劉小娟,龐廣昌*,李 楊
(天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院,天津 300134)
ω-6亞油酸對(duì)小鼠免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用
劉小娟,龐廣昌*,李 楊
(天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院,天津 300134)
目的:探索ω-6亞油酸對(duì)小鼠免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用。方法:將市購(gòu)的ω-6亞油酸以口服、腹腔注射、耳靜脈注射3種方式作用于小鼠,分別在3、2、2h后取血分離血清,用液體芯片檢測(cè)技術(shù)測(cè)定小鼠血清中的IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-12(p40)、IFN-γ、G-CSF、MCP-1、VEGF等24種細(xì)胞因子含量的變化。結(jié)果:灌胃組中顯著升高的細(xì)胞因子有IL-1α、Eotaxin和VEGF,顯著降低的有IL-6、IL-12(p40)、G-CSF和KC;腹腔注射組中炎癥細(xì)胞因子IL-1和IL-17顯著升高的同時(shí)也伴隨著IL-4、IL-10抗炎細(xì)胞因子的顯著升高以及趨化因子G-CSF的顯著降低;靜脈注射組總體表現(xiàn)為促炎作用,IL-2、IL-5、IL-6濃度顯著升高,抗炎細(xì)胞因子IL-3、IL-4、IL-9、IL-10、IL-12(p40)、IL-17濃度顯著降低。結(jié)論:ω-6亞油酸能通過(guò)小鼠胃腸黏膜系統(tǒng)和血液系統(tǒng)傳遞信號(hào),調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫系統(tǒng)。灌胃組主要激活了PKC/NF-κB途徑以及STAT的部分途徑,抑制NF-κB、JAK-STAT3、PI3K途徑;腹腔注射組激活的信號(hào)途徑有NF-κB、JNKp38MAPK、PI3K和JAKSTAT6途徑,抑制STAT3途徑;靜脈注射組激活的信號(hào)途徑有NF-κB、MAPK和JAKSTAT3。抑制的信號(hào)途徑有PI3K/ATK、ERK/MAPK、STAT1、STAT4、STAT5。
ω-6亞油酸;細(xì)胞因子;信號(hào)途徑;植物非營(yíng)養(yǎng)成分
膳食纖維中的植物非營(yíng)養(yǎng)成分(phytochemicals)也叫植物營(yíng)養(yǎng)素,已經(jīng)成為一個(gè)熱門(mén)議題,有數(shù)十類(lèi)不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的植物非營(yíng)養(yǎng)成分已經(jīng)被鑒定出來(lái),包括類(lèi)胡蘿卜素、植物固醇、皂苷、植酸、多酚、植物雌激素類(lèi)等。許多體外實(shí)驗(yàn)表明植物營(yíng)養(yǎng)素都有抗癌(作用機(jī)制主要是抑制NF-κB和MAPK信號(hào)途徑)、抗氧化、降低膽固醇、抑制腸道病原菌[1]、調(diào)節(jié)免疫的作用。其中亞油酸不僅是人體不可缺少的必需脂肪酸,更重要的是它們?cè)隗w內(nèi)可轉(zhuǎn)化為多種在人體生理活動(dòng)中起著重要作用的多不飽和脂肪酸,與人體心血管疾病的控制(如能夠顯著影響脂蛋白代謝,從而改變心血管疾病的危險(xiǎn)性,影響動(dòng)脈血栓形成和血小板功能,影響動(dòng)脈粥樣硬化細(xì)胞免疫應(yīng)答及炎性反應(yīng))[2]、免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞生長(zhǎng)以及抗癌作用等息息相關(guān)。亞油酸衍生為花生四烯酸(AA)后,在環(huán)氧化酶和脂氧化酶的作用下,分別合成PGs2系列(前列腺素、前列腺環(huán)素和TX2)和LTs4系列(4系白三烯)。已知這些介質(zhì)可以介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[3]?;ㄉ南┧?AA)和前列腺素(PG)主要是與急性炎癥有關(guān)。AA、PGE1(前列腺素E1)或PGE2(前列腺素E2)兔眼結(jié)膜下注射,可使眼結(jié)膜血管擴(kuò)張、微血管通透性增加而致紅腫,家兔或大鼠靜脈或腦室內(nèi)注射AA可引起體溫升高[4]。
本研究使用ω-6亞油酸對(duì)小鼠通過(guò)灌胃、腹腔注射、耳靜脈注射3種方式,檢測(cè)其血清中24種細(xì)胞因子的濃度變化情況,探索ω-6亞油酸對(duì)細(xì)胞因子可能發(fā)揮的調(diào)節(jié)作用和作用途徑,從而推測(cè)ω-6亞油酸對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的免疫功能。
1.1 材料與試劑
Bal b/c小鼠,雄性,清潔級(jí),8~9周齡,20~25g/只,購(gòu)自天津市利居生物用品供應(yīng)中心。
