小马弯曲肢畸形潜在治疗药物:替代土霉素的体外细胞研究

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Scientific Reports 3.8

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  弯曲肢畸形在小马中较为常见,土霉素(OTC)是常用保守治疗药物,但因其抗菌特性、高剂量及潜在副作用存在争议。研究人员评估了多种无抗菌性、具潜在类似作用机制的物质对幼年肌成纤维细胞活力和增殖的影响,发现这些物质生物相容性良好,为寻找替代 OTC 的药物提供了依据。

  在马的世界里,有一种困扰着许多小马的疾病 —— 弯曲肢畸形。这种疾病会影响小马的正常行动,给它们的健康成长带来很大挑战。目前,土霉素(Oxytetracycline,OTC)是治疗小马弯曲肢畸形常用的保守治疗药物。上世纪 70 年代偶然发现它对患病小马的肌肉 - 肌腱单元有放松效果,后续研究也证实了其在体内的作用 。然而,土霉素的使用却存在诸多问题。一方面,它是抗菌药物,按照谨慎使用抗菌药物的准则,将其用于治疗弯曲肢畸形这种非抗菌目的,仅在特定条件下才合理。另一方面,治疗弯曲肢畸形所需的土霉素剂量比抗菌剂量高很多(40 - 70mg/kg 体重 vs. 6.6mg/kg 体重),这大大增加了小马出现严重副作用的风险,像急性肾衰竭等,可能危及生命。所以,寻找替代土霉素的治疗药物迫在眉睫。
德国汉诺威兽医大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究旨在寻找能替代土霉素治疗小马弯曲肢畸形的药物。研究人员推测,一些具有潜在类似作用机制但没有抗菌特性的物质可能是潜在的替代药物。为此,他们进行了一系列实验,并将研究成果发表在《Scientific Reports》上。

此次研究意义重大。如果能找到合适的替代药物,不仅可以避免土霉素带来的抗菌药物滥用问题和严重副作用,还能为小马弯曲肢畸形的治疗提供更安全有效的选择,对马匹养殖业和动物健康领域有着重要的推动作用。

研究人员在实验过程中,运用了多种关键技术方法。首先是细胞培养技术,从 6 匹因与本研究无关原因安乐死的温血小马前肢的浅屈肌腱(Superficial Digital Flexor Tendon,SDFT)和深屈肌腱副韧带(Accessory Ligament of the Deep Digital Flexor Tendon,ALDDFT)中分离出肌成纤维细胞进行培养。其次,使用免疫组化技术对培养的细胞进行特征分析,检测细胞中胶原蛋白 I 型、III 型和 α - 平滑肌肌动蛋白(α - Smooth Muscle Actin,α - SMA)的表达情况。最后,通过 MTS 检测和结晶紫染色实验,评估不同物质对细胞活力和增殖能力的影响 。

下面来看具体的研究结果:

  • 细胞培养:培养的细胞呈现出细长、纺锤形、类似成纤维细胞的形态,有多个膜突起,SDFT 和 ALDDFT 细胞的微观形态没有差异,这与之前描述的人和马肌腱 / 韧带肌成纤维细胞一致。
  • 免疫组化:胶原蛋白 I 型在所有细胞成分中都存在,SDFT 和 ALDDFT 细胞均 100% 表达;胶原蛋白 III 型主要存在于细胞膜,超过 70% 的细胞表达,两种细胞间无差异;超过 98% 的 SDFT 细胞和 15% - 60%(中位数 50%)的 ALDDFT 细胞表达 α - SMA ,该标记主要存在于细胞膜,在一个 SDFT 样本的所有细胞成分中都有。这些胶原蛋白的表达情况与肌腱 / 韧带肌成纤维细胞相符。
  • MTS 检测:与对照组(DMEM、1% DMSO 和土霉素)相比,大多数实验组细胞活力无显著差异。不过,SDFT 细胞中,2μg/mL 抑肽酶处理组和 1000μg/mLβ - 氨基丙腈富马酸盐(β - aminopropionitrile fumarate,BAPN)处理组的光密度(OD)值有显著差异;ALDDFT 和 SDFT 细胞用 10% DMSO 处理后的 OD 值低于其他所有物质处理组,且在部分比较中有显著差异。
  • 结晶紫实验:与对照组相比,测试物质处理组的细胞增殖能力无显著差异。但在 ALDDFT 细胞中,2μg/mL 抑肽酶与 3μg/mL 己酮可可碱、200μg/mL 抑肽酶与 1000μg/mL BAPN 等多组之间 OD 值有显著差异;SDFT 细胞中,7.5μg/mL 环辛奈德与 1000μg/mL BAPN 处理组的 OD 值有显著差异。同时,10% DMSO 处理组的 ALDDFT 和 SDFT 细胞 OD 值低于多种物质处理组,且差异显著。

在研究结论和讨论部分,研究人员发现,在实验所分析的浓度下,所有测试物质对培养细胞的活力和增殖能力均无负面影响,它们与 DMEM 对照组相比无统计学显著差异,且与土霉素表现相似 。这表明这些物质与幼年马肌成纤维细胞具有生物相容性,为后续进一步研究它们作为替代药物的可能性提供了重要的前期依据。

然而,该研究也存在一些局限性。比如,实验中使用的物质浓度是根据已发表文献选择的,但治疗弯曲肢畸形时在血管系统中使用的相关浓度可能不在测试范围内,可能会导致不同的实验结果。而且,所选物质在不同医学领域应用方式差异大,从临床角度看,目前的初步结果需要谨慎解读,还需进一步研究确定这些物质的安全有效给药方式。此外,对培养细胞的表征方法存在局限性,未来可采用更广泛的标记物或技术提高表征的特异性。

总体而言,这项研究虽然只是初步探索,但为寻找替代土霉素治疗小马弯曲肢畸形的药物迈出了重要一步,后续研究可以在此基础上,进一步深入探讨这些物质的作用机制、潜在副作用、药代动力学等方面,有望为小马弯曲肢畸形的治疗带来新的突破。

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