Method Article
この記事では、動物実験用のグシュカン顆粒およびインビトロ実験用血清を含むGSK顆粒の作業溶液を調製するための詳細なプロトコルを提供する。このプロトコルは、生体内およびインビトロ実験の両方の処方箋と同様に、漢方薬の薬理学的調査に適用することができます。
伝統的な漢方薬は、閉経後骨粗鬆症(POP)などの多くの疾患を治療する代替方法としての役割を果たしています。中国で販売されている処方箋であるグシュカン(GSK)顆粒は、POPの治療に骨保護効果があります。体内に投与する前に、1つの標準的な調製手順が一般的に必要とされ、生ハーブからの活性成分の放出を促進し、薬理学的効果と治療結果を高めることを目的とする。本研究では、生体内およびインビトロ実験アッセイにおいてGSK顆粒を用いるための詳細なプロトコルを提案する。著者らはまず、生体内調査のための顆粒の動物に適した投与量を計算するための詳細なプロトコルを提供する:計量、溶解、貯蔵、および投与。次に、マイクロ CT スキャンのプロトコルと骨パラメータの測定について説明します。試料調製、マイクロCTマシンを実行するためのプロトコル、および骨パラメータの定量化を評価した。第3に、血清含有GSK顆粒が調製され、かつ、インビトロ破骨形成および骨芽形成のために薬物含有血清が抽出される。GSK顆粒を1日2回ラットに3日間連続して投与した。その後、血液を採取し、遠心分離し、不活性化し、濾過した。最後に、血清を希釈し、破骨形成および骨芽細胞形成を行うための使用を行った。ここで説明するプロトコルは、顆粒などの漢方薬の薬理学的調査のための参照と考えることができる。
伝統的な中国医学(TCM)は、骨粗鬆症1、2を治療するための重要な補完的かつ代替的なアプローチの一つである。水の煎じりは、式3の基本的で最も一般的に使用される形態です。しかし、欠点も存在します:悪い味、キャリッジのための不便さ、短い貯蔵寿命と一貫性のないプロトコル、使用だけでなく、治癒効果を制限します。上記の欠点を避け、より良い効果を追求するために、顆粒が開発され、広く使用されている4.多くの研究は、顆粒5、6、7から1つ以上の有効な成分の薬理学的メカニズムを探索しているが、正確なメカニズムと基礎となる薬理学的プロセスはまだある識別が困難です。これは、1つの顆粒からあまりにも多くの有効成分が同時に類似または反対効果を発揮する可能性があるためです4.したがって、体内に送送る前に顆粒を調造する1つの標準プロトコルの開発は、治療結果に大きな影響を与えるだけでなく、生体内およびインビトロアッセイの両方にも必要とされる。
さらに、クリニックにおける顆粒の治癒効果は、インビトロまたはエクスビボ研究を用いて正確に同定することは困難であり、薬理学的メカニズムが複雑すぎるため課題を生み出します。これを解決するために、1980年代8年にタシノが薬剤含有血清の調製を最初に提案した。それ以来、多くの研究者が顆粒9、10、11を含む漢方薬に薬物含有血清を適用しました。現在、インビトロ調査のための薬物含有血清の選択は、生理学的条件を密接に模倣する1つの戦略とみなされている。
グシュカン(GSK)顆粒は、TCMの理論に照らして臨床実践に基づいて閉経後骨粗鬆症(POP)を治療するために開発された。GSK顆粒は、生体内の卵巣切除(OVX)マウスにおける骨損失を防ぎ、骨細胞性骨吸収を阻害し、骨芽細胞性骨形成を刺激する4。その結果、Li et al. 12は、GSK顆粒が骨形成を刺激するカルシウム受容体の活性を増強することによってOVXマウスにおいて骨保護効果を有することを見出した。GSK顆粒の骨保護効果と薬理学的効果を確認するために、著者らは、作業溶液および薬剤(GSK顆粒)含有血清の調製のための詳細な手順を提供する。さらに、この記事では、OVX誘発骨粗鬆症マウスモデルにおけるGSK顆粒および体外形成/骨芽形成におけるGSK顆粒含有血清の適用について説明する。
