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        基于單核-巨噬細(xì)胞炎癥模型的絡(luò)風(fēng)寧1號抗炎機(jī)制初探

        2014-05-29 02:44:50朱海燕趙明鏡高永紅
        關(guān)鍵詞:中藥血清

        楊 然,朱海燕,趙明鏡,高永紅,王 顯

        人THP-1細(xì)胞屬于急性髓系白血病細(xì)胞,是體外研究單核-巨噬細(xì)胞功能的良好替代品,該細(xì)胞經(jīng)佛波酯(PMA)誘導(dǎo)后分化為巨噬細(xì)胞[1],而巨噬細(xì)胞能夠分泌腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素6(IL-6)和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)等多種炎性細(xì)胞因子及趨化因子,進(jìn)而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化(AS)發(fā)生和發(fā)展。含藥血清能更好地反映藥物尤其是中藥復(fù)方在體內(nèi)通過血液循環(huán)產(chǎn)生藥理效應(yīng)的真實(shí)過程,有利于從細(xì)胞水平上探討中藥復(fù)方的作用機(jī)制,理論上提高了體外實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和可靠性。王顯教授在學(xué)習(xí)和總結(jié)古今醫(yī)家理論及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對動(dòng)脈粥樣硬化的病因病機(jī)及其中西醫(yī)結(jié)合防治策略進(jìn)行創(chuàng)新性思考和探索,提出動(dòng)脈粥樣硬化“絡(luò)風(fēng)內(nèi)動(dòng)”學(xué)說[2],指出“絡(luò)風(fēng)內(nèi)動(dòng)”乃急性冠脈綜合征的重要病機(jī)之一,并創(chuàng)制絡(luò)風(fēng)寧1號方用于冠心病不穩(wěn)定型心絞痛的治療,前期研究已證明絡(luò)風(fēng)寧1號方可顯著改善不穩(wěn)定型心絞痛的臨床癥狀,但其發(fā)揮作用的分子生物學(xué)機(jī)制尚不明確。結(jié)合既往研究,推測其通過抑制血管內(nèi)炎癥反應(yīng)來發(fā)揮作用。本研究通過脂多糖(LPS)刺激人單核-巨噬細(xì)胞系建立炎癥細(xì)胞模型,采用血清藥理學(xué)方法,以期為研究絡(luò)風(fēng)寧1號的抗炎作用機(jī)制提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料

        1.1.1 藥物與試劑 所用中藥均來自北京中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院中藥房。匹伐他汀鈣片(北京雙鶴藥業(yè)股份有限公司,國藥準(zhǔn)字H20080737);佛波酯(PMA)(P1585)購自美國Sigma公司;脂多糖(tlrl-eblps)及Triozol Reagent均為Invivogen Life technologies產(chǎn)品;Human TNF-αELISA kit(EHC103a.48)購自欣博盛生物技術(shù)有限公司。

        1.1.2 動(dòng)物與細(xì)胞 SD(Sprague-Dawley)雄性大鼠24只,體重250g±10g,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,許可證編號為SCXK(京)2012-0009。THP-1單核細(xì)胞由中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所細(xì)胞中心提供。

        1.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器 MultiSkan FC 酶標(biāo)儀購自賽默飛世爾科技(中國)有限公司。

        1.2 方法

        1.2.1 含藥血清制備 24只SD 雄性大鼠,隨機(jī)分為空白組、絡(luò)風(fēng)寧1號組和匹伐他汀鈣組,分別以生理鹽水、15倍于人的絡(luò)風(fēng)寧1號藥液及15倍于人的匹伐他汀鈣藥液灌胃,劑量為1.2mL/100g,每日1次,連續(xù)7d。于末次給藥2h后,腹主動(dòng)脈采血,3 000g常溫離心后取上清液,收集各組含藥血清,56 ℃水浴30 min,滅活補(bǔ)體后分裝于1.5 mL EP 管中,置于-80℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.2.2 細(xì)胞培養(yǎng)與鑒定 用含10%胎牛血清的RPMI Medium 1640培養(yǎng)基重懸原代細(xì)胞,根據(jù)細(xì)胞生長情況2d換1次液,4d傳1次代。選用6代~10代細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。