ω-6亞油酸 天津科瑞杰生物技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司;20~200μL,100~1000μL可調(diào)式移液器,Thermo熱電(上海)儀器有限公司;DDH2O、Millipore mouse 試劑盒96孔酶標(biāo)板 Millipore公司。
1.2 儀器與設(shè)備
3K15高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)西格馬實(shí)驗(yàn)離心機(jī)有限公司;光照生化培養(yǎng)箱 哈爾濱東聯(lián)電子科技有限公司;Millipore液體芯片掃描儀 Millipore公司;-70℃冷凍冰箱 Sanyo公司;水平振蕩器(能調(diào)溫)。
1.3 方法
1.3.1 動(dòng)物分組及處理
Bal b/c小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,隨機(jī)分成3組:口服灌胃組、腹腔注射組、靜脈注射組,每組6只小鼠,包括3只實(shí)驗(yàn)鼠和3只空白對(duì)照小鼠。口服灌胃組亞油酸的劑量為2000μL/kg bw,腹腔注射組的劑量為800μL/kg bw,靜脈注射組的劑量為400μL/kg bw,空白對(duì)照鼠給與實(shí)驗(yàn)鼠同等劑量同等方式的0.9%生理鹽水。在實(shí)驗(yàn)前一天晚上禁食,口服灌胃組在服用亞油酸后3h摘除眼球取血,注射組在注射亞油酸后2h摘除眼球取血(本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)給小鼠注射或者口服脂多糖LPS,系統(tǒng)研究了細(xì)胞因子的漲落規(guī)律,發(fā)現(xiàn)口服需要3~4h,注射則只有2~3h[5]),4℃、3500r/min離心15min,分離血清離心15min,分裝,-20℃保存待測(cè)。
1.3.2 小鼠血清中細(xì)胞因子濃度的測(cè)定
用Millipore mouse 試劑盒檢測(cè)小鼠24種細(xì)胞因子的水平。本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的24種細(xì)胞因子中包括:白細(xì)胞介素類(lèi):IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-10、IL-12(p40)、IL-12(p70)、IL-13、IL-17;干擾素類(lèi):IFN-γ;腫瘤壞死因子類(lèi):TNF-α;集落刺激因子:G-CSF、GM-CSF;趨化因子類(lèi):Eotaxin、KC、MCP-1、IP-10、MIP-1 α、RANTES、VEGF。
式中:MFI值即熒光值。
1.4 數(shù)據(jù)處理
應(yīng)用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,各組均數(shù)的比較采用方差分析,P<0.05為有顯著性差異,P<0.01為有極顯著性差異。所有柱形圖、曲線圖應(yīng)用Excel繪制。
2.13 種方式下ω-6中的亞油酸對(duì)小鼠24種細(xì)胞因子的作用
灌胃、腹腔注射和靜脈注射3種作用方式下ω-6亞油酸對(duì)小鼠24種細(xì)胞因子的作用如圖1所示。
如果老年人出現(xiàn)突發(fā)性耳聾,可使用抗病毒和擴(kuò)血管、溶栓的藥物營(yíng)養(yǎng)神經(jīng),通過(guò)吃藥和輸液都可以,也可以使用激素類(lèi)藥物減輕內(nèi)耳水腫,緩解突發(fā)性耳聾。如果是由糖尿病、血管疾病等引起,就針對(duì)病因控制血糖或改善血液循環(huán)。有時(shí)游泳、沐浴時(shí)耳道進(jìn)水,耳垢體積膨脹,突然感覺(jué)耳聾,只需取出栓塞即可。慢性中耳炎可導(dǎo)致鼓膜穿孔、炎癥性肉芽腫、鈣化灶等病變,須及時(shí)進(jìn)行治療。要特別提醒的是,老人出現(xiàn)突發(fā)性耳聾,應(yīng)及時(shí)帶老人到醫(yī)院檢查治療,一直拖著不治療,發(fā)展下去就會(huì)全聾,即使使用助聽(tīng)器也無(wú)效。
圖1 3種方式下ω-6亞油酸對(duì)小鼠24種細(xì)胞因子的作用Fig. 1 Effects ofω-6 linoleic acid using three different delivery methods on 24 cytokines in mice
表1 各類(lèi)細(xì)胞因子的變化(亞油酸)Table 1 Changes of cytokines in mice administered with linoleic acid
表2 統(tǒng)計(jì)學(xué)t檢驗(yàn)變化顯著的細(xì)胞因子(亞油酸)Table 2 Significant change of cytokines in mice administered with linoleic acid
與對(duì)照組相比各種細(xì)胞因子的變化情況見(jiàn)表1。在灌胃組中,IL-3、IL-4、TNF-α、IP-10在口服前后濃度沒(méi)有明顯變化,給小鼠口服灌胃亞油酸后,上調(diào)了IL-1α、IL-1β、IL-5、IL-9、IL-10、IL-12(p70)、IL-17、IFN-γ、Eotaxin、MCP-1、MIP-1α、RANTES、VEGF的表達(dá)量,即實(shí)驗(yàn)組在被檢血清中的濃度高于對(duì)照組中的濃度。IL-2、IL-6、IL-12(p40)、IL-13、G-CSF、GM-CSF、KC 七種細(xì)胞因子在灌胃后,血清中的濃度低于對(duì)照組的濃度。