GSK顆粒は、いくつかのハーブ13、14で構成され、生理生理生理生理に完全に溶解することができます。したがって、生理食は車両として機能する。シャム投与マウス(シャム)およびOVXマウスを、顆粒投与マウスと同じ量の生理生理生理生理を投与した。マウスに対するGSK顆粒の同等の用量は、Meeh-Rubner方程式15に基づいて計算された。この方程式は、安全な用量を得ることの利点を有するだけでなく、薬理学的効果を保証する 15.GSK顆粒の3つの用量は、次のように生成されました: (1) GSKL: OVX + 低用量GSK顆粒, 2 g/kg/日.(2)GSKM:OVX+中用量GSK顆粒、4 g/kg/日。(3) GSKH: OVX + 高用量 GSK 顆粒, 8 g/kg/日.GSKL、GSKMおよびGSKH群におけるマウスを、GSK顆粒を胃内投与した。ビタミンD3(125国際単位/錠剤)を含む炭酸カルシウム(600mg/錠剤)は、例えば、骨粗鬆症を治療および予防するための成熟した市販品(例えば、カルトレート[CAL])において、陽性対照として使用された。
すべての実験手順は、上海大学TCM(SZY201604005)の機関動物ケアおよび使用委員会の承認を得て行われました。
1. GSK作業ソリューションの準備と管理
2. マイクロCTスキャン
3. インビトロ実験用血清の調製
マイクロCT走査の結果は、OVXマウスが生理生理生理用分掌マウスと比較して有意な骨損失を示したことを示した(図1A)。GSK顆粒の介入(90日)は、特にGSKM群においてBMDを大幅に増加させた(図1B)。BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Thなどの骨構造パラメータを定量化した。GSK顆粒治療は、BMD、BV/TV、Tb.NおよびTb.Th増加したが、Tb.Sp(図1C)を減少させた。
塩酸塩耐性酸ホスファターゼ(TRAP)染色は、対照マウスと比較してOVXマウスにおける破骨球数の増加を示した(図2A)。GSK顆粒治療は、OVX群と比較してTRAP陽性破骨トラストを減少させた。これらの知見は、線維柱帯骨表面に対するTRAP陽性領域の比率(AC/BS%)を算出することによって確認された。骨領域に対する破骨数の比率(OC/mm 2)。これらの定量的結果は、OVX群と比較してGSK群における破骨球数の有意な減少を示した(図2B,C)。
GSK顆粒含有血清を4-6週齢のC57BL/6マウスから骨髄マクロファージ(BMS)に投与し、破骨を生成し、破骨の数をTRAP染色により分析した。その結果、GSK顆粒含有血清は対照群と比較してGSK群におけるTRAP陽性破骨の数を減少させた(図3A,B)。
アルカリホスファターゼ(ALP)染色は、GSK顆粒薬用血清がC57BL/6マウスのMSCによる骨芽形成に対して刺激効果を発揮することを示した。ALP染色は、GSK顆粒薬血清の3群すべてが対照群と比較してALP(図4A,B)の活性を増加させたことを示した。
図 1:GSK顆粒は、OVX誘発マウスの骨損失を防ぎます。(A)マウスをGSK顆粒で3ヶ月間処理し、左脛間を採取し、マイクロCT分析を行った。左脛骨の線維柱骨の代表的な立体(3D)再構成画像を示した。スケールバー= 0.5 mm. (B) 骨ミネラル密度(BMD)を測定し定量した。(C) 線維柱帯骨数(Tb.N)、骨容積以上の骨量(BV/TV)、線維柱帯骨厚(Tb.Th)、線維柱帯骨分離(Tb.Sp)など、左脛骨の骨パラメータは、すべてのグループの線維柱骨構造に関連する。が示されました。GSKL、GSKM、およびGSKHグループを対照(Con;sham+ 生理生理)およびOVX群(n = 6、*P < 0.05、対コントロール、*P < 0.05、OVX)と比較した。CAL:ビタミンD3の炭酸カルシウム。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図2:GSK顆粒は、OVXマウスにおける破骨球数を抑制する。(A)TRAP染色は、GSK処理マウスを採取した後、腰椎3(L3)に対して行った。CONTROL(シャム+生理食生)、OVX(OVX+生理食生)、CAL(OVX+低用量GSK、2g/kg/日)、GSKM(OVX+中用量GSK、4g/kg/日)、およびGSKH(OVX+高用量GSK、8g/kg/日)からのTRAP結果を測定し、分析した。スケールバー = 100 μm (上の画像) または 50 μm (下の画像)(B) 骨表面上の破骨クラストで覆われた表面の定量化。(C) 破骨トランク番号。値は平均±標準誤差(SEM)として表した。