鄭蘭芝 張卓一 黃小民 徐儷穎 陸如鳳 周晶晶 丁黎敏

●論 著

紅景天苷對(duì)百草枯中毒大鼠肺組織保護(hù)作用的研究

鄭蘭芝 張卓一 黃小民 徐儷穎 陸如鳳 周晶晶 丁黎敏

目的 通過(guò)觀察紅景天苷對(duì)百草枯中毒大鼠肺組織轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGF-β1）表達(dá)、TNF-α含量和血清IL-6水平的影響，探索其對(duì)肺損傷的保護(hù)作用。方法將90只SD大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組、百草枯模型組、紅景天苷治療組，后兩組再分為1、6、24、72h 4個(gè)亞組，每組10只。百草枯模型組和紅景天苷治療組采用百草枯溶液1ml/kg一次性灌胃制備急性百草枯中毒肺損傷模型，然后分別予等容積的0．9%氯化鈉溶液、紅景天苷1ml/kg腹腔注射。3組大鼠麻醉后，取股動(dòng)脈血測(cè)定IL-6水平，處死后取肺組織，觀察病理變化，采用免疫組化和RT-PCR測(cè)定肺組織中TGF-β1及其mRNA的表達(dá)情況，并測(cè)定肺組織中TNF-α含量。結(jié)果百草枯模型組大鼠肺組織出現(xiàn)大片出血及壞死，紅景天苷治療組大鼠肺組織損傷程度較百草枯模型組減輕。與正常對(duì)照組比較，百草枯模型組、紅景天苷治療組肺組織6、24、72h TGF-β1表達(dá)顯著增加(均P＜0．01)，但紅景天苷治療組較百草枯模型組為低(均P＜0．05)。百草枯模型組與紅景天苷治療組中毒后第1h起大鼠肺組織TGF-β1mRNA水平開(kāi)始增加，但紅景天苷治療組較百草枯模型組為低（均P＜0．05）。與正常對(duì)照組比較，百草枯模型組及紅景天苷治療組肺組織中TNF-α含量、血清IL-6水平從第6h開(kāi)始顯著增加(均P＜0．01)，但紅景天苷治療組在各時(shí)點(diǎn)均較百草枯模型組為低(均P＜0．05)。結(jié)論TGF-β1參與了百草枯中毒大鼠肺損傷的早期病理生理過(guò)程，紅景天苷能抑制TGF-β1的表達(dá)，降低肺組織TNF-α含量、血清IL-6水平，從而減輕百草枯對(duì)大鼠肺組織的損傷。

紅景天苷 百草枯中毒 急性肺損傷 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1

百草枯是一種高效季胺類(lèi)除草劑，有觸殺和傳導(dǎo)性作用，其除草效果好且價(jià)格便宜，可以增加工作效率。百草枯接觸泥土后，能迅速分解失效，毒性降低，因而是一種對(duì)土壤沒(méi)有傷害的除草劑，但如經(jīng)消化道和呼吸道直接吸收進(jìn)入人體，則對(duì)人體傷害極大，其中以急性肺損傷最為顯著，可波及多器官系統(tǒng)[1-2]。隨著百草枯廣泛應(yīng)用，百草枯中毒發(fā)生率逐漸增加，已經(jīng)是一個(gè)世界性的公共衛(wèi)生問(wèn)題，在亞洲地區(qū)尤為突出，統(tǒng)計(jì)顯示，有機(jī)磷農(nóng)藥中毒是最主要的中毒性疾病，其中百草枯中毒病死率最高，病死率＞50%[3-4]。百草枯中毒的高病死率除了與其本身的高毒性有關(guān)，還與其缺乏有效的治療手段有關(guān)。目前臨床上仍以對(duì)癥治療及血液凈化治療為主，暫無(wú)有效、理想的治療手段。因此尋找一種有效治療百草枯中毒的方法甚為迫切。紅景天苷是從藏藥紅景天分離的一種苯乙醇類(lèi)化合物，是紅景天的主要有效成分，具有抗炎、抗缺氧、抗腫瘤、抗衰老及抗肝纖維化等作用，對(duì)大鼠燒傷繼發(fā)的肺損傷和肺功能障礙具有明顯治療作用[5-9]。本研究前期實(shí)驗(yàn)證實(shí)[10]，紅景天苷對(duì)百草枯中毒大鼠急性肺損傷Toll樣受體4（TLR4）和核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）mRNA表達(dá)水平具有抑制作用，能保護(hù)百草枯中毒大鼠引起的急性肺損傷。在此基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)一步觀察百草枯中毒大鼠肺組織轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGF-β1）mRNA表達(dá)水平，以及肺組織TNF-α含量和血清IL-6水平，探討紅景天苷對(duì)百草枯中毒大鼠急性肺損傷的保護(hù)作用及機(jī)制，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料和方法

