明顯,與低劑量組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義($p<0.05)。組織學(xué)染色發(fā)現(xiàn),vehicle組和control組相比,髓核容積變小,髓核細(xì)胞明顯丟失,纖維環(huán)呈現(xiàn)皺褶壓縮,組織學(xué)評(píng)分明顯升高(*p<0.05)。prl治療有效的保證了髓核細(xì)胞的含量,纖維環(huán)較vehicle組來說更加規(guī)則,組織學(xué)評(píng)分明顯下降(#p<0.05)。通過免疫組化染色發(fā)現(xiàn)prl治療組比vehicle組含有更多的ii膠原(#p<0.05),進(jìn)一步證明了prl治療對(duì)椎間盤退變過程中細(xì)胞外基質(zhì)丟失的保護(hù)作用。另外,tnf-α和il-1β的免疫組化結(jié)果證實(shí),prl可以有效的減少椎間盤退變過程中髓核內(nèi)炎癥因子的表達(dá)(#p<0.05)。tunel染色顯示了prl治療組相比于vehicle組,凋亡細(xì)胞明顯減少(#p<0.05)。
因此,髓核內(nèi)炎癥因子表達(dá)的上調(diào)和髓核細(xì)胞凋亡的增加可能是引起椎間盤退變的重要機(jī)制,prl通過下調(diào)炎癥因子減輕炎癥反應(yīng),減少髓核細(xì)胞的凋亡來延緩椎間盤退變,這可能是prl對(duì)椎間盤退變防治作用的重要機(jī)制之一。
該動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)催乳素對(duì)椎間盤退變有一定的防治作用,可使髓核內(nèi)炎癥因子和凋亡細(xì)胞的表達(dá)下降,可作為治療椎間盤退變的一種新手段。
附圖說明
圖1為大鼠尾椎x-ray掃描圖像(a)以及%dhi趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)圖(b)。
圖2為大鼠尾椎mri-t2加權(quán)像掃描圖像(a),以及mri分級(jí)評(píng)分(b)。
圖3為各實(shí)驗(yàn)組大鼠尾椎間盤he染色結(jié)果圖(a),以及組織學(xué)評(píng)分(b)。
圖4為各實(shí)驗(yàn)組大鼠尾椎間盤髓核內(nèi)collagenii免疫組化染色圖(a)以及collagenii深染區(qū)域統(tǒng)計(jì)結(jié)果(b)。
圖5為各實(shí)驗(yàn)組大鼠尾椎間盤髓核內(nèi)tnf-α和il-1β免疫組化染色圖(a)以及陽性細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果(b)。
圖6為各實(shí)驗(yàn)組大鼠尾椎間盤髓核內(nèi)tunel凋亡染色結(jié)果圖(a),以及凋亡指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(b)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
1、實(shí)驗(yàn)材料
1.1試劑及實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1.1.1主要藥品及試劑
催乳素(prolactin,prl),購自sigma,美國;多聚甲醛、pbs、dab顯色劑、蘇木素、伊紅、無水乙醇、蒸餾水、10%水合氯醛購自上海優(yōu)寧維生物技術(shù)有限公司;tunel染色試劑盒購自roche,瑞士;collagenii、tnf-α、il-1β抗體,購自abcam,英國。
1.1.2主要儀器
x-ray和mri檢查機(jī)器(ge,美國)、石蠟切片機(jī)(leica2135,德國)、烤片機(jī)(leica1120,德國)、石蠟包埋機(jī)(bmj-ⅱ,中國,常州)、axiovert40c光學(xué)顯微鏡(zeiss,德國)、手術(shù)器械一套等。
1.2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
健康sd大鼠80只,雄性,體重450±50g,3個(gè)月齡,清潔級(jí),由蘇州大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。喂養(yǎng)條件如下:五只一籠,室溫18~20℃,濕度50~60%,通風(fēng)良好,自由攝食進(jìn)水。
2、實(shí)驗(yàn)方法