在腹腔注射組中,IP-10、MCP-1在注射前后濃度沒(méi)有明顯變化,在檢測(cè)結(jié)果中,IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-9、IL-10、IL-12(p40)、IL-12 (p70)、IL-13、IL-17、IFN-γ、TNF-α、GM-CSF、MIP-1α、RANTES、VEGF的濃度高于對(duì)照組中細(xì)胞因子的濃度。IL-6、Eotaxin、G-CSF、KC的濃度低于對(duì)照組。
在靜脈注射組中, Eotaxin、RANTES在注射前后濃度沒(méi)有明顯變化,在給小鼠靜脈注射亞油酸后,上調(diào)了IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-5、IL-6、TNF-α、G-CSF、KC、IP-10、MCP-1、MIP-1α、VEGF的表達(dá)量,即實(shí)驗(yàn)組的濃度高于對(duì)照組中細(xì)胞因子的濃度。IL-3、IL-4、IL-9、IL-10、IL-12(p40)、IL-12(p70)、IL-13、IL-17、IFN-γ、GM-CSF的濃度低于對(duì)照組。
2.2 顯著性分析
應(yīng)用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差t檢驗(yàn),根據(jù)P值進(jìn)行顯著分析,結(jié)果見(jiàn)表2。
由表2可知,在灌胃組中,VEGF與對(duì)照組相比具有極顯著性差異,IL-1α、Eotaxin、VEGF的濃度顯著升高,IL-6、IL-12(p40)、G-CSF、KC與對(duì)照組相比顯著降低;在腹腔注射組中,IL-1α、IL-10與對(duì)照組相比具有極顯著性差異,IL-1α、IL-1β、IL-4、IL-10、IL-17的濃度顯著升高,G-CSF與對(duì)照組相比顯著降低;在靜脈注射組中,IL-4 、IL-9、IL-12(p40)、IL-12(p70)、IL-17與對(duì)照組相比具有極顯著性差異,IL-2、IL-5、IL-6的濃度顯著升高,IL-3、IL-4 、IL-9、IL-10、IL-12 (p40)、IL-12(p70)、IL-17與對(duì)照組相比顯著降低。
細(xì)胞因子是由機(jī)體免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞合成和分泌的具有高效性、多功能的多肽類(lèi)因子,可以作用于其他細(xì)胞受體,在分子水平上調(diào)節(jié)多種細(xì)胞的功能[6]。免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子可以作用于其他細(xì)胞的受體,在分子水平上調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生理功能[7](表3)。它們和相應(yīng)的靶細(xì)胞外膜上的受體結(jié)合,依賴(lài)于細(xì)胞和所作用的細(xì)胞因子產(chǎn)生某種應(yīng)答。而且經(jīng)常是靶細(xì)胞在細(xì)胞因子的刺激下產(chǎn)生另外的細(xì)胞因子。它們主要作為細(xì)胞間的信號(hào)傳遞分子,介導(dǎo)和調(diào)節(jié)機(jī)體免疫應(yīng)答、細(xì)胞分化、造血、腫瘤免疫等多種生理及病理過(guò)程??傊?,機(jī)體免疫應(yīng)答的發(fā)生發(fā)展,以及發(fā)炎細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子之間相互作用和相互平衡構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[8-11]。
表3 幾種顯著變化的細(xì)胞因子的生物功能及其介導(dǎo)的信號(hào)途徑Table 3 Functions and signal pathways of cytokines with significant change
腹腔注射組沒(méi)有經(jīng)過(guò)胃腸道,是直接對(duì)腸黏膜系統(tǒng)發(fā)揮作用的。炎癥細(xì)胞因子IL-1和IL-17升高的同時(shí)也伴隨著IL-4、IL-10抗炎細(xì)胞因子的升高以及趨化因子G-CSF的降低,亞油酸作用于腹腔內(nèi)的共同黏膜免疫系統(tǒng)(common mucosal immunity system,CMIS)時(shí)[15],腸道上皮細(xì)胞(M細(xì)胞)、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞、NK細(xì)胞等發(fā)出炎癥信號(hào)產(chǎn)生一系列相應(yīng)的細(xì)胞因子,如本研究中的IL-1、INF-γ等,接著,胞內(nèi)一系列轉(zhuǎn)錄因子磷酸化和去磷酸化(表3)使這些細(xì)胞因子的信號(hào)被放大,促進(jìn)Th0向Th2細(xì)胞極化,分泌IL-4、IL-10等抗炎細(xì)胞因子來(lái)中和過(guò)高的炎癥反應(yīng)。說(shuō)明隨著時(shí)間的延長(zhǎng),機(jī)體會(huì)產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子來(lái)平衡過(guò)高的炎癥,激活的信號(hào)途徑有NF-ΚB、JNKp38MAPK、PI3K和JAKSTAT6途徑,抑制STAT3途徑。