1.1 材料 健康雄性SD大鼠90只，體重190～210g，清潔級(jí)；由浙江中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，并在清潔級(jí)環(huán)境下采用標(biāo)準(zhǔn)顆粒飼料和標(biāo)準(zhǔn)飲用水按常規(guī)飼養(yǎng)。動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)：SCXK（z）2008-0022，動(dòng)物使用許可證號(hào)：SYXK（z）2008-0115，并通過(guò)倫理審批。百草枯為山東三元工貿(mào)有限公司產(chǎn)品，批號(hào)：GB19308-2003，濃度20%；紅景天苷為中國(guó)藥品生物制品檢定所產(chǎn)品，批號(hào)：CY90076，純度＞98%；TGF-β1試劑盒為美國(guó)Invitrogen公司產(chǎn)品，免疫組化試劑盒購(gòu)自武漢博士德公司。逆轉(zhuǎn)錄試劑盒由日本TaKaRa公司提供。TNF-α和IL-6 ELISA試劑盒均為中國(guó)深圳NeoBioscience公司產(chǎn)品。多功能真彩色細(xì)胞圖像分析管理系統(tǒng)為美國(guó)Media Cybernetics公司Image-Pro Plus。

1.2 動(dòng)物分組和模型制備 將實(shí)驗(yàn)大鼠隨機(jī)分為3組：（1）正常對(duì)照組10只；（2）百草枯模型組 40只（再分為4個(gè)亞組，分別為百草枯中毒后1、6、24、72h組，各10只）；（3）紅景天苷治療組40只（再分為4個(gè)亞組，分別為紅景天苷治療后1、6、24、72h組，各10只）。采用一次性灌胃百草枯溶液制備急性百草枯中毒肺損傷模型，灌胃劑量：百草枯（20%百草枯原液稀釋10倍）1ml/kg灌胃，紅景天苷治療組予等量百草枯灌胃；正常對(duì)照組予等容積的0.9%氯化鈉溶液灌胃。紅景天苷治療組在百草枯灌胃中毒后即刻予腹腔注射紅景天苷（采用純紅景天苷干粉稀釋至1%濃度）1ml/kg，每隔12h腹腔注射1次。百草枯模型組及正常對(duì)照組予腹腔注射相同劑量的0.9%氯化鈉溶液，每隔12h腹腔注射1次。

1.3 方法

1.3.1 標(biāo)本采集與檢測(cè) 正常對(duì)照組在1h后予10%水合氯醛0.4ml/100g麻醉，股動(dòng)脈取血后處死大鼠；百草枯模型組和紅景天苷治療組分別在中毒后1、6、24、72h予10%水合氯醛0.4ml/100g麻醉，股動(dòng)脈取血后處死大鼠；3組大鼠均取右中上肺組織。分離血清，將肺組織于-70℃冰箱中保存待測(cè)。

1.3.2 肺組織病理檢測(cè)結(jié)果 將肺組織用4%甲醛固定，石蠟包埋，行蘇木素-伊紅(HE)染色，光鏡下觀察肺組織病理學(xué)變化。

1.3.3 肺組織中TGF-β1的表達(dá) 采用免疫組化法測(cè)定。取大鼠肺組織0.5cm×0.5cm×0.1cm組織塊進(jìn)行固定、包埋、切片及染色等處理，利用顯微鏡觀察，隨機(jī)選取5個(gè)視野，采用計(jì)算機(jī)圖像處理軟件測(cè)定各組肺組織TGF-β1含量，以免疫組織化學(xué)染色陽(yáng)性單位表示，陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)分級(jí)分為：0～1%、1%～10%、10%～50%、50%～80%、80%～100%，分別計(jì)為0、1、2、3和4分；陽(yáng)性細(xì)胞顯色強(qiáng)度分為陰性、弱陽(yáng)性、陽(yáng)性和強(qiáng)陽(yáng)性，分別計(jì)為0、1、2和3分，免疫組化評(píng)分（IHS）=陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)分級(jí)×陽(yáng)性細(xì)胞顯色強(qiáng)度分級(jí)。

