賈永芳 吳雷振 張瑞平 王麗霞 劉亞潔 張順利
(河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 省部共建細(xì)胞分化調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新鄉(xiāng)453007)
花旗松素和槲皮素專屬性強(qiáng),是水紅花子的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)物,花旗松素是槲皮素的同分異構(gòu)體,具有調(diào)節(jié)脂代謝、抗炎、抗氧化、抗輻射、抗病毒和抗腫瘤活性作用[1]。本研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)水紅花子水煎劑對(duì)LPS所致小鼠流產(chǎn)具有保胎作用,但其單體活性成分是否也具有類似的抗感染流產(chǎn)作用及其作用機(jī)制目前尚不清楚。而在由細(xì)菌感染引起的流產(chǎn)中,細(xì)菌脂多糖(LPS)起關(guān)鍵作用,它可以通過(guò)激活子宮巨噬細(xì)胞釋放 TNF-α,而導(dǎo)致流產(chǎn)[2,3]。同時(shí)CD14是巨噬細(xì)胞重要的模式識(shí)別受體,又是介導(dǎo)LPS激活巨噬細(xì)胞的受體,在清除LPS過(guò)程中發(fā)揮重要作用[4]。本實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)觀察花旗松素、槲皮素對(duì)LPS誘導(dǎo)流產(chǎn)小鼠子宮中非特異性酯酶陽(yáng)性巨噬細(xì)胞和CD14陽(yáng)性巨噬細(xì)胞數(shù)量和分布,分泌TNF-α含量的變化,從細(xì)胞、分子水平上闡明花旗松素和槲皮素的免疫抑制作用,從免疫藥理學(xué)角度探討其保胎機(jī)理,為其藥效的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和尋找抗感染流產(chǎn)的新途徑提供依據(jù)。
1.1 實(shí)驗(yàn)藥品和器材 花旗松素(Taxifolin)和槲皮素(Quercetin)均購(gòu)自南京澤朗醫(yī)藥有限公司;LPS(Sigma,美國(guó),127k4048)購(gòu)自北京鼎國(guó)生物技術(shù)有限公司;兔抗鼠 CD14抗體 (Santa Cruze,美國(guó));生物素化的羊抗兔IgG和辣根過(guò)氧化酶標(biāo)記鏈酶卵白素(Vector,美國(guó));小鼠腫瘤壞死因子(TNF-α)ELISA試劑盒(R&Dsystems,美國(guó));冰凍切片機(jī)(Reichert Histo,美國(guó));酶標(biāo)儀(ST-360,上??迫A實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有限公司);LPS:用0.01 mol/L pH7.4的PBS 配制濃度為0.5 μg/ml的溶液。
1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 8周齡昆明種清潔級(jí)小鼠體重20~22 g,常規(guī)飼養(yǎng),自由取食飲水。以陰道涂片法進(jìn)行動(dòng)情周期鑒定。取動(dòng)情期雌鼠與雄鼠2∶1合籠過(guò)夜,次日清晨檢出陰栓者定為孕1天。
1.3 動(dòng)物分組及處理 孕鼠隨機(jī)分為對(duì)照組(簡(jiǎn)稱A組)和實(shí)驗(yàn)組。實(shí)驗(yàn)組又分為L(zhǎng)PS處理流產(chǎn)模型組(簡(jiǎn)稱B組)、低濃度花旗松素及LPS雙處理組(簡(jiǎn)稱C1組)、高濃度花旗松素及LPS雙處理組(簡(jiǎn)稱C2組)、低濃度槲皮素及LPS雙處理組(簡(jiǎn)稱D1組)、高濃度槲皮素及LPS雙處理組(簡(jiǎn)稱D2組)。每組小鼠15只。A、B組于孕2天開(kāi)始每天灌胃PBS 0.4 ml,1 次/天;其中,A 組于孕 6 天尾靜脈注射 PBS 0.2 ml;B組于孕 6天尾靜脈注射 LPS 0.2 ml[5,6];C1 組于孕 2 天開(kāi)始每天灌胃花旗松素50 mg/kg,連續(xù)灌胃至孕8天,其中在孕6天尾靜脈注射LPS 0.2 ml;C2組:孕2天開(kāi)始灌胃花旗松素250 mg/kg,連續(xù)灌至孕8天,其余同C1組;D1組:孕2天開(kāi)始灌胃槲皮素50 mg/kg,連續(xù)灌至孕8天,其余同 C1組;D2組:孕 2天開(kāi)始灌胃槲皮素250 mg/kg,連續(xù)灌至孕8天,其余同C1組。所有小鼠均于孕9天處死取子宮。每只小鼠左側(cè)子宮角用于制備冰凍切片,右側(cè)子宮角用于ELISA檢測(cè)。
