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Promotion of Sambucus williamsii root barks on fracture healing

接骨木根皮促进骨折愈合作用的研究



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 14 期 2013 年 7 月

·1957·
接骨木根皮促进骨折愈合作用的研究
韩 华,杨炳友,杨 柳,夏永刚,王秋红,匡海学*
黑龙江中医药大学 北药基础与应用研究教育部重点实验室 黑龙江省中药及天然药物药效物质基础研究重点实验室,黑
龙江 哈尔滨 150040
摘 要:目的 观察接骨木根皮促进骨折愈合的作用。方法 制备桡骨骨折家兔模型。实验分对照组,模型组,跌打丸(0.28
g/kg)阳性对照组,接骨木低、中、高(0.17、0.34、0.68 g/kg)组,药物掺入饲料,于造模后第 2 天连续给药 36 d。观察
接骨木根皮对骨折区骨组织形态和血清相关生化指标的影响。结果 与模型组比较,给药 12 d,即骨折愈合初期,接骨木高、
中剂量组兔血清碱性磷酸酶(ALP)、酸性磷酸酶(ACP)水平显著升高(P<0.05、0.01);给药 24 d,即骨折愈合中期,接
骨木高、中剂量组兔血清骨钙素(BGP)水平显著升高(P<0.05、0.01)。X 光片显示,接骨木中剂量组兔骨膜反应密度较
深,骨痂增深、量增多,且其密度与骨密度相似;光镜观察显示骨膜下新生骨组织形成均质的骨小梁,新生骨组织对原骨质
两端成“工”字形包裹。结论 接骨木根皮通过促进成骨细胞合成、分泌 ALP 和 BGP 及破骨细胞分泌 ACP,提高成骨细胞
的数量、加快局部坏死骨质的吸收及骨基质的成熟和钙化,从而加快骨折愈合。
关键词:接骨木;骨折愈合;碱性磷酸酶;酸性磷酸酶;骨钙素;成骨细胞
中图分类号:R282.710.5 文献标志码:A 文章编号:0253-2670(2013)14 - 1957 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.14.017
Promotion of Sambucus williamsii root barks on fracture healing
HAN Hua, YANG Bing-you, YANG Liu, XIA Yong-gang, WANG Qiu-hong, KUANG Hai-xue
Heilongjiang Key Laboratory of Traditional Chinese Medicine Pharmacodynamic Material Bases, Key Laboratory of Chinese
Materia Medica, Ministry of Education, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin 150040, China
Abstract: Objective To observe the promotion of Sambucus williamsii (SW) root barks for fracture healing. Methods Rabbit
models with radius fracture were established. The rabbits were divided into control, model, Dieda Pill negative control, and low-,
mid-, and high-dose (0.17, 0.34, and 0.68 g/kg) of SW groups. Drugs were added into forage and were given to rabbits 2 d after
modeling for 36 d. The effect of SW root barks on serum biochemical indexes and histomorphology of fracture healing was observed.
Results Compared with the model group, a significant increase of alkaline phosphatase (ALP) and acid phosphatase (ACP) was
observed in high- and mid-dose SW groups in the initial stage of fracture healing of 12 d after administration (P < 0.05, 0.01). A
significent increase of serum bone gla protein (BGP) was observed in the high- and mid-dose SW groups in the middle stage of
fracture healing of 24 d after administration (P < 0.05, 0.01). X-ray revealed that deep periosteal reaction density was found, osteotylus
was higher and more in the mid-dose SW group, and the density was similar to bone density; Light microscope revealed that
trabecular bone appeared in new born bone tissue, and the substance of bone was encapsulated with I-section new born bone tissue.
Conclusion SW root barks have the active fraction for fracture healing by promoting the synthesis and secretion of ALP and BGP of
osteoblast, promoting the synthesis of ACP in osteoclast, increasing the quantity of osteoblasts, promoting the absorption of necrotic
bone, and speeding up the maturation calcification of bone matrix.
Key words: Sambucus williamsii Hance; fracture healing; alkaline phosphatase; acid phosphatase; bone gla protein; osteoblast