1.3.4 肺組織中TGF-β1mRNA的表達(dá) 采用實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）檢測(cè)。用Trizol一步法抽提肺組織總RNA，根據(jù)引物設(shè)計(jì)原理和在PUBMED數(shù)據(jù)庫(kù)中查找待檢測(cè)基因的DNA、mRNA及內(nèi)參GAPDH序列，采用引物設(shè)計(jì)軟件Primer Premier5.0設(shè)計(jì)上游和下游引物，引物序列詳見(jiàn)表1。采用20μl體系反轉(zhuǎn)錄制備CDNA，反應(yīng)體系為0.4 μl、PCR Reverse Primer（10μmol/L）0.4 μl、ROX 0.4 μl、DNA模板2.0 μl、dH2O（滅菌蒸餾水）、6.8 μl，退火溫度60℃30s進(jìn)行定量RT-PCR檢測(cè)。

表1 熒光實(shí)時(shí)定量PCR反應(yīng)各個(gè)基因特異性引物

1.3.5 肺組織中TNF-α含量測(cè)定 取大鼠肺組織約0.5g，加入1ml預(yù)冷的0.9%氯化鈉溶液研磨勻漿，離心后取上清液，按試劑盒的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。

1.3.6 血清中IL-6水平測(cè)定 常規(guī)分離獲得血清，按試劑盒的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以表示，各組間數(shù)據(jù)比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法，計(jì)數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 大鼠百草枯中毒表現(xiàn) 大鼠中毒后 0.5h即開(kāi)始出現(xiàn)精神不佳，進(jìn)食、進(jìn)水量減少，萎靡、瞇眼、拱背、反應(yīng)遲鈍、呼吸加快，6h后出現(xiàn)口唇紫紺、張口呼吸，甚至呼吸窘迫等，24～72 d癥狀進(jìn)行性加重，呼吸系統(tǒng)最為明顯，伴隨體重下降、腹瀉及血尿等；紅景天苷治療組大鼠上述中毒表現(xiàn)有所減輕。百草枯模型組大鼠死亡12只（30.0%），紅景天苷治療組大鼠死亡5只（12.5%），兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.2 肺組織病理改變 HE染色顯示正常對(duì)照組大鼠肺泡結(jié)構(gòu)清晰，肺泡壁薄，肺泡內(nèi)未見(jiàn)水腫液，肺間質(zhì)無(wú)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)（圖1A，見(jiàn)插頁(yè)）。百草枯模型組1h出現(xiàn)明顯毛細(xì)血管擴(kuò)張、充血等肺泡炎癥表現(xiàn)（圖1B，見(jiàn)插頁(yè)），6h后肺泡間隔明顯增寬，肺泡腔內(nèi)充滿滲出的水腫液，部分有透明膜形成（圖1C，見(jiàn)插頁(yè)），24～72h肺組織炎癥、滲出明顯，伴有出血、壞死及炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，細(xì)支氣管黏膜上皮損傷部分脫落,肺泡壁上大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，可見(jiàn)肺泡結(jié)構(gòu)萎陷，肺不張、肺氣腫（圖1D、E，見(jiàn)插頁(yè)）。紅景天苷治療組各時(shí)點(diǎn)肺組織病理改變與百草枯模型組相似，但病變程度相對(duì)較輕（圖1F～I(xiàn)，見(jiàn)插頁(yè)）。

2.3 各組大鼠肺組織TGF-β1的表達(dá) 與正常對(duì)照組比較，第6h起百草枯模型組的肺組織TGF-β1表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞計(jì)數(shù)及免疫組化評(píng)分顯著增加（P＜0.01），在第72h達(dá)到最大值，紅景天苷治療6、24、72h組TGF-β1表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞計(jì)數(shù)及免疫組化評(píng)分增加下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），詳見(jiàn)表2、3。

表2 各組大鼠肺組織TGF-β1表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞計(jì)數(shù)的比較（%）

表3 各組大鼠肺組織TGF-β1表達(dá)免疫組化評(píng)分的比較（分）

2.4 各組大鼠肺組織TGF-β1 mRNA表達(dá)的比較 結(jié)果表明，大鼠中毒后1h開(kāi)始肺組織中TGF-β1 mRNA表達(dá)量開(kāi)始增加，隨著時(shí)間發(fā)展，TGF-β1 mRNA表達(dá)量逐漸增加，而紅景天苷治療組大鼠肺組織中TGF-β1 mRNA表達(dá)量改變相對(duì)較小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），詳見(jiàn)表4。