1.4 非特異性酯酶染色 左側(cè)子宮角冰凍切片,橫切6 μm,晾干。參照文獻(xiàn)[7]進(jìn)行非特異性酯酶(α-ANE)染色。
1.5 免疫組織化學(xué)染色 左側(cè)子宮角冰凍切片6 μm,多聚甲醛固定 20分鐘,分別用 0.3% 的H2O2,10%正常羊血清封閉非特異性染色。滴加1∶200兔抗鼠CD14一抗,按試劑盒要求進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色,鏡檢、照相。
1.6 子宮組織勻漿液制備和ELISA方法 將右側(cè)子宮角置預(yù)冷PBS中剝?nèi)ヅ咛?,冰浴勻漿,12 000 r/min,4℃離心15分鐘,分裝上清液,-20℃凍存。TNF-α檢測(cè)按ELISA試劑盒說(shuō)明書操作,酶標(biāo)儀450 nm處讀取OD值,標(biāo)準(zhǔn)曲線確定TNF-α含量。
1.7 胚胎吸收率計(jì)算、細(xì)胞計(jì)數(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 胚胎吸收率 =[死亡胚胎數(shù)/(死亡胚胎數(shù)+正常胚胎數(shù))]×100%。每只動(dòng)物取5張切片,細(xì)胞計(jì)數(shù)于10×40倍光鏡下,每張切片隨機(jī)選取6個(gè)視野,用CIS圖像分析軟件測(cè)量免疫組化陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量、灰度值和陽(yáng)性面積。數(shù)據(jù)以±s表示,統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS13.0軟件和組間t檢驗(yàn)。
2.1 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠胚胎發(fā)育的影響孕9天解剖孕鼠,A組15只中有2只出現(xiàn)明顯流產(chǎn)跡象,胚胎形態(tài)明顯小于正常胚胎,胎盤和胚胎有出血或壞死,呈黑褐色;而正常胚胎大小均勻,呈粉紅色。B組孕鼠全部流產(chǎn),胚胎吸收率100%,胎盤壞死,子宮內(nèi)嚴(yán)重淤血,造模成功。C1、C2和D1組流產(chǎn)率和胚胎吸收率均略高于A組(P>0.05),D2組流產(chǎn)率較A組略有增加,胚胎吸收率顯著高于A組(P<0.01);各雙處理組流產(chǎn)率與B組相比下降,胚胎吸收率極顯著降低(P<0.01)。結(jié)果詳見(jiàn)表1。
2.2 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮α-NAE+巨噬細(xì)胞的影響
2.2.1 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮α-NAE+巨噬細(xì)胞數(shù)量和分布的影響 B組小鼠子宮內(nèi)膜和肌層α-NAE+巨噬細(xì)胞數(shù)量均顯著多于A組(P<0.01,圖1A、B);C1組與A組相比,外膜巨噬細(xì)胞顯著減少(P<0.05),但內(nèi)膜及肌層已接近 A組(P>0.05,圖1C)。C2組與 A組、B組相比,子宮各層 α-NAE+巨噬細(xì)胞數(shù)量均顯著減少(P<0.05),內(nèi)膜和肌層達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。D1組與A組相比,外膜顯著降低(P<0.05),其他部位差異不顯著;三層組織結(jié)構(gòu)中巨噬細(xì)胞均顯著低于B組(P<0.05)。D2組子宮內(nèi)膜和肌層巨噬細(xì)胞數(shù)目顯著高于A組,低于B組(P<0.01)。詳見(jiàn)表2。
2.2.2 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮α-NAE+巨噬細(xì)胞灰度值的影響 與A組相比,B組子宮內(nèi)膜和肌層灰度值顯著減少(P<0.05),外膜灰度值與A組無(wú)差異;D2組肌層灰度值顯著降低(P<0.05);其他雙處理組內(nèi)膜與肌層和A組相比無(wú)顯著差異,外膜較A組顯著增加(P<0.05)。雙處理組和B組相比均顯著增加(P<0.05)。詳見(jiàn)表2。