*P < 0.05, OVX 対コントロール (Con);*P < 0.05、CAL または GSKL/GSKM/GSKH のグループと OVX グループ。全てのアッセイを少なくとも3匹のマウスで繰り返した。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図3:GSK顆粒薬用血清は、骨髄マクロファージ(BMS)からの破骨形成を減少させる。(A) C57BL/6マウス(4−6週齢)のBMSを採取し、M-CSF(10ng/mL)およびRANKL(100 ng/mL)(対照)、M-CSF及びRANKLプラスGSK、またはCAL薬用血清を培養した。破骨形成はTRAP染色により4日目−6日目に評価した。スケールバー = 100 μm。(B) 破骨の数を定量した。*P < 0.05、GSKL/GSKM/GSKH対制御のグループ。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図4:GSK顆粒薬血清は骨芽形成を促進する。(A) C57BL/6マウス(4−6週齢)由来の骨間葉系幹細胞(MSC)を、GSKまたはCAL薬用血清で単離して処理した。ALP染色は、骨芽形成を評価するために7日目に行った。スケールバー = 100 μm。(B) 骨芽球の数を定量した。*P < 0.05、CAL または GSKL/GSKM/GSKH 対制御のグループ。全てのアッセイを少なくとも3匹のマウスまたは3回繰り返した。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
TCM剤の顆粒は、製剤や処方箋のための一般的な選択肢の一つとなっています.GSK顆粒は、臨床経験またはTCM理論に基づいていくつかの漢方薬で構成され、副作用が少ないより良い治癒効果を発揮する4.水の煎じと比較して、顆粒はこれらの利点を有する:良い味、配達の利便性、長期貯蔵、標準的なプロトコルおよび一貫した治癒効果、ならびにより高い生産性。現在、顆粒は、TCMで最も一般的に使用される薬局の形成の一つです。しかし、薬理学的効果の根本的なメカニズムはまだめったに研究されていません。基礎となる薬理学的メカニズムを調査するために、顆粒の調製における重要なステップを決定する必要があります。
過去数十年の間に、漢方薬の1つ以上の代表的な有効成分は、通常、その構造的な明快さのために分子アッセイおよび薬理学的結果を実行するために使用されてきました。多くの調査は、TCMハーブ5、6、7から有効成分を用いた治癒効果を理解するために行われている。しかし、多くの効果的なコンポーネントが一緒に働いて、複雑な環境のために患者で何が起こるかを模倣することは依然として困難です。この問題を解決するために、顆粒を用いた調査は薬理学的プロセスを探索することができ、有効成分を用いた調査と比較して分子研究を行う際の選択肢の1つです。
顆粒のための働く解決の準備は4つの基本的なステップを含んでいる。最初のステップは解散です。顆粒は、一般的にさらなる調査の前に溶解を完了するために攪拌した後、生理生理生理生理物で混合されます。顆粒の量および特性は、溶解プロセス中の顆粒の時間および安定性に影響を与える。溶解時間および安定性の変動は、その物理的、化学的、および薬理学的特性に起因するハーブに依存する17.適切な揺れとより高い温度は、通常、顆粒の完全な溶解を促進し、確保します。次のステップは集中力です。動物のためのゲージ投与の適切な容積は慎重に考慮され、働く溶液の容積によって決定される。10mL/kg以上のような高濃度での経口ガバジは、いくつかの吸収関連の問題を引き起こす可能性があります。十二指腸への顆粒の働く溶液の急速なシャントは、一般的な問題の1つです。吸引性肺炎などの他の問題は、食道への顆粒の働く溶液の受動的逆流に起因し、また18が観察される。濾過は、ゲージ針の体積を減少させ、ハーブ顆粒で詰まるのを防ぎ、顆粒の消化を助ける第3のステップです。4 番目のステップはストレージです。低温(-20°C)での顆粒の作業溶液の貯蔵はよりよい結果を保証する。