靜脈注射組是避開(kāi)腸胃道及黏膜系統(tǒng)直接進(jìn)入血液作用于小鼠的,總體表現(xiàn)為促炎作用。IL-2、IL-5、IL-6濃度顯著升高,抗炎細(xì)胞因子IL-3、IL-4、IL-9、IL-10、IL-12(p40)、IL-17濃度顯著降低。激活的信號(hào)途徑有NF-κB、MAPK、和JAKSTAT3。抑制的信號(hào)途徑有PI3K/ ATK、ERK/MAPK、STAT1、STAT4、STAT5,可能是由于亞麻酸除了能通過(guò)旁分泌參與免疫反應(yīng)外還能影響靜脈中的一些蛋白因子,形成更復(fù)雜的關(guān)系。有文獻(xiàn)[16-17]表明亞油酸能抑制血小板活化因子(PAF)的產(chǎn)生(PAF由單核細(xì)胞產(chǎn)生,活化血小板,促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化形成);抑制血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)(PDGF能導(dǎo)致動(dòng)脈血管壁平滑肌細(xì)胞、纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的遷移和增加);降低極低密度脂蛋白VLDL(VLDL是心血管病的危險(xiǎn)因素);抑制脂蛋白(α)(LP(α))的產(chǎn)生(LP(α)有致動(dòng)脈粥樣硬化形成和血栓形成作用,它的載脂蛋白分子結(jié)構(gòu)與纖維蛋白溶酶原很相似,是纖維蛋白溶酶原活化劑的抑制劑,使纖維蛋白不易溶解)。
灌胃組中大部分白介素類(lèi)細(xì)胞因子沒(méi)有顯著性變化,趨化因子的變化情況比較顯著。IL-1α、Eotaxin和VEGF的濃度顯著性升高,IL-6、IL-12(p40)、G-CSF和KC濃度顯著降低。亞油酸在經(jīng)過(guò)胃腸道消化吸收后,與腸黏膜上的上皮細(xì)胞受體結(jié)合,激活了PKC/NF-κB途徑以及STAT的部分途徑促進(jìn)IL-α、Eotaxin和VEGF的表達(dá),對(duì)NF-κB、JAK-STAT3、PI3K途徑的抑制可能導(dǎo)致IL-6、IL-12(p40)、G-CSF和KC濃度的降低。腹腔注射組中炎癥細(xì)胞因子IL-1和IL-17升高的同時(shí)也伴隨著IL-4、IL-10抗炎細(xì)胞因子的升高以及趨化因子G-CSF的降低,說(shuō)明隨著時(shí)間的延長(zhǎng),機(jī)體會(huì)產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子來(lái)平衡過(guò)高的炎癥,激活的信號(hào)途徑有NF-κB、JNKp38MAPK、PI3K和JAKSTAT6途徑,抑制STAT3途徑。靜脈注射組總體表現(xiàn)為促炎作用。IL-2、IL-5、IL-6濃度顯著升高,抗炎細(xì)胞因子IL-3、IL-4、IL-9、IL-10、IL-12(p40)、IL-17濃度顯著降低。激活的信號(hào)途徑有NF-κB、MAPK、和JAKSTAT3。抑制的信號(hào)途徑有PI3K/ATK、ERK/MAPK、STAT1、STAT4、STAT5。
有研究表明不飽和脂肪酸(PUFA)在組織培養(yǎng)中能抑制3種腹水癌的生長(zhǎng),對(duì)淋巴肉瘤也有很好的抑制作用,其中以亞油酸與亞麻酸的作用最強(qiáng),大劑量(100~200mg/kg)的亞油酸腹腔注射,可以完全抑制肉瘤S37的生長(zhǎng),并使小鼠淋巴細(xì)胞性白血病(腹水型)小鼠的存活時(shí)間延長(zhǎng)[18]。本實(shí)驗(yàn)主要研究口服ω-6亞油酸后對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的作用,輔以小劑量的腹腔注射和靜脈注射方式作為對(duì)照(亞油酸是一種脂溶性物質(zhì),注射劑量要在風(fēng)險(xiǎn)范圍之內(nèi)),相對(duì)于靜脈注射組表現(xiàn)出的顯著促炎作用,口服途徑對(duì)機(jī)體的作用就表現(xiàn)得相對(duì)均衡,可見(jiàn)口服ω-6亞油酸是一種安全科學(xué)的方式,它不僅作為食物給機(jī)體提供了必需的營(yíng)養(yǎng),最重要的是它能通過(guò)腸黏膜系統(tǒng)傳遞信息從而調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫活動(dòng)。在營(yíng)養(yǎng)相對(duì)過(guò)剩的今天我們還是希望合理飲食,不要過(guò)分追求食用所謂增強(qiáng)免疫的食品。最好不要通過(guò)注射的形勢(shì)給機(jī)體所謂“免疫增強(qiáng)”食品,本研究的結(jié)果表明服用過(guò)多的ω-6亞油酸反而可能會(huì)降低食欲,增加機(jī)體過(guò)頭的炎癥應(yīng)答。