表4 各組大鼠肺組織TGF-β1 mRNA表達(dá)的比較

2.5 各組大鼠肺組織中TNF-α含量的比較 與正常對(duì)照組相比較，從第6h起百草枯模型組及紅景天苷治療組的肺組織勻漿中TNF-α含量顯著增加（P＜0.01），并且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷提高，在第72h達(dá)到最大值；紅景天苷治療組中TNF-α含量增加較百草枯模型組相對(duì)較少，與百草枯模型組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），詳見(jiàn)表5。

表5 各組大鼠肺組織中TNF-α含量的比較（pg/ml）

2.6 各組大鼠血清中IL-6水平的比較 與正常對(duì)照組比較，從第6h起百草枯模型組和紅景天苷治療組大鼠血清中的IL-6水平有顯著增加（P＜0.01），并隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增加；紅景天苷治療組中IL-6水平增加相對(duì)較少，與百草枯模型組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），詳見(jiàn)表6。

表6 各組大鼠血清中IL-6水平的比較（pg/ml）

3 討論

百草枯口服吸收后，由于肺組織存在聚胺類(lèi)物質(zhì)攝取系統(tǒng)，百草枯能夠逆濃度梯度在肺組織中聚集，約為血漿濃度的6～10倍[11]，肺組織損傷最為突出，而且肺組織的百草枯清除速度比其他組織的清除速度明顯慢。早期肺組織損傷以肺泡上皮損傷，出血性水腫，炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)為主，晚期則出現(xiàn)肺泡內(nèi)及間質(zhì)纖維化[12]。本實(shí)驗(yàn)證實(shí)百草枯中毒后1h，肺組織病理切片HE染色即發(fā)現(xiàn)毛細(xì)血管擴(kuò)張、充血，6h后肺泡腔內(nèi)充滿滲出的水腫液，部分有透明膜形成等肺泡炎癥表現(xiàn)，24～72h肺組織炎癥、滲出明顯，部分有出血、壞死，細(xì)支氣管黏膜上皮損傷部分脫落，肺泡壁上大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，可見(jiàn)肺泡結(jié)構(gòu)萎陷，肺不張，紅景天苷治療組各時(shí)點(diǎn)肺組織病理改變與百草枯模型組相似，但病變程度相對(duì)較輕。

近年來(lái)肺損傷、肺纖維化發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展發(fā)現(xiàn)，多種細(xì)胞因子如TGF-β1、TNF-α、IL-6等參與了肺損傷、纖維化的發(fā)生、發(fā)展，其中TGF-β1作為一個(gè)關(guān)鍵的多肽類(lèi)生長(zhǎng)因子，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡等不同的生物活性，在急性肺損傷、肺纖維化發(fā)生的過(guò)程中，通過(guò)趨化巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，誘導(dǎo)相關(guān)炎癥細(xì)胞釋放，促進(jìn)炎癥反應(yīng)發(fā)生；TGF-β1還可通過(guò)上調(diào)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）表達(dá)，增加肺內(nèi)ECM沉積；促進(jìn)成纖維細(xì)胞對(duì)膠原及纖維結(jié)合蛋白的合成，參與肺損傷、肺纖維化形成[13]；此外，還可以通過(guò)影響其他致纖因子如血小板衍生因子（PDGF）、TNF-α加速肺損傷、肺纖維化形成[14]。TGF-β被公認(rèn)為肺損傷、纖維化形成與發(fā)展的啟動(dòng)樞紐。百草枯中毒可通過(guò)多種途徑引起細(xì)胞因子發(fā)生變化，有研究表明其中TNF-α和IL-6與ALI/ARDS關(guān)系最為密切[15]。TNF-α主要由活化的單核/巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，在炎癥反應(yīng)中具有始動(dòng)和關(guān)鍵的促炎免疫作用。IL-6由T細(xì)胞、B細(xì)胞、單核細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞等多種細(xì)胞產(chǎn)生，主要功能是誘導(dǎo)B細(xì)胞生長(zhǎng)、分化并產(chǎn)生免疫球蛋白，形成免疫復(fù)合物，造成肺損傷。紅景天是景天科草本植物，多分布于高寒地帶，《四部醫(yī)典》提及紅景天“性平，味澀，善潤(rùn)肺、補(bǔ)腎、理氣養(yǎng)血”，現(xiàn)代藥理學(xué)研究證實(shí)，紅景天提取物具有抗衰老，增強(qiáng)免疫，減少炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)保護(hù)心肌[10]、抗氧化及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的雙向調(diào)節(jié)作用[16]。紅景天苷是紅景天的主要有效成分，既往研究表明，紅景天苷通過(guò)抑制肺組織中炎癥介質(zhì)及抗氧化作用可以改善脂多糖和油酸所致急性肺損傷[9]，紅景天苷亦可以通過(guò)抑制博萊霉素致大鼠肺纖維化模型肺組織的MMP-2、TIMP-1的合成及分泌，在一定程度上調(diào)整其比值使其趨于平衡，減輕博萊霉素所致大鼠的肺損傷[17]。本研究結(jié)果表明，紅景天苷治療中毒大鼠后，免疫組化顯示肺組織TGF-β1上升幅度有所下降，陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)及TGF-β1基因表達(dá)量相對(duì)較小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明紅景天苷能夠減輕百草枯中毒大鼠肺損傷的程度。紅景天苷作用機(jī)制較為復(fù)雜，從多種途徑參與百草枯中毒肺損傷保護(hù)，而其中作用機(jī)制之一可能通過(guò)降低TGF-β1的表達(dá)而發(fā)揮作用。紅景天苷治療組肺組織TNF-α含量及血清IL-6水平于中毒后各時(shí)間點(diǎn)較百草枯模型組均有顯著降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示紅景天苷能減輕百草枯中毒大鼠肺臟的炎癥損傷，可為臨床治療提供依據(jù)。