接骨木 Sambucus williamsii Hance(SW)为忍
冬科植物,又名续骨木、大接骨丹等,其根皮作为
民间用药历史较长,具有治疗跌打肿痛、骨折、创
伤出血等功效。临床观察表明,接骨木治疗骨折具
有疗程短、恢复功能快、疗效高的特点[1-2]。前期研
究表明,接骨木根皮促进骨折愈合的有效部位主要

收稿日期:2012-12-11
基金项目:国家自然科学基金资助项目(81173501,2011-2014);黑龙江中医药大学博士创新基金(B201003);黑龙江中医药大学优秀创新人
才支持计划(B201201)
作者简介:韩 华,博士,硕士研究生导师,主要研究方向为中药及复方药效物质基础。E-mail: hh7551@163.com
*通信作者 匡海学 E-mail: haixuekuang@163.com
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含环烯醚萜和木脂素类成分,其中环烯醚萜类成分
占该有效部位的 50%以上[3-4]。为了深入探讨该有效
部位促进骨折愈合的作用及其机制,本实验制备家
兔桡骨骨折模型,观察接骨木根皮有效部位对骨折
区骨组织形态和血清相关生化指标的影响,以期为
接骨木更广泛地应用于临床提供实验依据。
1 材料
1.1 药品与试剂
接骨木根皮有效部位(1 g 相当于 29.4 g 生药,
以下简称接骨木),以莫诺苷计,HPLC 法测定环烯
醚萜类质量分数>50%,黑龙江中医药大学药学院
中药化学教研室自制[4];跌打丸,哈药集团世一堂
制药厂生产,批号 0505129;戊巴比妥钠,上海化
学试剂公司,批号 F971104;碱性磷酸酶(ALP)
试剂盒(批号 20060116)、酸性磷酸酶(ACP)试
剂盒(批号 20060126),南京建成生物工程研究所;
血清骨钙素(BGP)试剂盒(批号 20060106),解
放军总医院科技开发中心放免所;HE 染液,北京
赛驰生物科技有限公司。
1.2 动物
新西兰大白兔,雌雄各半,体质量 2.0~2.5 kg,
由黑龙江中医药大学实验动物中心提供,合格证号
SYXK(黑)20020018 号。
1.3 仪器
A—6 型半自动生化分析测定仪,北京松上技术
有限公司;TGL—16 型离心机,上海医疗器械厂;
S648 型恒温水浴箱,国营创新医疗器械厂;光学显
微镜,日本 Nikon 公司。
2 方法
2.1 模型制备
新西兰大白兔适应性喂养 1 周,戊巴比妥钠 30
mg/kg 耳缘静脉麻醉,左前肢硫化钠脱毛,常规消毒,
无菌条件下切开皮肤、筋膜,沿肌间隙钝性分离肌
肉达桡骨,剥离桡骨中下段,锯片锯成宽度约 2 mm、
深度为桡骨直径 1/2 的不完全性骨折,生理盐水冲洗
后缝合皮下组织及皮肤,切口用无菌纱布包扎。
2.2 分组与给药
新西兰大白兔 45 只,雌 23、雄 22 只,随机分
为 5组,每组 9只,分别为模型组,跌打丸(0.28 g/kg)
阳性对照组,接骨木低、中、高剂量(0.17、0.34、
0.68 g/kg)组,另选 8 只作为对照组。所有大白兔
单笼饲养,每日喂饲 2 次。跌打丸组和接骨木各剂
量组每天先喂饲含药饲料,吃完后再给正常饲料;
对照组和模型组每天均喂饲 2 次正常饲料。跌打丸
组和接骨木各剂量组于手术第 2 天开始给药,连续
给药 36 d。
2.3 指标观察
2.3.1 血清生化指标检测 分别于第 1 次给药后
12、24、36 d,兔耳缘静脉取血,离心取血清,−20
℃保存,测定血清中 ALP、ACP、BGP 水平。
2.3.2 X 光检查 第 1 次给药后 12、24 d,接骨木
各剂量组和模型组各取 3 只兔,在清醒状态下摄左
前肢X光片;末次给药后所有兔均摄左前肢X光片。
2.3.3 光镜观察 末次给药后,除对照组外,其他
各组每组取 7 只兔,气栓处死,以骨折处为中心取
桡骨段 3 cm,剔除软组织,固定于 10%甲醛中,HE
染色,光镜(×10)观察组织形态。
3 结果
3.1 对血清 ALP 水平的影响
接骨木低剂量组 1 只兔死亡,未进行采样和数
据统计。与对照组比较,模型组兔在造模后 12 d,
即骨折愈合初期,兔血清 ALP 水平升高(P<0.05),
表明造模成功。给药 12 d 后,与模型组比较,接骨
木 0.34、0.68 g/kg 组和跌打丸组兔血清 ALP 水平显
著升高(P<0.05、0.01);给药 24、36 d 后,即骨
折愈合中、末期,各给药组兔血清 ALP 水平处于较
高水平,但无显著差异。结果见表 1。
3.2 对血清 ACP 的影响
与对照组比较,模型组兔在造模后 12 d,血清
ACP 水平显著升高(P<0.01),表明造模成功。给
药 12 d 后,与模型组比较,接骨木 0.34、0.68 g/kg