2.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組
sd大鼠80只,使用20g針頭對(duì)sd大鼠的第7-8尾椎(co7-8,n=80)和第8-9尾椎(co8-9,n=80)進(jìn)行針扎穿刺來建立椎間盤退變模型。將每只大鼠的co7-8作為注射外源性prl的prl治療組,劑量為2μl,注射針頭為33g,co8-9作為注射等量生理鹽水的vehicle組,既往研究證實(shí)本研究所用的注射prl或pbs的針頭及劑量不會(huì)引起椎間盤退變(mao,etal.spine.2011;elliott,etal.spine.2008.)。未做任何操作co9-10(n=80)作為control組。其中prl治療組又隨機(jī)平分為高劑量組(100μg/ml,n=40)和低劑量組(10μg/ml,n=40)。
2.2大鼠椎間盤退變模型的制備
本發(fā)明采用20g針頭對(duì)80只sd大鼠的第7-8尾椎(co7-8)和第8-9尾椎(co8-9)進(jìn)行針扎穿刺來建立椎間盤退變模型(hanetal.spine.2008)。實(shí)驗(yàn)大鼠用10%水合氯醛3.5ml/kg腹腔內(nèi)注射麻醉,固定大鼠尾部,使用安爾碘消毒3遍后,通過椎體間的活動(dòng)間隙來確定椎間盤位置,使用20g針頭從椎間盤中心位置刺入并穿過,旋轉(zhuǎn)5s再停留30s后拔出。所有操作均保證無菌原則,手術(shù)過后禁食禁水10小時(shí)。
2.3標(biāo)本采集
于術(shù)后4d、7d、14d、28d分別每次隨機(jī)抽取10只prl高劑量治療組和10只prl低劑量治療組的大鼠先行x-ray和mri檢查,然后腹腔注射過量10%水合氯醛。待大鼠死亡,將大鼠尾部從第6-7椎間隙切下,保留中間第7-8、8-9、9-10椎間盤,切除余下尾部,置于4%多聚甲醛固定24h后,再以10%edta脫鈣4周,石蠟包埋,進(jìn)行組織學(xué)檢測(cè)。
2.4實(shí)驗(yàn)動(dòng)物一般情況
各組動(dòng)物均在術(shù)后30~60min內(nèi)蘇醒,可在籠內(nèi)自由活動(dòng),正常進(jìn)食,精神狀態(tài)無明顯變化。無穿刺點(diǎn)無紅腫、滲液等炎性反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過程中無動(dòng)物死亡。
實(shí)施例1影像學(xué)檢測(cè)
所有大鼠在處死前先行x-ray和mri檢查。x-ray檢查:瞄準(zhǔn)儀距大鼠距離:66cm,曝光電流時(shí)間積:63mas,穿透電壓:35kv。mri使用1.5t磁場(chǎng)強(qiáng)度機(jī)器(ge,usa)進(jìn)行檢查獲取t2加權(quán)像圖像:飽和時(shí)間:3000ms,回聲時(shí)間:80ms,視野范圍:200mm×200mm,層面厚度:1.4mm。將所得x-ray圖像使用東軟圖像分析系統(tǒng)來測(cè)量椎間盤高度并計(jì)算椎間盤高度指數(shù)(dhi%)。mri圖像根據(jù)改良型湯普森評(píng)分來評(píng)價(jià)椎間盤退變程度(masuda,etal.spine.2005),共分4級(jí):①1級(jí)為正常;②2級(jí)為信號(hào)輕度減弱,伴有高信號(hào)區(qū)范圍的縮?。虎?級(jí)為信號(hào)中度減弱;④4級(jí)為信號(hào)重度減弱。
x-ray圖像分析:大鼠尾椎穿刺造模后,相較于未做手術(shù)的第9-10椎間盤(control組),注入生理鹽水的第8-9椎間盤(vehicle組)的高度明顯下降,椎間盤高度指數(shù)(%dhi)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(*p<0.05);而注入prl的第7-8椎間盤(prl治療組)較vehicle組椎間盤高度下降明顯延緩(#p<0.05);而且高劑量prl治療組相比于低劑量prl治療組效果更明顯($p<0.05)。見圖1。
mri分析:vehicle組與control組相比,t2加權(quán)像信號(hào)強(qiáng)度明顯降低,湯普森評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(*p<0.05);而用prl治療后,prl治療組的椎體t2加權(quán)像信號(hào)強(qiáng)度較vehicle組明顯增強(qiáng),湯普森評(píng)分降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(#p<0.05),提示prl能減輕穿刺引起的椎間盤退變。見圖2。
