銀翹散對急性肺損傷模型小鼠肺損傷的改善及作用機制
Improvement and Mechanism of Yinqiao Powder on Lung Injury in Acute Lung Injury Model Mice
王逸凡,楊居崩,趙顯芳,聶發龍,李秀芳△
(云南中醫藥大學藥理教研室)
* 基金項目:國家自然科學基金[81860724];云南省科技廳中醫藥基礎研究聯合專項重大項目[202001AZ070001 - 001];云南省科技廳 - 云南中醫藥大學應用基礎研究聯合專項項目[2019FF002(- 054)]。
摘要
目的:探討銀翹散對急性肺損傷(ALI)模型小鼠肺損傷的改善及作用機制。方法:將60只KM小鼠隨機分為陰性對照組、模型組、銀翹散組、脫氧核糖核酸酶Ⅰ(DNaseⅠ)組,各15只。銀翹散組灌胃給予銀翹散(按生藥和體質量計72.54g/kg),陰性對照組、模型組、DnaseⅠ組小鼠均灌胃給予等體積生理鹽水,每天1次,連續3 d。末次給藥30 min后,腹腔注射10%水合氯醛麻醉小鼠,剝離皮下組織,暴露氣管,于氣管內滴注脂多糖(5 mg/kg),陰性對照組同法滴注生理鹽水,以復制ALI模型小鼠;DNaseⅠ組建模成功10min后同法滴注DNaseⅠ(5mg/kg)。6h后處死小鼠,取出肺組織,測定肺部濕/干重比(W/D);采用免疫熒光法和蛋白免疫印跡法檢測髓過氧化物酶(MPO)和瓜氨酸化組蛋白H3(CitH3)的表達水平;蘇木精-伊紅(HE)染色,觀察肺組織的病理形態。結果:與模型組比較,銀翹散組W/D顯著降低(P<0.05),MPO和CitH3的表達水平均顯著降低(P<0.05),氣道周圍及肺組織中的炎性細胞浸潤減輕。結論:銀翹散可通過抑制中性粒細胞胞外誘捕網形成中MPO和CitH3的表達水平,從而減輕小鼠ALI。
關鍵詞:銀翹散;中性粒細胞胞外誘捕網;急性肺損傷;作用機制;小鼠
Key words: Yinqiao Powder;neutrophil extracellular traps;acute lung injury;mechanism;mice
中圖分類號:R932;R285.5 文獻標志碼:A
中性粒細胞是機體固有免疫防御系統的重要組成。2004年,BRINKMANN等首次發現了中性粒細胞對抗感染的新方式,即形成中性粒細胞胞外誘捕網(NETs)。NETs由薄的染色質纖維組成,包含髓過氧化物酶(MPO)、瓜氨酸化組蛋白H3(CitH3)、防御素、抗菌肽等30種中性粒細胞蛋白。受到促炎介質、過氧化物等刺激后,中性粒細胞也可形成NETs。在脂多糖誘導的新生小鼠急性肺損傷(ALI)模型中,支氣管肺泡灌洗液及NETs的游離DNA水平均升高,使用NETs抑制劑脫氧核糖核酸酶(DNase)后,模型小鼠ALI癥狀緩解,提示NETs的產生可造成肺組織損傷。銀翹散對病毒感染及由脂多糖誘導的小鼠ALI具有防護作用,可對抗氧化應激損傷,抑制白細胞介素6(IL-6)、白細胞介素1(IL-1)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等炎性因子的釋放。本研究中探討了銀翹散通過抑制NETs的形成而改善脂多糖誘導的小鼠ALI的作用。現報道如下。
1 材料與方法
1.1 儀器、試藥與動物
儀器:XS125A型分析天平(瑞士普利賽斯公司,精度為十萬分之一);Infinite M200 PRO型酶標儀(瑞士Tecan公司);cf16RX型低溫高速離心機(日本HitachiKoki公司);OSE-Y50型高速組織研磨器(天根生化科技<北京>有限公司);Ti-S型倒置相差顯微鏡、Ci-L型正置熒光顯微鏡(日本Nikon公司);EG1150型石蠟包埋機、RM2235型手動輪轉式切片機(德國徠卡儀器有限公司)。
試藥:銀翹散組方藥材購自云南慈慧藥業有限公司,制備工藝參考文獻;脂多糖(美國Sigma公司,貨號為O111:B4,批號為019M4009V);兔來源抗CitH3抗體(批號為GR-13294584),兔來源抗MPO抗體(批號為GR3243222-17),均購自英國Abcam公司;DAPI染料(批號為20200630),驢血清(批號為20200818),DN‐aseI(批號為20200630),均購自北京索萊寶科技有限公司;異硫氰酸熒光素(FITC)山羊抗兔熒光抗體(批號為20000168),四甲基異硫氰酸羅丹明(TRITC)山羊抗兔熒光抗體(批號為20000054),辣根過氧化物酶(HRP)標記的山羊抗兔免疫球蛋白(Ig)G(批號為20000243),抗甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)抗體(批號為00083126),均購自美國ProteintechGroup公司。
動物:健康雄性KM小鼠,60只,體質量17~20g,購自成都達碩實驗動物有限公司,動物生產許可證號為SYXK(川)K2020-030,合格證號為51203500017366。飼養環境為溫度18~22℃,相對濕度40%~60%,明暗交替(12h/12h)。動物實驗經云南中醫藥大學動物實驗倫理委員會批準,動物倫理審查編號為R-06202009。
1.2 方法