组和跌打丸组兔血清 ACP 水平虽有所下降(P<
0.05),但仍高于对照组;给药 24、36 d 后,各给药
组兔血清 ACP 水平仍处于较高水平,但无显著差
异。结果见表 1。
3.3 对血清 BGP 的影响
与模型组比较,在给药 12 d,跌打丸和接骨木
组兔血清中 BGP 水平无显著差异;在给药 24 d 后,
接骨木 0.34、0.68 g/kg 组和跌打丸组兔血清中 BGP
水平显著升高(P<0.05、0.01);给药 36 d 后,各
给药组血清 BGP 仍处于较高平,但无显著差异。结
果见表 2。
3.4 X 光检查
给药 12 d 后,模型组兔手术处血肿未完全吸
收,骨折间隙明显;接骨木 0.68、0.34 g/kg 组兔
血肿基本吸收,并以肉芽组织取代,骨折间隙不
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明显;接骨木 0.17g/kg 组兔血肿基本吸收,骨折
间隙较明显。
给药 24 d 后,模型组兔血肿完全消失,并以肉
芽组织取代,有轻微骨膜反应;接骨木 0.68 g/kg 组
兔骨折断端边缘趋于模糊,出现骨样组织和骨小梁;
接骨木 0.34 g/kg 组兔骨折断端边缘趋于模糊,骨膜
反应较明显;接骨木 0.17 g/kg 组兔骨折断端边缘趋
于模糊,骨膜密度淡浅。
给药 36 d 后,模型组兔骨折断端模糊,骨膜密
度低,骨痂量少不超过缺损;接骨木 0.68 g/kg 组兔
骨折断端接近消失,骨膜密度与骨密度相似;接骨
木 0.34 g/kg 组兔骨折断端骨膜密度较深,骨痂量增
多、增深;接骨木 0.17 g/kg 组兔骨折断端骨痂已填
满缺损,但较淡且边缘不整齐。结果见图 1。
表 1 接骨木对骨折兔血清中 ALP、ACP 水平的影响 ( ±x s )
Table 1 Effect of SW on ALP and ACP levels in serum of rabbits with fracture ( ±x s )
ALP / (U·L−1) ACP / (U·L−1) 组别 动物
/ 只
剂量 /
(g·kg−1) 给药 12 d 给药 24 d 给药 36 d 给药 12 d 给药 24 d 给药 36 d
对照 8 — 247.3± 76.6 253.9±103.8 257.8± 61.3 8.67±1.36 11.01±2.07 11.79±2.11
模型 9 — 314.6± 33.4Δ 290.0± 62.4 234.5±106.9 21.31±3.34ΔΔ 17.71±2.82 14.61±2.97
接骨木 9 0.68 525.8± 52.4** 382.2±105.6 290.0± 61.3 15.11±1.67* 14.78±2.34 11.76±2.31
9 0.34 463.9± 82.7** 367.1±128.9 253.4± 53.6 15.32±2.04* 14.45±2.17 12.45±2.75
8 0.17 383.1±144.7 243.0±66.93 202.5± 67.2 18.56±1.98 15.67±2.11 13.42±1.98
跌打丸 9 0.28 437.8±133.8* 304.6±106.1 245.9± 67.8 15.33±1.98* 14.67±2.15 12.11±2.01
与对照组比较:ΔP<0.05 ΔΔP<0.01;与模型组比较:*P<0.05 **P<0.01,下表同
ΔP < 0.05 ΔΔP < 0.01 vs control group; *P < 0.05 **P < 0.01 vs model group, same as below
表 2 接骨木对骨折兔血清中 BGP 水平的影响 ( ±x s )
Table 2 Effect of SW on BGP level in serum of rabbits with fracture ( ±x s )
BGP / (ng·mL−1) 组 别 动物 / 只
剂量 /
(g·kg−1) 给药 12 d 给药 24 d 给药 36 d
对照 8 — 1.016±0.321 1.300±0.635 1.284±0.420
模型 9 — 1.008±0.577 1.317±0.380 1.325±0.466
接骨木 9 0.68 1.096±0.278 2.442±0.766** 1.847±0.854
9 0.34 0.850±0.075 2.393±1.189* 1.870±0.665
8 0.17 1.306±0.501 2.150±1.234 1.558±0.771
跌打丸 9 0.28 0.907±0.152 2.081±0.703* 1.718±0.602