2.2.3 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮巨噬細(xì)胞α-NAE+陽(yáng)性反應(yīng)面積的影響 與A組相比,B組子宮內(nèi)膜和肌層巨噬細(xì)胞α-NAE+陽(yáng)性反應(yīng)面積顯著增加(P<0.01)。C1、D1組內(nèi)膜和肌層與A組相比差異不顯著,較 B組顯著下降(P<0.01)。C2組內(nèi)、外膜陽(yáng)性面積較A組顯著減少,肌層降低(P<0.01)。D2組內(nèi)膜和肌層較A組和其他雙處理組極顯著增加(P<0.01);內(nèi)膜較B組極顯著下降(P<0.01),肌層下降不顯著。詳見(jiàn)表2。
2.3 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮CD14+巨噬的影響
2.3.1 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮CD14+巨噬細(xì)胞數(shù)量和分布的影響 B組小鼠CD14+巨噬細(xì)胞數(shù)量與A組相比,內(nèi)膜、肌層均顯著增多(P<0.01),外膜與 A 組相似(圖2A、B)。C1組、D1組與A組相比,肌層顯著升高(P<0.01),外膜顯著降低(P <0.05),內(nèi)膜接近 A 組(P >0.05,圖 2C)。C2組子宮內(nèi)膜和外膜CD14+巨噬細(xì)胞數(shù)量均顯著低于A組,肌層極顯著高于A組 (P<0.01)。D2組內(nèi)膜和肌層CD14+巨噬細(xì)胞均極顯著高于A組(P<0.01),外膜低于 A 組(P <0.05)。各雙處理組與B組相比,3層巨噬細(xì)胞數(shù)量均顯著低于B組(P<0.05),內(nèi)膜和肌層達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。詳見(jiàn)表3。
2.3.2 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮CD14+巨噬細(xì)胞灰度值的影響 B組子宮內(nèi)膜和肌層CD14+巨噬細(xì)胞灰度值較A組顯著減少(P<0.05),外膜差異不明顯。C2組內(nèi)膜和外膜均顯著高于A組(P<0.05),肌層無(wú)顯著差異。其它各雙處理組內(nèi)膜和肌層變化與A組近似,顯著高于B組(P<0.05);外膜較A組和B組顯著增加(P<0.05)。詳見(jiàn)表3。
2.3.3 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮CD14+巨噬細(xì)胞免疫反應(yīng)陽(yáng)性面積的影響 B組子宮內(nèi)膜和肌層CD14+巨噬細(xì)胞陽(yáng)性面積率較A組顯著增加(P<0.01)。D2組肌層極顯著高于A組和其它雙處理組,低于B組(P<0.01),內(nèi)膜和外膜與A組無(wú)顯著差異。其他雙處理組3層結(jié)構(gòu)與B組相比均顯著降低,其中內(nèi)膜和肌層達(dá)到極顯著水平(P<0.01);與A組相比內(nèi)膜極顯著降低(P<0.01),外膜顯著降低(P <0.05),肌層顯著升高(P <0.01);組間差異不顯著。詳見(jiàn)表3。
表1 各組小鼠的妊娠結(jié)果Tab.1 Pregnancy outcome of each group mice
表2 LPS、花旗松素和槲皮素對(duì)各組小鼠子宮α-NAE+巨噬細(xì)胞的影響(±s)Tab.2 Effect of LPS,taxifolin and quercetin on the α-NAE+macrophages in the uterine of each group mice(x±s)
表2 LPS、花旗松素和槲皮素對(duì)各組小鼠子宮α-NAE+巨噬細(xì)胞的影響(±s)Tab.2 Effect of LPS,taxifolin and quercetin on the α-NAE+macrophages in the uterine of each group mice(x±s)
Note:Data with different letters significantly differ(capitals means P <0.01,lowercase means P <0.05)among treatments.
