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Yougui pills exert osteoprotective effects on rabbit steroid-related osteonecrosis of the femoral head by activating ?-catenin - 13/11/19

Doi : 10.1016/j.biopha.2019.109520 
Peng Zhang a, b, 1, Huihui Xu a, b, 1, Pinger Wang a, b, Rui Dong a, b, Chenjie Xia a, b, Zhenyu Shi a, b, Rui Xu a, b, Liang Fang a, b, Zhen Zou a, b, Qinwen Ge a, b, Peijian Tong c, , Hongting Jin a, b,
a The First Clinical College of Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou, China 
b Institute of Orthopaedics and Traumatology, the First Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou, China 
c Department of Orthopaedic Surgery, The First Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou, China 

Corresponding author at: Institute of Orthopaedics and Traumatology, the First Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University, No.548, Binwen Road, Hangzhou, 310053, Zhejiang, China.Institute of Orthopaedics and Traumatologythe First Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical UniversityNo.548, Binwen RoadHangzhouZhejiang310053China⁎⁎Corresponding author at: The First Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University, No.54, You Dian Road, Hangzhou 310006, Zhejiang, China.The First Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical UniversityNo.54, You Dian RoadHangzhouZhejiang310006China

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Abstract

Objective

To investigate the effect and underlying mechanism of Yougui pills (YGPs) on steroid-related osteonecrosis of the femoral head (SONFH).

Methods

Male New Zealand white rabbits were divided into three groups: control group, SONFH group and YGPs group. Rabbit SONFH was induced by methylprednisolone (MPS) combined with lipopolysaccharide (LPS). At 6 weeks post induction, the femoral heads were harvested for tissue analyses, including histopathology, mechanical test of femoral heads, micro-CT, tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) staining, and immunohistochemistry for osteocalcin (OCN), vascular endothelial growth factor (VEGF) and β-catenin. Protein levels of cathepsin K (CTSK), phospho-glycogen synthase kinase-3 beta (p-Ser9 GSK-3β) and total glycogen synthase kinase-3 beta (GSK-3β) in femoral heads were also detected. Additionally, the serum TRAP activity was measured using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Finally, the effects of YGPs treatment on osteoclast differentiation and osteoblast formation were evaluated in vitro.

Results

The ratio of empty lacuna was markedly lower in YGPs group than SONFH group. Micro-CT evaluation indicated that YGPs has a preventive effect on bone loss in rabbit SONFH. YGPs treatment could suppress bone resorption by reducing TRAP+ osteoclast and serum TRACP5b levels in necrotic femoral heads. Moreover, YGPs treatment could promote bone formation by up-regulating the expression of OCN, VEGF and β-catenin, while increasing load-bearing capacity of femoral heads. Interestingly, p-Ser9 GSK-3β downregulation, and CTSK upregulation in necrotic femoral head could be reversed by YGPs treatment, which also effectively inhibited RANKL-induced osteoclast differentiation and promoted osteoblast formation in vitro.

Conclusion

YGPs could suppress osteoclastogenesis and promote bone formation during SONFH in rabbits by activating β-catenin.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Yougui pills, Steroid-related osteonecrosis, Femoral head, Osteoprotective, β-catenin


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