图 1 接骨木给药 36 d 后各组骨折兔左前肢 X 光片
Fig. 1 X-ray of left fore in rabbits with fracture in each group 36 d after SW administration



接骨木 0.68 g·kg−1 接骨木 0.34 g·kg−1 接骨木 0.17g·kg−1
跌打丸组 模型组
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3.5 光镜观察
模型组图骨膜在断端形成阶梯样突起,断端内
骨基质没有与新生骨组织形成对“工”字形包裹,
新生骨组织以大量小梁样结构和浅在骨间隙为主
(即纤维骨痂为主),骨基质偏嗜碱性,骨髓腔内可
见毛细血管充血,同时可见散在骨碎片。
接骨木 0.68 g/kg 组兔骨膜在断端封盖,在新生
骨组织表面走行与长骨一致,厚薄均匀,新生骨组
织对原骨质两端成“工”字形包裹,骨膜下新生骨
组织形成均质的骨小梁;接骨木 0.34 g/kg 组兔骨膜
在断端覆盖,薄厚均匀,原骨质与新生骨组织断端
清楚,看不到间隙,新生骨质处有较多不同方向的
血管即哈费氏管,骨髓腔断端未见炎性细胞;接骨
木 0.17 g/kg 组兔骨膜在断端覆盖,薄厚不等,骨膜
下新生骨组织可见骨小梁,骨髓腔断端偶见少量炎
性细胞。
跌打丸组图骨膜在断端覆盖,薄厚不等,骨膜
下新生骨组织可见粗细不等的骨小梁,在骨小梁腔
隙表面可见成骨细胞,骨髓腔可见毛细血管扩张、
炎细胞渗出。结果见图 2。

