Method Article
本文为制备古树康颗粒的工作溶液和用于体外实验的含有血清的GSK颗粒提供了详细的方案。该协议可应用于草药的药理学研究以及体内和体外实验的处方。
中草药在治疗许多疾病(如绝经后骨质疏松症)方面起着替代作用。古树康(GSK)颗粒,在中国销售的处方,在治疗POP具有骨保护作用。在给药到身体之前,通常需要一个标准的制备程序,其目的是促进从生草药中释放活性成分,增强药理作用以及治疗效果。本研究提出了在体内和体外实验测定中使用葛兰素素梅粒的详细方案。作者首先提供了一个详细的协议,以计算动物适合剂量的颗粒进行体内调查:称重,溶解,储存和给药。其次,本文介绍了微CT扫描和骨骼参数测量方案。评估了样品制备、运行微CT机的规程和骨参数的定量。第三,制备含血清的GSK颗粒,提取含药物血清进行体外骨细胞生成和骨细胞生成。葛兰素史克颗粒连续三天每天对大鼠进行两次胃内施用。然后收集血液,离心,灭活,并过滤。最后,对血清进行稀释,用于实施骨细胞生成和骨细胞生成。此处描述的协议可被视为草药处方药(如颗粒)的药理学研究的参考。
中医是治疗骨质疏松症的重要补充和替代方法之一。水净化是公式3的基本和最常用的形式。然而,缺点也存在:味道不好,运输不便,保质期短,协议不一致,限制了使用以及治疗效果。为了避免上述缺点,以及追求更好的效果,颗粒被开发,并已被广泛应用4。虽然许多研究已经探索了一个或多个有效成分的药理机制从颗粒5,6,7,确切的机制和潜在的药理过程仍然是难以识别。这是因为一个颗粒中过多的有效成分可能同时产生类似或相反的效果4。因此,开发一个标准方案,在输送到人体之前制备颗粒,不仅对治疗效果有很大的影响,而且对体内和体外检测也是必需的。
此外,在临床颗粒的疗效难以确认和准确识别使用体外或体外研究,这带来了挑战,因为药理机制过于复杂。为了解决这个问题,Tashino于20世纪80年代首次提出制备含药物血清。从那时起,许多研究人员将含药物血清应用于草药,包括颗粒9,10,11。目前,选择含药物血清进行体外调查被认为是一种与生理条件密切相关的策略。
根据中医理论,在临床实践的基础上,研制出用于治疗绝经后骨质疏松症(POP)的古树康(GSK)颗粒。葛兰素史克颗粒可防止体内卵泡(OVX)小鼠的骨质流失,抑制骨细胞骨吸收,刺激成骨骨形成4。因此,Li等人12日发现,GSK颗粒通过增强钙受体的活性来刺激骨骼形成,对OVX小鼠具有骨保护作用。为了确认GSK颗粒的骨保护作用和药理作用,作者在这里提供了一个详细的程序,用于制备工作溶液和含有药物(GSK颗粒)的血清。此外,本文还介绍了GSK颗粒在OVX诱导的骨化小鼠模型和GSK含颗粒血清中的应用,用于体外骨细胞形成/骨细胞发生。
GSK颗粒由几种草药13、14组成,很容易完全溶解在盐水中。因此,盐水作为车辆。沙姆操作小鼠(Sham)和OVX小鼠施用的盐水量与颗粒施用小鼠相同。根据Meeh-Rubner方程15计算了小鼠的葛兰素史克颗粒的等效剂量。该方程不仅具有获得安全剂量的优点,而且保证了药理作用15。葛兰素史克颗粒的三种剂量如下: (1) GSKL: OVX = 低剂量葛兰素史克颗粒, 2 g/kg/天.(2) GSKM:OVX = 中剂量葛兰素史克颗粒,4 克/千克/天。(3) GSKH:OVX = 高剂量葛兰素史克颗粒,8克/千克/天。GSKL、GSKM和GSKH组的小鼠是胃内管理的葛兰素史克颗粒。碳酸钙(600毫克/片)与维生素D3(125国际单位/片剂),例如,在成熟和上市的产品(例如,钙酸盐[CAL])用于治疗和预防骨质疏松症,被用作积极的控制。
所有实验程序均经上海中医药大学动物护理与使用委员会(SZY201604005)批准。
1. 葛兰素史克工作解决方案的准备和管理
2. 微型CT扫描
3. 用于体外实验的血清制备