        1.2.3 確定PMA最佳誘導(dǎo)濃度 調(diào)整細(xì)胞濃度為3.5×105個(gè)/L,接種于96孔板,每每孔100μL;每孔加入等體積的不同濃度PMA 溶液,使其終濃度分別為40nmol/L、80nmol/L、160nmol/L、320nmol/L、640nmol/L,每組6個(gè)復(fù)孔,置于37 ℃,5%CO2培養(yǎng)箱中,分別誘導(dǎo)24h 及48h。棄上清,每孔加入100 μL 1mg/mL MTT 培養(yǎng)基溶液,繼續(xù)培養(yǎng)4h后;棄上清,每孔加150μL DMSO,振蕩5min~10min,于酶標(biāo)儀550nm 處測各孔A 值。

        1.2.4 確定絡(luò)風(fēng)寧1號方含藥血清最佳作用濃度向已分化好的巨噬細(xì)胞中依次加入5%空白血清、5%中藥血清、5%西藥血清、10%空白血清、10%中藥血清、10%西藥血清、15%空白血清、15%中藥血清、15%西藥血清、20%空白血清、20%中藥血清、20%西藥血清。每組6個(gè)復(fù)孔,置于37 ℃,5%CO2培養(yǎng)箱中,孵育24h。

        1.2.5 確定LPS最佳刺激濃度 向已分化好的巨噬細(xì)胞中加入100μL 濃度分別為20ng/mL、200ng/mL、2μg/mL、20μg/mL的LPS溶液,同時(shí)加入等體積含20%空白對照血清的培養(yǎng)基,則LPS終濃度分別為10ng/mL、100ng/mL、1μg/mL、10μg/mL,每組6個(gè)復(fù)孔,置于37℃,5%CO2培養(yǎng)箱中,共同孵育24h。1.2.6 細(xì)胞上清MMP-9水平檢測 細(xì)胞培養(yǎng)方法同上,實(shí)驗(yàn)分組詳見表1。分別收集各組細(xì)胞上清液至無菌EP管中,置于-20 ℃冰箱保存,采用酶聯(lián)免疫吸附法,按ELISA 試劑盒說明書進(jìn)行操作,1d~2d內(nèi)檢測完畢。

        表1 實(shí)驗(yàn)分組及用藥

        2 結(jié) 果

        2.1 細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果 倒置顯微鏡鏡下觀察,剛復(fù)蘇的THP-1單核細(xì)胞為非貼壁形式生長,體積較小,為圓形;培養(yǎng)4 8h后,細(xì)胞體積逐漸變大,細(xì)胞密度也增大。

        2.2 不同濃度及時(shí)間PMA 對THP-1細(xì)胞增殖的影響 誘導(dǎo)24h、48h,PMA40nmol/L組與對照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而PMA80nmol/L 組與對照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P <0.01),且誘導(dǎo)24h時(shí)明顯高于誘導(dǎo)48h時(shí),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P <0.05)。故以PMA 80nmol/L誘導(dǎo)24h為最佳誘導(dǎo)條件。詳見表2。

        表2 不同濃度及時(shí)間PMA 對THP-1細(xì)胞增殖的影響

        表2 不同濃度及時(shí)間PMA 對THP-1細(xì)胞增殖的影響

        與同組誘導(dǎo)48h比較,1)P <0.05;與對照組比較,2)P <0.01。

        組別 n 誘導(dǎo)24h 誘導(dǎo)48h對照組6 0.130±0.085 0.120±0.006 PMA40nmol/L組 6 0.140±0.036 0.130±0.007 PMA80nmol/L組 6 0.150±0.0121)2)0.140±0.008 PMA160nmol/L組 6 0.140±0.011 0.130±0.006 PMA320nmol/L組 6 0.140±0.01 0.130±0.009 PMA640nmol/L組 6 0.130±0.007 0.130±0.005