Quantity Gray value Positive cell area Groups Endometrium Myometrium Perimetrium Endometrium Myometrium Perimetrium Endometrium Myometrium Perimetrium A 6.12 ±0.71A 2.81 ± 0.82A16.54 ±1.67a66.64 ±7.71a70.62 ±1.67a43.76 ±5.44a1.09% ± 0.001 1A0.95% ± 0.001 5A1.86% ±0.004 4a B 26.23 ±2.65B32.84 ±3.33B14.34 ±0.35a45.71 ±2.21b54.61 ±2.23b46.60 ±1.52a3.25% ± 0.008 3B2.87% ± 0.004 4B1.49% ±0.003 8ab C1 6.20 ± 1.18A2.88 ± 0.84A10.40 ±1.14bc64.64 ±7.71a69.56 ±2.14a61.32 ±5.58b0.89% ± 0.001 5A0.75% ± 0.001 9A1.37% ±0.003 1b C2 3.40 ± 0.91C1.40 ± 0.55C 8.24 ± 0.45c68.41 ±1.57a76.13 ±6.64a69.67 ±4.24b0.61% ± 0.001 9C0.51% ±0.002 3C1.32% ±0.003 4b D1 9.44 ± 1.14A2.54 ± 0.83A11.56 ±0.12b63.65 ±11.15a73.15 ±3.05a62.55 ±3.34b1.01% ± 0.002 1A0.88% ±0.001 9A1.48% ±0.002 3ab D2 20.58 ±2.52D16.25 ±3.22D12.75 ±0.15b58.45 ±2.61a61.00 ±3.32c63.75 ±8.91b2.49% ± 0.006 5D2.46% ±0.005 5B1.89% ±0.001 4a
2.4 花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮TNF-α含量的影響 子宮TNF-α含量(pg/ml;蛋白)在B組含量為45.36 ± 6.89,顯著高于 A 組 25.38 ± 2.89(P<0.05)。C1 組為 26.23 ± 4.71,C2 組為29.25 ± 0.46,D1 組為 28.15 ± 3.84,D2 組為34.05±3.08,與A組相比無(wú)顯著性差異;與B組相比均顯著降低(P<0.05)。
表3 LPS、花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮CD14+巨噬細(xì)胞的影響(±s)Tab.3 Effect of LPS,taxifolin and quercetin on the CD14+macrophages in the uterine of each group mice(x±s)
表3 LPS、花旗松素和槲皮素對(duì)小鼠子宮CD14+巨噬細(xì)胞的影響(±s)Tab.3 Effect of LPS,taxifolin and quercetin on the CD14+macrophages in the uterine of each group mice(x±s)
Note:Data with different letters significantly differ(capitals means P <0.01,lowercase means P <0.05)among treatments.