图 2 接骨木给药 36 d 后各组骨折兔左前肢光镜观察
Fig. 2 Light microscopy of left fore of rabbits with fracture in each group 36 d after SW adminstration
4 讨论
骨折愈合是指骨折断端间的组织修复反应,一
般可分为血肿机化期(即炎症反应期)、原始骨痂形
成期、骨痂改造塑形期(即骨折愈合早、中、晚期)。
这些分期并不是截然分开的,在炎症反应期就开始
修复过程,在修复的时候也存在塑形的过程[5-6]。
本实验中观察到,在骨折愈合初期,接骨木 0.34、
0.68 g/kg 组血肿已基本吸收,并以肉芽组织取代之;
骨折愈合中期,接骨木各剂量组肉芽组织中出现骨
样组织和骨小梁,骨折断端边缘均趋于模糊,多数
有骨膜反应较明显;骨折愈合末期,接骨木 0.34、
0.68 g/kg 组骨膜下新生骨组织形成均质的骨小梁,
骨折断端接近消失,骨膜反应密度较深(即骨密度
较大),骨痂量增多、增深,密度与骨密度相似。提
示接骨木能促进骨痂生长、胶原合成和无机盐的沉
积,加速骨痂的改建,具有促进骨折愈合的作用。
ALP 在骨骼、肝、脾、肾上腺等处合成,其中
在骨骼和肝脏中合成最多(各占总量近 50%)。骨
骼中 ALP 主要由成骨细胞合成和分泌,能分解有机
磷酸化合物,产生大量无机磷酸盐离子,促进后者
与钙离子结合成磷酸钙而沉淀于骨组织内。成骨细
胞分泌的 ALP 可以渗入血液中,故血清 ALP 水平
与成骨细胞数量和成骨细胞活性呈正相关,因此常
将 ALP 作为成骨细胞活动的标志。在本实验中观察
到,接骨木 0.34、0.68 g/kg 组在给药 12 d 后,血清
ALP 水平的升高非常显著;在给药 24 d 后,血清
ALP 也具有较高水平,提示接骨木可以促进成骨细
胞合成、分泌 ALP,提高骨折愈合初、中期成骨细
胞的数量和活性,从而加快骨折愈合[7-9]。
ACP 常存在于前列腺、骨骼、血细胞等中。在
骨骼中 ACP 分布于破骨细胞的吞噬区、皱褶缘及破
骨细胞与骨间隙中,参与骨质吸收活动,是破骨细
胞的标记酶。在骨折愈合早期,破骨细胞需要吸收
坏死骨质及清除残渣;在骨折愈合后期,破骨细胞



接骨木 0.68 g·kg−1 接骨木 0.34 g·kg−1 接骨木 0.17g·kg−1
跌打丸组 模型组
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主要改造骨痂,使软骨组织向骨组织转化,并参与
骨改建。因此,破骨细胞活性的增强亦是骨折快速
愈合的必要条件[10]。本实验结果显示,接骨木 0.34、
0.68 g/kg 组兔血清 ACP 水平在给药 12 d 显著升高,
在给药后 24、36 d 亦处于较高水平,提示接骨木增
强破骨细胞活性,加快局部坏死骨质的吸收,促进
新骨生成和改造,促使骨痂早期向正常骨质转变。
BGP 是含有 49 个氨基酸残基、由成骨细胞合
成及分泌的一种骨特异蛋白,又称骨钙蛋白,是骨
骼中量最大的非胶原蛋白,能准确反映成骨细胞的
活动,是钙的强力结合物,参与体内钙的调节,促
进骨生成过程中基质的钙化,加速骨基质的成熟。
本实验结果显示,接骨木 0.34、0.68 g/kg 组在给药
24 d 后,兔血清 BGP 水平均显著升高,0.17、0.34、
0.68 g/kg 组在给药 36 d 后血清 BGP 水平也具有较
高水平,提示接骨木可以促进骨折后期骨基质的成
熟和钙化。
综上所述,接骨木根皮有效部位通过促进成骨
细胞合成、分泌 ALP 和 BGP 及破骨细胞分泌 ACP,
提高成骨细胞的数量、加快局部坏死骨质的吸收及
骨基质的成熟和钙化,从而加快骨折愈合。接骨木
根皮有效部位中促进骨折愈合的确切物质基础还需
进一步深入研究。
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