        2.3 不同濃度含藥血清對THP-1源性巨噬細(xì)胞增殖的影響 5%濃度的各組含藥血清對細(xì)胞有顯著增殖作用,與空白血清組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P <0.01),故不選此濃度;10%濃度的中藥血清與10%濃度的空白血清相比抑制細(xì)胞增殖(P <0.01);15%與20%空白血清組與5%空白血清組相比,則顯示出血清對細(xì)胞的毒性(P <0.01);故以10%濃度的含藥血清為最佳濃度。詳見表3。

        表3 不同濃度含藥血清抑制人THP-1源性巨噬細(xì)胞增殖的比較

        表3 不同濃度含藥血清抑制人THP-1源性巨噬細(xì)胞增殖的比較

        與5%空白血清組比較,1)P <0.01;與10%空白血清組比較,2)P <0.01。

        組別 人THP-1源性巨噬細(xì)胞55%%空中白藥血血清清組組00..345100±±00..00351 41)5%西藥血清組 0.340±0.019 1100%%空中白藥血血清清組組 00..335100±±00..00210 52)1105%%西空藥白血血清清組組 00..330000±±00..00334 01)15%中藥血清組 0.290±0.014 1250%%西空藥白血血清清組組 00..323600±±00..00228 61)20%中藥血清組 0.260±0.028 20%西藥血清組 0.270±0.031

        2.4 不同濃度LPS對人THP-1源性巨噬細(xì)胞增殖的影響 LPS可刺激細(xì)胞增殖,1μg/mL 組與對照組相比有明顯增殖作用(P <0.01)。詳見表4。

        表4 不同濃度LPS對人THP-1源性巨噬細(xì)胞增殖的影響

        表4 不同濃度LPS對人THP-1源性巨噬細(xì)胞增殖的影響

        與對照組比較,1)P <0.01。

        組別 人THP-1源性巨噬細(xì)胞對照組0.200±0.018 10ng/mL組 0.200±0.014 100ng/mL組 0.220±0.015 1μg/mL組 0.340±0.0261)10μg/mL組 0.260±0.0201)

        2.5 絡(luò)風(fēng)寧1號含藥血清對單核-巨噬細(xì)胞MMP-9表達(dá)的影響 炎癥因子MMP-9的表達(dá)水平模型組明顯高于空白組(P <0.01),中藥血清高濃度組及西藥血清組低于模型組(P <0.01);隨著中藥各組含藥血清液濃度的增加,MMP-9的表達(dá)逐漸降低(P <0.05)。詳見表5。

        表5 各組細(xì)胞上清液MMP-9水平比較 ng/mL

        表5 各組細(xì)胞上清液MMP-9水平比較 ng/mL

        與空白組相比,1)P <0.01;與模型組相比,2)P <0.01。

        組別 n MM-9空白組3 3.800±0.681模型組 3 5.200±0.6361)中藥血清(低)組 3 4.640±0.171中藥血清(中)組 3 4.170±0.2742)中藥血清(高)組 3 3.380±0.1032)西藥血清組 3 2.570±0.5272)

        3 討 論

        動(dòng)脈粥樣硬化斑塊從穩(wěn)定變?yōu)橐讚p的過程涉及炎癥、免疫、代謝、凝血等多個(gè)環(huán)節(jié),其中炎癥反應(yīng)是引起斑塊不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素[3]。人THP-1細(xì)胞作為體外研究單核-巨噬細(xì)胞功能的良好替代品,經(jīng)PMA 誘導(dǎo)后分化為巨噬細(xì)胞[1],而巨噬細(xì)胞能夠分泌TNF-α、IL-6和MMPs等多種炎性細(xì)胞因子及趨化因子。噻唑藍(lán)(MTT)法是一種用于檢測細(xì)胞的存活和生長的簡便方法,在一定細(xì)胞數(shù)范圍內(nèi),MTT 結(jié)晶物形成的量與細(xì)胞數(shù)成正比[4],據(jù)此可檢測細(xì)胞的相對數(shù)和相對活力。