微CT扫描结果表明,与盐水对照小鼠相比,OVX小鼠骨质流失显著(图1A)。葛兰素史克颗粒的介入(90天)大大提高了BMD,特别是在GSKM组(图1B)。骨骼结构参数(如 BMD、BV/TV、Tb.N 和Tb.Th)进行了量化。GSK颗粒处理导致BMD、BV/TV、Tb.N和Tb.Th增加,但Tb.Sp(图1C)减少。
与对照小鼠相比,抗酸磷酸酶(TRAP)染色表明OVX小鼠的成骨细胞数量增加(图2A)。与OVX组相比,GSK颗粒处理减少了TRAP阳性成骨细胞。通过计算TRAP阳性面积与骨骼表面(OCs/BS)的比例,证实了这些发现。以及骨细胞数与骨面积(OC/mm2)的比率。这些定量结果显示,与OVX组相比,葛兰素史克组的成骨细胞数量显著减少(图2B,C)。
葛兰素史克含颗粒的血清被施用至4~6周大小鼠的骨髓巨噬细胞(BMMs),以产生成骨细胞,并通过TRAP染色分析成骨细胞的数量。结果表明,与对照组相比,GSK含颗粒血清减少了葛兰素史克组中TRAP阳性成骨细胞的数量(图3A,B)。
碱性磷酸酶(ALP)染色表明,GSK颗粒药物血清对C57BL/6小鼠的MSCs对骨细胞生成产生刺激作用。ALP染色表明,与对照组相比,葛兰素史克颗粒化血清的三组均增加了ALP(图4A,B)的活性。
图 1:GSK 颗粒可防止 OVX 诱导小鼠的骨质流失。(A) 小鼠用葛兰素史克颗粒处理3个月,并收获左滴率进行微CT分析。展示了左骨骨的代表性三维(3D)重建图像。测量和量化了刻度杆 = 0.5 mm . (B) 骨矿物密度 (BMD)。(C) 左骨质的骨骼参数,如骨骼数 (Tb.N)、总体积的骨量 (BV/TV)、骨骼厚度 (Tb.Th) 和骨骼分离 (Tb.Sp),与所有组中的骨骼结构相关显示。将 GSKL、GSKM 和 GSKH 组与控制(Con;sham_ 盐水)和 OVX 组(n = 6, =P < 0.05, 与控制进行比较; =P < 0.05, 与 OVX)。CAL:含有维生素D3的碳酸钙。请点击此处查看此图的较大版本。
图2:GSK颗粒抑制OVX小鼠的成骨细胞数量。(A) 在葛兰素史克治疗的小鼠收获后,对腰椎3(L3)进行了TRAP染色。从控制(沙姆+盐水)、OVX(OVX + 盐水)、CAL(OVX + 钙酸盐)、GSKL(OVX = 低剂量葛兰素分,2克/千克/天)、GSKM(OVX = 中剂量葛兰素,4克/千克/天)和GSKH(OVX = 高剂量葛兰素分,8克/千克/天)进行测量和分析。缩放条 = 100 μm(顶部图像)或 50 μm(底部图像)。(B) 骨质覆盖表面在骨表面的定量。(C) 骨细胞数.值表示为均值 = 均值 (SEM) 的标准误差。•P < 0.05,OVX 与控制 (Con);•P < 0.05,CAL 或 GSKL/GSKM/GSKH 与 OVX 组。所有检测结果均对至少3只小鼠进行重复。请点击此处查看此图的较大版本。
图3:GSK颗粒药精血清减少骨髓巨噬细胞(BMMs)的骨细胞生成。(A) C57BL/6小鼠(4~6周大)的BMM被收获,并培养M-CSF(10纳克/mL)和RANKL(100纳克/升(控制)、M-CSF和RANKL加葛兰素,或CAL药用血清。骨细胞生成在第4-6天通过TRAP染色进行评估。刻度条 = 100 μm。(B) 成骨细胞的数量是量化的.•P < 0.05,GSKL/GSKM/GSKH 与控制组。请点击此处查看此图的较大版本。
图4:葛兰素史克颗粒药物血清促进骨细胞生成。(A) C57BL/6小鼠(4~6周大)的骨球干细胞(MSCs)被分离,用葛兰素史克或CAL药物血清治疗。ALP染色在第7天进行,以评估骨球菌的产生。刻度条 = 100 μm。(B) 成骨的数目是量化的.•P < 0.05,CAL 或 GSKL/GSKM/GSKH 与控制组。所有测定至少3只小鼠或3次重复。请点击此处查看此图的较大版本。