組織學(xué)染色
大鼠尾椎經(jīng)10%edta脫鈣后,常規(guī)石蠟包埋。取冠狀位,連續(xù)切片,片厚5μm。分別行he、免疫組化和tunel染色。
實(shí)施例2he染色
he染色的步驟為:
(1)石蠟切片經(jīng)二甲苯(15min×2次)脫蠟后,依次經(jīng)過100%、100%、95%、90%,85%的乙醇至水,每道10min;
(2)蒸餾水沖洗3min,蘇木素溶液染色5min,自來水沖洗2min;
(3)1%鹽酸酒精溶液分化30s,自來水沖洗1min;
(4)10%氨水溶液中反藍(lán)30s,自來水沖洗1min;
(5)l%伊紅溶液復(fù)染5min,自來水沖洗1min;
(6)常規(guī)脫水、透明、封片。
光鏡下,control組的髓核呈橢圓而飽滿,里面含有豐富的脊索細(xì)胞和類軟骨細(xì)胞通過細(xì)胞外基質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)規(guī)則的排列,纖維環(huán)呈現(xiàn)規(guī)則而完整的圓環(huán)狀包裹著髓核。vehicle組和control組相比,髓核容積變小,髓核細(xì)胞明顯丟失,纖維環(huán)呈現(xiàn)皺褶壓縮,組織學(xué)評(píng)分明顯升高(*p<0.05)。prl治療有效的保證了髓核細(xì)胞的含量,纖維環(huán)較vehicle組來說更加規(guī)則,組織學(xué)評(píng)分明顯下降(#p<0.05)。見圖3。
實(shí)施例3免疫組化染色
免疫組化染色的步驟為:
(1)石蠟切片脫蠟和水化后,用pbs(0.01m,ph7.5±0.1)沖洗三次,每次3分鐘。
(2)ph6.0檸檬酸緩沖液高溫高壓修復(fù)。
(3)每張切片加1滴或50ul過氧化酶阻斷溶液,室溫下孵育10min,以阻斷內(nèi)源性過氧化物酶的活性。pbs沖洗三次,每次3min。
(4)除去pbs液,每張切片加1滴或50ul正常非免疫動(dòng)物血清,室溫下孵育10min。
(5)除去血清,所有切片平均分成3組分別加1滴1∶200稀釋的collagenii、tnf-α、il-1β抗體,室溫下孵育60min。
(6)pbs沖洗三次,每次3~5分鐘。除去pbs液,每張切片加1滴或50ul生物素標(biāo)記的第二抗體,室溫下孵育10min。pbs沖洗三次,每次3min。
(7)除去pbs液,每張切片加1滴或50ul鏈霉素抗生物素-過氧化物酶溶液,室溫下孵育10min。pbs沖洗三次,每次3min。
(8)除去pbs液,每張切片加2滴或100ul新鮮配制的dab溶液,顯微鏡下觀察3~10min。
(9)自來水沖洗,蘇木素復(fù)染,pbs沖洗返藍(lán)。
陰性對(duì)照片:用0.01mol/lpbs液代替一抗,其余步驟同上。
結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn):陽性染色為棕色或棕黃色。高倍鏡(10×40)下觀察髓核內(nèi)的染色情況,以無染色為陰性(-),輕度或局部染色為(+),全層重度或強(qiáng)烈染色為(+++),介于兩者之間為(++)。
collagenii染色:control組的ii型膠原染色呈現(xiàn)棕色深染成網(wǎng)狀交織排列在細(xì)胞之間的陽性區(qū)域,而vehicle組的陽性區(qū)域顏色明顯降低,排列較為稀疏散亂,陽性區(qū)域僅為control組的51%(*p<0.05)。prl治療組較vehicle組相比具有更豐富的陽性區(qū)域染色,顏色也較深(#p<0.05)。其中高劑量治療組比低劑量治療組呈現(xiàn)更明顯的治療效果($p<0.05)。見圖4。
tnf-α和il-1β染色:大鼠尾椎穿刺造模使vehicle組的椎間盤髓核內(nèi)陽性炎癥細(xì)胞明顯增高(*p<0.05),而control組幾乎找不到明顯的陽性細(xì)胞。prl注射有效的減少了炎癥細(xì)胞的表達(dá)(#p<0.05),而高劑量治療組比低劑量治療組更有效果($p<0.05)。見圖5。
實(shí)施例4tunel凋亡染色
tunel凋亡染色的步驟為:
(1)石蠟切片脫蠟和水化后,用pbs(0.01m,ph7.5±0.1)沖洗三次,每次3分鐘。
(2)使用蛋白酶k(15μg/ml)修復(fù)15min。pbs沖洗三次,每次3min。
(3)每張切片加1滴或50ul過氧化酶阻斷溶液,室溫下孵育10min,以阻斷內(nèi)源性過氧化物酶的活性。pbs沖洗三次,每次3min。