Quantity Gray value Positive cell area Groups images/BZ_258_233_538_2242_600.pngA 6.41 ±0.89A 1.41 ±0.25A 15.12 ±0.71a82.36 ±4.61a97.15 ±5.38a61.83 ±4.15a2.44% ±0.006 4A0.62% ±0.000 9A2.78% ± 0.005 3a B 23.28 ±3.35B 26.13 ±4.69B 12.67 ±2.36a60.39 ±4.35b64.08 ±4.32b71.13 ±3.89a3.32% ±0.004 8B3.74% ±0.003 8B2.24% ± 0.003 5a C1 7.12 ±0.71A 8.65 ±1.34C 8.03 ±1.64b 89.45 ±2.51a86.54 ±6.65a90.24 ±3.74b1.12% ±0.001 7C1.56% ±0.001 1C1.44% ± 0.003 4b C2 3.25 ±0.46C 7.42 ±0.98C 7.43 ±1.55b120.64 ±23.71c91.13 ±4.08a88.15 ±3.36b1.07% ±0.002 9C1.36% ±0.004 5C1.42% ± 0.002 5b D1 8.62 ±0.84A 8.43 ±1.29C 8.15 ±1.84b 88.67 ±2.56a102.09 ±3.05a94.75 ±2.71b1.24% ±0.002 1C1.61% ±0.001 2C1.51% ± 0.001 6b D2 14.25 ±2.30D 15.82 ±1.26D 9.15 ± 0.58b87.28 ±3.98a88.75 ±4.39a83.29 ±3.75b2.35% ±0.005 3A2.73% ±0.005 1D1.89% ± 0.014 0ab
圖1 流產(chǎn)小鼠子宮非特異性酯酶染色Fig.1 Non-specific esterase staining in the uterine of abortion mice
LPS是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的重要組成成分,可誘發(fā)大鼠和小鼠的胚胎吸收[8,9]。王曉丹[5]報(bào)道,每只孕鼠在孕7天靜脈注射0.1 μg LPS引起小鼠流產(chǎn),本課題組在孕6天注射LPS即可引起小鼠全部流產(chǎn),胚胎吸收率為100%,認(rèn)為造模成功。而在孕2~8天預(yù)先灌胃孕鼠花旗松素或槲皮素,再注射LPS,孕鼠的流產(chǎn)率與流產(chǎn)模型組相比下降,胚胎吸收率極顯著降低(P<0.01),說(shuō)明花旗松素和槲皮素對(duì)LPS誘導(dǎo)的小鼠流產(chǎn)具有抑制作用。
圖2 流產(chǎn)小鼠子宮免疫組化染色Fig.2 Immunohistochemistry staining in the uterine of abortion mice
妊娠是一個(gè)免疫耐受的過(guò)程,小鼠胚胎著床和維持與子宮巨噬細(xì)胞的分布變化有關(guān)[10]。外源性LPS通過(guò)血漿中脂多糖結(jié)合蛋白(LBP)轉(zhuǎn)運(yùn)至單核/巨噬細(xì)胞膜表面,與CD14結(jié)合,啟動(dòng)LPS信號(hào)的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)[11],引起預(yù)致敏的巨噬細(xì)胞釋放TNF-α[3],后者可直接引起胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞的凋亡[12],導(dǎo)致小鼠流產(chǎn),提示 CD14是介導(dǎo) LPS激活巨噬細(xì)胞的關(guān)鍵因素。本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,A組孕9天時(shí),子宮內(nèi)的CD14+巨噬細(xì)胞主要分布在外膜和內(nèi)膜,在肌層內(nèi)幾乎沒(méi)有分布。B組子宮內(nèi)膜和肌層的CD14+巨噬細(xì)胞數(shù)和陽(yáng)性面積顯著的高于A組,灰度值顯著小于A組,說(shuō)明在LPS刺激后巨噬細(xì)胞CD14分子的表達(dá)增多,高表達(dá)的CD14分子作為巨噬細(xì)胞的重要的模式識(shí)別受體進(jìn)一步介導(dǎo)LPS激活巨噬細(xì)胞,促進(jìn)巨噬細(xì)胞釋放大量的TNF-α。