中药制剂的颗粒已成为配方或处方的常见选择之一。葛兰素史克颗粒由几种基于临床经验或中医理论的草药组成,具有较好的疗效,副作用少4。与水解相比,颗粒具有以下优点:口感好、交货方便、长期储存、标准方案、疗效一致、生产效率高。目前,颗粒是中医中最常用的药学形态之一。然而,药理作用的基本机制仍然很少被研究。有必要确定制备颗粒的关键步骤,以研究潜在的药理机制。
在过去的几十年中,草药中的一种或多个具有代表性的有效成分通常被用来进行分子测定和药理学结果,由于其结构清晰。已进行多项研究,以了解中药药草5、6、7的有效成分的疗效。然而,由于环境复杂,许多有效的组件协同工作,仍然难以模仿患者将发生的情况。为了解决这个问题,用颗粒进行的研究可以探索药理学过程,与使用有效成分的研究相比,是进行分子研究的一个选择。
颗粒工作解决方案的准备包含四个基本步骤。第一步是解散。颗粒通常混合在盐水搅拌后完成溶解,然后再进一步调查。颗粒的数量和特性影响颗粒在溶解过程中的时间和稳定性。溶解时间和稳定性的变化取决于草药,由于其物理,化学和药理特性17。适当的晃动和较高的温度通常促进和确保颗粒的完全溶解。下一步是集中注意力。动物的饲养量适当,由工作溶液的体积决定。高浓度的口服性口高,如10 mL/kg或更多,可能导致几个与吸收有关的问题。迅速将颗粒的工作溶液分流到十二指肠是一个常见的问题。其他问题,如吸入性肺炎,由于颗粒工作溶液被动回流到食道,也观察到18。过滤是第三步,它帮助加夫塔针减少体积,防止它被草药颗粒堵塞,以及帮助消化颗粒。第四步是存储。低温(-20°C)颗粒的工作溶液的储存保证了更好的结果。
计算动物生物当量剂量的方法对于确定颗粒在中医实践中的影响具有重要意义。通常考虑体重(毫克/千克)和物种。身体表面积 (mg/m2) 经常用于执行计算19,因为代谢率与单个动物的大小有关。考虑身体表面积和体重是常识,因此,使用Meeh-Rubner方程,这在药理学研究中常见的在体内研究19,20。
几种动物被选择用于药物血清制备,如兔子、豚鼠、大鼠和小鼠。对于体内调查,相同的物种是首选。选择老鼠是因为它们不仅比老鼠提供更多的血清,而且在进化方面比其他动物更接近老鼠。也推荐体内的剂量当量(大鼠:同等剂量的7倍)和临床使用。血清提供的动物的同等剂量的十倍,通常不用于体内调查,因为经过处理的细胞或器官可导致潜在的毒性反应21。注射、皮肤管理、吸入等方法是体内管理常用的管理程序。本研究选择了用口针进行口腔管用。颗粒给给频率从每天一次到两次不等,干预期为3~14天。根据先前的研究24,最后的血液采集通常在上次给血后2小时内进行,当时血液中的颗粒浓度相对稳定,达到峰值水平。
使用前用于体外检测的含药物血清仍然存在争议。一些研究人员认为,它可能导致意外的反应或副作用,影响结果,因为存在许多活性成分在血清中,包括酶,激素,抗体,和补充25。然而,一些研究人员认为,活性成分也可能被失活过程26去除。为了达到中间地带,本研究中的血清在56°C的水浴中孵育前灭活了30分钟。此外,还包括一个空白血清组,其中使用盐水处理动物的血清,以排除潜在的副作用。因此,含药物的血清可以作为研究药理机制或治疗结果的潜在方法。
与类似方法相比,本文的方案具有以下优点:(1)全面性。体外和体内方法同时使用,在药理作用上可以相互支持。(2) 适用性。只包括老鼠和老鼠,因为它们是密切相关的。(3) 可重复性。小鼠和大鼠都可以轻松以低成本购买,并且这些方法可以很容易地重复。(4) 低成本。OVX诱导的骨质疏松小鼠模型是常用的,可靠的27,28,可以很容易地制造或购买。因此,与其他研究草药的药理作用的方法(如颗粒)相比,这里的方案更合适。
但是,GSK 颗粒的协议存在若干限制。首先,三剂施用,虽然颗粒在体内调查没有显著的剂量依赖性倾向。原因可能是动物研究的剂量不敏感,干预时间不够长,需要进一步测试。其次,在体外平行调查需要更长的干预期。含药物的血清,虽然灭活,可能会导致长期干预后的副作用。第三,只有一卷工作溶液用于动物管理,可以在今后的研究中加以修改。最后,选择用于制备含药物血清和给药程序的动物物种可以改变,并将在进一步研究中进行测试。