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Regulatory Function of ω-6 Linoleic Acid on Mouse Immune System
LIU Xiao-juan,PANG Guang-chang*,LI Yang
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)
Objective: To explore the effect of ω-6 linoleic acid on cytokines of mice. Methods: The mice were administered with linoleic acid by intragastric administration, intraperitoneal injection and vein injection respectively. At 3, 2 h and 2 h after administration, the concentration changes of 24 cytokines including IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-12 (p40), IFN-γ, G-CSF, MCP-1 and VEGF in mouse serum were determined. Results: An obvious increase in IL-1, Eotaxin and VEGF, and significant decline in IL-6, IL-12 (p40), G-CSF and KC were observed in mice with intragastric administration of ω-6 linoleic acid; In intraperitoneal injection group, the concentration of IL-1, IL-17, IL-4, IL-10 exhibited an obvious increase, whereas GCSF exhibited an obvious decrease; The mice in vein-injection group showed a remarkable change with inflammation, which exhibited a dramatic increase of IL-2, IL-5 and IL-6, and a significant decrease of IL-3, IL-4, IL-9, IL-10, IL-12 (p40), and IL-17. Conclusion: ω-6 linoleic acid can transfer signal through mucosal immunity of intestine and blood system to regulate immune system. In intragastric administration group, PKC/NF-κB and partial STAT pathways can be activated and JAK-STAT3 and PI3K pathways can be inhabited; in intraperitoneal injection group, NF-κB, JNK/p38/MAPK, PI3K and JAK/STAT6 can be activated and STAT3 can be inhabited; in vein-injection group, NF-κB, MAPK and JAK/STAT3 can be activated, and PI3K/ATK, ERK/MAPK and STAT1, 4, 5 can inhabited. Nowadays, due to excessive nutrition for some people, it is not scientific strategy for these people to pursue immune-enhancing food, which can keep their body in a continuous inflammation status. Therefore, our health should be result from a dietary structure that is benefit for immune balance.
ω-6 protein;cytokine;signal pathway;phytochemicals
Q178.535
A
1002-6630(2010)23-0375-05
2010-09-25
國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30871951)
劉小娟(1986—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)樯锘钚晕镔|(zhì)的分離純化。E-mail:llxjj1236@163.com
*通信作者:龐廣昌(1956—),男,教授,博士,研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)及食品免疫學(xué)。E-mail:pgc@tjcu.edu.cn