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),B組小鼠子宮巨噬細(xì)胞CD14表達(dá)增加的同時(shí)伴隨著TNF-α含量顯著升高。B組外膜CD14+巨噬細(xì)胞數(shù)目與A組無(wú)顯著差異,推測(cè)LPS有誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞從子宮外部向子宮內(nèi)膜遷移的作用,而各雙處理組的內(nèi)膜、肌層CD14+巨噬細(xì)胞數(shù)和陽(yáng)性面積,TNF-α含量均極顯著的低于B組,Daolin Tang[13]用 100 mg/kg 槲皮素處理由 LPS引起的膿毒癥小鼠也發(fā)現(xiàn)血清TNF-α也下降顯著(P<0.05)。提示一定劑量花旗松素和槲皮素對(duì)孕鼠的前期處理可以減少巨噬細(xì)胞CD14分子的表達(dá),可能通過(guò)阻斷LPS-LBP/CD14系統(tǒng),在一定程度阻斷抗原呈遞,達(dá)到減弱LPS對(duì)巨噬細(xì)胞的激活作用。推測(cè)花旗松素和槲皮素對(duì)LPS導(dǎo)致的小鼠流產(chǎn)的保護(hù)作用與降低巨噬細(xì)胞CD14+的表達(dá)、巨噬細(xì)胞從子宮外向子宮內(nèi)膜的遷移能力并抑制TNF-α的分泌有關(guān)。值得關(guān)注的是,用高濃度槲皮素處理的D2組的作用沒(méi)有其它雙處理組顯著,尤其是在對(duì)內(nèi)膜巨噬細(xì)胞遷移和CD14分子表達(dá)的抑制作用較其他雙處理組明顯降低,而高濃度花旗松素對(duì)C2組小鼠子宮內(nèi)膜巨噬細(xì)胞CD14分子表達(dá)的抑制作用較其他雙處理組明顯增強(qiáng),證實(shí)這種活性單體對(duì)LPS誘導(dǎo)流產(chǎn)小鼠子宮巨噬細(xì)胞有抑制作用,但其作用效果有差別,劑量是其原因之一。中藥具有雙向調(diào)節(jié)作用,在一定的劑量范圍內(nèi),隨著劑量的增加有的療效會(huì)相應(yīng)提高,有的療效反而下降,甚至顯示出相反的治療作用。此外,除單味藥的劑量對(duì)治療功效的影響外,方劑中君臣佐使的配伍及其劑量比例也是中醫(yī)處方的關(guān)鍵所在,因此,就槲皮素和花旗松素對(duì)巨噬細(xì)胞的抑制作用的分子機(jī)理以及與其他有效活性成分配伍之藥效仍需深入研究,對(duì)其作為新型免疫抑制劑提供更詳實(shí)的依據(jù)。
De等[14]的觀察表明,與子宮腺區(qū)相鄰的基蛻膜中,正常妊娠8天很少見(jiàn)到巨噬細(xì)胞,本實(shí)驗(yàn)也觀察到相同的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,B組與A組相比,子宮內(nèi)膜和肌層的α-NAE+巨噬細(xì)胞數(shù)量和陽(yáng)性面積都極顯著增加,說(shuō)明LPS刺激后子宮內(nèi)巨噬細(xì)胞非特異性酯酶的活性顯著增強(qiáng),使巨噬細(xì)胞水解能力增強(qiáng),吞噬防御功能增強(qiáng),而在這過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量的炎性細(xì)胞因子而導(dǎo)致流產(chǎn)。除D2組肌層外,其他雙處理組子宮內(nèi)膜和肌層的α-NAE+巨噬細(xì)胞數(shù)量和陽(yáng)性面積與B組相比都極顯著減少,說(shuō)明預(yù)先口服不同濃度的花旗松素和槲皮素可以不同程度地阻止α-NAE+巨噬細(xì)胞由外膜向內(nèi)膜遷移,降低非特異性酯酶的活性,從而減弱由巨噬細(xì)胞引起的炎癥反應(yīng)對(duì)胚胎的不利影響。
綜上所述,花旗松素和槲皮素對(duì)子宮中巨噬細(xì)胞的抑制作用可能是通過(guò)阻止細(xì)胞的遷移、降低其α-NAE+活性和TNF-α的分泌,阻斷LPS-LBP/CD14系統(tǒng),進(jìn)而在一定程度阻斷抗原呈遞,從而改變子宮免疫耐受的微環(huán)境實(shí)現(xiàn)的。
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