(4)除去pbs液,每張切片加1滴或50ul的tunel反應(yīng)混合液,室溫下孵育60min。
(5)pbs沖洗三次,每次3~5分鐘。除去pbs液,每張切片加1滴或50ulpod覆蓋液,室溫下孵育30min。pbs沖洗三次,每次3min。
(6)除去pbs液,每張切片加2滴或100ul新鮮配制的dab溶液,顯微鏡下觀察3~10min。
(7)自來水沖洗,蘇木素復(fù)染,pbs沖洗返藍(lán)。
陰性對(duì)照片:用0.01mol/lpbs液代替一抗,其余步驟同上。
結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn):陽性染色為棕色或棕黃色。高倍鏡(10×40)下觀察髓核內(nèi)的染色情況,以無染色為陰性(-),輕度或局部染色為(+),全層重度或強(qiáng)烈染色為(+++),介于兩者之間為(++)。
tunel凋亡染色結(jié)果顯示,control組幾乎找不到被凋亡反應(yīng)物標(biāo)記深染的陽性細(xì)胞,凋亡指數(shù)為5.8±0.7%,而vehicle組可見大量被標(biāo)記深染的陽性細(xì)胞,凋亡指數(shù)高達(dá)43.8±2.9%,與control組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(*p<0.05)。而prl治療有效的減少了髓核內(nèi)凋亡細(xì)胞的表達(dá),其中高劑量治療組凋亡指數(shù)為9.4±1.0%,而低劑量治療組凋亡指數(shù)為17.2±1.1%,與vehicle組相比均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(#p<0.05)。而高劑量治療組比低劑量治療組對(duì)于減少凋亡細(xì)胞更有效($p<0.05)。見圖6。
統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
結(jié)果數(shù)據(jù)采用spss11.0統(tǒng)計(jì)軟件分析,數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(
本實(shí)驗(yàn)通過椎間盤髓核內(nèi)注入外源性的prl干預(yù)大鼠尾椎間盤退變的模型,結(jié)果表明prl治療可有效的減緩椎間盤高度下降及mri信號(hào)強(qiáng)度的減弱,對(duì)于保持椎間盤組織結(jié)構(gòu)的完整性也發(fā)揮著重要的作用,同時(shí)減少髓核內(nèi)ii型膠原的丟失,并且有效的減少髓核內(nèi)炎癥因子和凋亡細(xì)胞表達(dá)。證明prl對(duì)椎間盤退變有一定的治療作用,且高劑量的作用較為明顯。
從以上結(jié)果得出:prl對(duì)椎間盤退變的作用機(jī)制與其抑制炎癥因子誘導(dǎo)的髓核細(xì)胞凋亡有關(guān)。tnf-α和il-1β被認(rèn)為在椎間盤退變過程中起著至關(guān)重要的作用。它們不僅可以誘導(dǎo)基質(zhì)金屬酶的表達(dá)從而引起細(xì)胞外基質(zhì)的丟失,還可以進(jìn)一步增強(qiáng)其他炎癥因子的表達(dá)共同作用于椎間盤退變。tnf-α和il-1β也可以誘導(dǎo)髓核細(xì)胞的凋亡,從而使髓核內(nèi)細(xì)胞數(shù)量減少,失去儲(chǔ)水能力而進(jìn)一步加重椎間盤退變。在本實(shí)驗(yàn)中,prl治療后,大鼠椎間盤髓核內(nèi)的tnf-α和il-1β的表達(dá)明顯下降,而且通過tunel凋亡染色發(fā)現(xiàn)髓核細(xì)胞的凋亡也明顯減少。說明prl對(duì)椎間盤退變的治療作用與降低tnf-α和il-1β的表達(dá)、減少髓核細(xì)胞凋亡有關(guān)。
實(shí)施例5治療椎間盤退變的藥物制劑
pro凍干劑的制備:
取prl、凍干保護(hù)劑(甘露醇和蔗糖的混合物)和氧化還原穩(wěn)定劑(牛血清蛋白、甲硫氨酸、l-精氨酸、組氨酸和環(huán)糊精),按重量比1:25:10的比例,按照常規(guī)方法制成凍干劑。
prl片劑的制備:
取prl、蔗糖和糊精按重量比1:3:1的比例,按常規(guī)方法制成片劑。
prl顆粒劑的制備:
取prl、蔗糖和糊精按重量比1:3:1的比例,按常規(guī)方法制成顆粒。
prl膠囊劑的制備:
取prl、蔗糖和糊精按重量比1:3:1的比例,按常規(guī)方法制成顆粒,按常規(guī)方法灌制膠囊。