動物の生体同等用量を計算するアプローチは、TCMの実践における顆粒の効果を決定するために重要である。体重 (mg/kg) と種は一般的に考慮されます。.代謝率は個々の動物の大きさに関連しているため、体表面積(mg/m2)は、計算19を実行するために頻繁に使用される。体表面積と体重の両方を考慮するのが常識であり、したがって、Meeh-Rubner方程式が使用され、これは薬理学的研究19、20における生体内調査で一般的である。
ウサギ、モルモット、ラット、マウスなどの薬物含有血清製剤には、いくつかの種類の動物が選ばれています。生体内調査では、同じ種が好ましい。ラットは、マウスよりも多くの血清を提供するだけでなく、他の動物よりも進化の面でマウスに近いために選択されました。生体内での用量相当量(ラット:同等の用量の7倍)および患者のための臨床使用も推奨される。処理された細胞または器官が潜在的な毒性反応を引き起こす可能性があるため、血清提供動物の10倍の用量は、生体内調査には一般的に適用されない21。注射、皮膚投与、吸入などの方法は、生体内投与に従って一般的に使用される投与手順である。本研究では、ガビジ針による経口投与を選択した。顆粒投与頻度は1日1回から2回、介入期間は3~14日です。血液の最終的な採取は、通常、前回投与22、23の後2時間以内に行われ、血液中の顆粒の濃度が比較的安定であり、前の研究24によるとピークレベルである場合。
使用前のインビトロアッセイ用薬物含有血清は依然として論争の的である。一部の研究者は、酵素、ホルモン、抗体、および補体25を含む血清中の多数の活性成分の存在のために結果に影響を与える予期しない反応や副作用をもたらす可能性があると考えています。しかし、一部の研究者は、活性成分も不活性化プロセス26によって除去されるかもしれないという反対の意見を持っている。中間地盤に到達するために、本研究では、56°Cの水浴中のインキュベーション前に30分間不活性化した。さらに、生理生理生の血清を使用して潜在的な副作用を排除するブランク血清群が含まれていた。したがって、薬物含有血清は、薬理学的メカニズムまたは治療結果を調べるための潜在的な方法として役立ちでありうる。
同様の方法と比較して、ここでのプロトコルには、次の利点があります: (1) 包括的性。インビトロとインビボ法の両方が同時に使用され、薬理学的効果でお互いをサポートすることができます。(2) 適合性。マウスとラットだけが含まれています。(3)再現性。マウスとラットの両方を低コストで簡単に購入でき、方法を簡単に繰り返すことができます。(4)低コスト。OVX誘発骨粗鬆症マウスモデルは、一般的に使用され、信頼性の高い27、28であり、簡単に作るか、購入することができます。したがって、ここでのプロトコルは、顆粒などの漢方薬の薬理学的効果を研究するための他の方法と比較してより適しています。
ただし、GSK 顆粒を使用するプロトコルにはいくつかの制限があります。まず、3つの用量を投与したが、顆粒は生体内調査において有意な用量依存傾向を示さなかった。その理由は、動物研究のための投与量が敏感ではなく、介入時間が十分に長くないため、さらなる検査が必要である可能性があります。次に、インビトロ並列調査には、より長い期間の介入が必要である。薬物含有血清は、不活性化されるが、長期介入後に副作用を引き起こす可能性がある。第三に、動物の投与に使用される作業溶液の1つのボリュームのみが使用され、将来の研究で変更することができます。最後に、薬物含有血清および投与ルーチンの調製のために選択された動物種は変更することができ、さらなる研究で試験される。
著者は何も開示していない。
この研究は、中国国家自然科学財団(81804116、81673991、81770107、81603643、81330085)、中国科学技術省革新的チームのためのプログラム(2015RA4002からWYJ)の助成金によって支援されました。中国教育省の革新的なチーム(IRT1270 to WYJ)、上海TCM医療センター(2017ZZ01010 to WYJ)、伝統的な中国医学計画の開発を加速する3年間の行動(ZY(2018-2020)-CCCX-3003からWYJへ、国家主要な研究開発プロジェクト(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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