分組、造模與給藥:按隨機數字表法將60只KM小鼠分為陰性對照組、模型組、銀翹散組、DNaseⅠ組,各15只。銀翹散組小鼠灌胃給予銀翹散(按生藥和體質量計72.54g/kg),陰性對照組、模型組、DNaseⅠ組小鼠均灌胃給予等體積生理鹽水,每天1次,連續3 d。造模前均禁食不禁飲8 h。末次給藥30 min后,腹腔注射10%水合氯醛麻醉小鼠,仰臥位固定于手術板上,頸部皮膚消毒,縱向切開,剝離皮下組織,暴露氣管,于氣管內滴注脂多糖生理鹽水溶液(5mg/kg),陰性對照組同法滴注等體積生理鹽水。隨后立即直立小鼠,上下輕度晃動數次,使脂多糖均勻分布于肺部,DNaseⅠ組小鼠滴注脂多糖10min后再同法滴注DNaseⅠ(5mg/kg),縫合傷口,待小鼠自然清醒。
指標觀察及檢測:1)肺濕/干重比(W/D)。模型復制6h后處死小鼠,無菌條件下迅速取出肺組織。取左肺上葉,準確稱定質量并記錄濕重(W),放入恒溫80℃干燥箱中烘烤72h,稱定質量,并記錄干重(D),計算W/D。2)肺組織形態。取右肺中葉,用10%多聚甲醛固定48h,脫水,浸蠟,石蠟包埋,制成4μm薄片,用蘇木精-伊紅(HE)染色,于顯微鏡下觀察。3)MPO和CitH3的表達水平。取右肺上葉,采用蛋白免疫印跡法檢測MPO和CitH3的表達水平;取左肺中葉,采用免疫熒光法檢測MPO和CitH3的熒光表達水平。
1.3 統計學處理
采用SPSS10.0統計學軟件分析。計數資料用±s表示,組間比較采用單因素方差分析,方差齊者采用LSD法,方差不齊者采用Tamhane's法。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 肺組織W/D
與陰性對照組比較,模型組小鼠肺組織W/D顯著升高(P<0.05);與模型組比較,銀翹散組W/D顯著降低(P<0.05)。詳見表1。
2.2 肺組織病理形態學變化
陰性對照組小鼠肺泡結構完整,支氣管和血管周圍未見明顯炎性變化;模型組小鼠肺毛細血管通透性增高,肺部水腫,肺組織間隙可見大量中性粒細胞浸潤和紅細胞滲出;銀翹散組和DNaseⅠ組小鼠肺組織病變均較模型組減輕,氣道周圍及肺組織炎性細胞浸潤減輕。詳見圖1。
2.3 肺組織中MPO和CitH3免疫熒光表達
與陰性對照組比較,模型組小鼠MPO和CitH3的熒光表達水平均升高;與模型組比較,銀翹散組小鼠MPO和CitH3的熒光表達水平均下降。詳見圖2。
2.4 肺組織中MPO和CitH3的蛋白表達水平
與陰性對照組比較,模型組小鼠肺組織中MPO和CitH3表達水平均顯著升高(P<0.05);與模型組比較,銀翹散組小鼠肺組織中MPO和CitH3表達水平均顯著降低(P<0.05)。詳見圖3。
3 討論
ALI是由多種誘因引起的以急性、進行性呼吸功能不全為特點的常見臨床危重癥,嚴重時表現為急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)。ALI/ARDS由直接或間接的過度肺部損傷和全身性炎性反應引起,其中NETs發揮了重要作用。新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)是由嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)引起的呼吸道疾病,可能發展為ARDS。COVID-19感染患者氣道腔內的NETs,促進血纖蛋白沉積和微血栓形成,阻塞肺泡和細小血管,導致氣管堵塞和肺通氣障礙。COVID-19嚴重感染患者的肺中存在多個廣泛分布的NETs浸潤區域,NETs通過促進纖維細胞的分化,從而加重肺部纖維化。中性粒細胞形成NETs,可增強其直接殺滅或間接干擾病原體擴散的作用,阻止上呼吸道感染的進一步發展。但過度激活的中性粒細胞在肺部形成大量的NETs,會直接加劇肺組織的損傷,推動呼吸道感染的惡化進程。
CitH3的生成可反映NETs水平。組蛋白瓜氨酸化后,核小體中組蛋白和DNA間的緊密靜電結合被削弱,隨后DNA骨架解螺旋,NETs形成。而組蛋白在體內外均可對上皮細胞產生細胞毒性作用,加重ALI癥狀。MPO可導致體外肺上皮和內皮細胞死亡,表明MPO對肺泡-毛細血管屏障有直接毒性作用,其表達也可反映NETs水平。本研究中模型組小鼠肺組織中NETs水平較高,且肺組織炎性細胞浸潤嚴重,可能是NETs中MPO與CitH3等對肺組織的損傷造成的。中醫認為,ALI主要由肺部損傷以致肺失宣降、郁熱內生,影響水液的輸布和排泄導致。銀翹散主要由金銀花、連翹、桔梗、甘草、薄荷、牛蒡子等組方,具有疏散風熱、辛涼宣散、清熱解毒、開宣肺氣、止咳等功效。本研究結果顯示,銀翹散可緩解ALI模型小鼠肺部炎癥的滲出和水腫,且小鼠肺組織中NETs形成相關蛋白MPO和CitH3表達水平均降低,提示銀翹散可能通過抑制NETs的形成而減輕ALI,但其具體作用機制還需進一步研究。
參考文獻:略。
作者簡介:
第一作者:王逸凡,女,在讀碩士研究生,研究方向為中藥藥理學。
△通信作者:李秀芳,女,博士,教授,研究方向為中藥藥理學。
該文完整發布于《中國藥業》雜志2022年5月5日出版的第31卷第9期第35~38頁。
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