作者没有什么可透露的。
这项研究得到了中国国家自然科学基金(81804116、81673991、81770107、81603643和81330085)的资助,该项目由中国科技部创新团队项目(2015RA4002至WYJ)资助。中国教育部创新团队(IRT1270至WYJ)、上海中医慢性病医学中心(2017ZZ01010至WYJ)、《三年行动加快中医药发展计划》(ZY(ZY(2018-2020)-CCCX-3003至WYJ)和国家重点研究开发项目(2018YFC1704302)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
α-MEM | Hyclone laboratories | SH30265.018 | For cell culture |
β-Glycerophosphate | Sigma | G5422 | Osteoblastogenesis |
Caltrate (CAL) | Wyeth | L96625 | Animal interventation |
C57BL/6 mice | SLAC Laboratory Animal Co. Ltd. | Random | Ainimal preparation |
Dexamethsome | Sigma | D4902 | |
Dimethyl sulfoxide | Sigma | D2438 | Cell frozen |
Ethylene Diamine Tetraacetic Acid (EDTA) | Sangon Biotech | 60-00-4 | Samples treatmnet |
Fetal bovine serum | Gibco | FL-24562 | For cell culture |
Gushukang granules | kangcheng companyin china | Z20003255 | Herbal prescription |
Light microscope | Olympus BX50 | Olympus BX50 | Images for osteoclastogenesis |
L-Ascorbic acid 2-phosphate sequinagneium slat hyclrate | Sigma | A8960-5G | Osteoblastogenesis |
Microscope | Leica | DMI300B | Osteocast and osteoblast imagine |
M-CSF | Peprotech | AF-300-25-10 | Osteoclastogenesis |
Μicro-CT | Scanco Medical AG | μCT80 radiograph microtomograph | Bone Structural analsysis |
RANKL | Peprotech | 11682-HNCHF | Osteoclastogenesis |
Sprague Dawley | SLAC Laboratory Animal Co. Ltd. | Random | Blood serum collection |
Tartrate-Resistant Acid Phosphate (TRAP) Kit | Sigma-Aldrich | 387A-1KT | TRAP staining |
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