百草枯中毒治療為臨床治療難題，而本研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1、TNF-α和IL-6參與了百草枯中毒后肺損傷的病理生理過(guò)程，紅景天苷能夠有效抑制TGF-β1的表達(dá)，降低肺組織中TNF-α含量及血清IL-6水平，從而減輕百草枯中毒后大鼠肺組織的損傷程度，延緩肺纖維化的進(jìn)程，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步闡明了紅景天苷治療百草枯中毒肺損傷的可能機(jī)制，為臨床治療百草枯中毒提供了理論基礎(chǔ)。

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Protective effect of salidroside on paraquat poisoned rat lung tissue and its mechanism

Objective To investigate the effect of salidroside(SDS)on paraquat poisoned rat lung tissue and its mechanism．MethodsNinety Sprague-Dawley(SD)rats were randomly divided into normal control group (n=10),paraquat model group(n=40)and SDS treatment group(n=40)．Rats in model and treatment groups were administered with a single dose of PQ (1ml/kg)by gavage;then 1ml/kg salidroside (treatment group)or 0．9%saline(model group)was injected intraperitoneally．The rats in model and treatment groups were sacrificed at 1,6,24 and 72h after treatment(10 in a batch),the blood samples were taken from femoral arterial and the lung tissue samples were also collected．The serum IL-6 levels were measured,and the pathological changes in lung tissue were examined;the expression of TGF-β protein and mRNA were detected by immunohistochemistry and RT-PCR,respectively;the TNF-a levels in lung tissue were also measured．ResultsSevere hemorrhage and necrosis were noticed pathologically in lung tissue of model group,the degree of lung injury in treated group was attenuated compared with model group．Compared with normal control group,the expression on TGF-β1 in lung issue of both model and treatment groups at 6,24,72h increased significantly (all P＜0．01),but the expression in treatment group was lower than that in model group(P＜0．05)．The TGF-β1mRNA level in lung tissue of model and treatment groups began to increase at 1h after poisoning,but the level in treatment group was lower than that in model group (P＜0．05)．Compared with normal control group,lung tissue TNF-a levels and serum IL-6 levels of model and treatment groups began to increase from 6h after poisoning (P＜0．01), but those in treatment group were lower at each time points (all P＜0．05)．ConclusionSalidroside can attenuate the lung tissue injury induced by paraquat in rats,which is associated with down-regulation of TGF-β1,TNF-a expression in lung tissue and decreased serum IL-6 levels．

Salidroside Paraquat poisoning Acute lung injury Transforming growth factor-β1

2014-03-17）

（本文編輯：嚴(yán)瑋雯）

浙江省中醫(yī)藥科技計(jì)劃（2013ZA056）；浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計(jì)劃（2013KYA141）

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