        首先,篩選PMA 的最佳作用濃度。研究表明[5,6],PMA 可 以 使 體 外 培 養(yǎng) 的 單 核 細(xì) 胞 分 化 為 巨 噬細(xì)胞。由于THP-1單核細(xì)胞為懸浮細(xì)胞,MTT 法測定細(xì)胞存活相對數(shù),就能夠反映經(jīng)PMA 誘導(dǎo)后單核細(xì)胞的貼壁情況,即巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化率。本實(shí)驗(yàn)通過選取不同濃度的誘導(dǎo)劑及不同的誘導(dǎo)時(shí)間,篩選出巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化率最高的PMA 濃度,即為最佳誘導(dǎo)濃度。而含胎牛血清的完全培養(yǎng)基使細(xì)胞不斷增殖,不利于單核細(xì)胞貼壁分化[1],故本實(shí)驗(yàn)選用基礎(chǔ)培養(yǎng)基以促進(jìn)細(xì)胞貼壁分化{JP3。對于PMA 的誘導(dǎo)濃度,文獻(xiàn)一般采用80nmol/L~200nmol/L濃度誘導(dǎo)單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞,其中選用80nmol/L~160nmol/L濃度居多,故本實(shí)驗(yàn)設(shè)定40nmol/L、80nmol/L、160 nmol/L、320nmol/L、640nmol/L 5個(gè)濃度梯度。PMA作用24h后,在40nmol/L~80nmol/L 巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化率隨PMA 濃度升高而升高,在160nmol/L~640 nmol/L 巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化率隨PMA 濃度升高而降低。作用48h后,隨PMA 濃度的升高巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化率變化趨勢與作用24h的相同;但在相同濃度下,作用48 h巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化率低于作用24h。THP-1單核細(xì)胞與PMA(80nmol/L)培養(yǎng)24h,由懸浮細(xì)胞向貼壁細(xì)胞轉(zhuǎn)化,呈阿米巴樣生長,并伸出偽足,呈現(xiàn)巨噬細(xì)胞形態(tài),轉(zhuǎn)化率達(dá)90%。所以本實(shí)驗(yàn)選擇80nmol/L 作為誘導(dǎo)THP-1單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞的最終濃度。

        其次,確定了含藥血清的最佳濃度。血清藥理學(xué)是指用含有藥物成分的血清施加于體外實(shí)驗(yàn)反應(yīng)體系的一種半體內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法[7]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,5%濃度的各組含藥血清對細(xì)胞有顯著增殖作用,與空白血清組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P <0.01),故不選此濃度;10%中藥血清組與10%空白血清組相比抑制細(xì)胞增殖(P <0.01);15%與20%空白血清組與5%空白血清組相比,則顯示出血清對細(xì)胞的毒性(P <0.01)。故以10%濃度的含藥血清為最佳濃度。

        在確定以上兩個(gè)濃度的基礎(chǔ)上,確定最佳造模濃度。LPS、絲裂原即有絲分裂原,因可導(dǎo)致細(xì)胞有絲分裂而得名,包括LPS、美洲商陸(PWM)、刀豆蛋白A(ConA)等。LPS在體內(nèi)與可溶性CD14(sCD14)或細(xì)胞 膜 上 的 CD14(membrane-boundCD14moleeule,mCD14)受體結(jié)合,形成LPS 蛋白復(fù)合物(LpSbindingprotein,LBP),激發(fā)細(xì)胞免疫應(yīng)答。有研究表明[8-10],LPS濃度在1μg/mL、作用24h可充分誘導(dǎo)活化的巨噬細(xì)胞。LPS 通過與TLR4 受體結(jié)合導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子NF-κB激活是引起大量炎性介質(zhì)表達(dá)的重要始動(dòng)因素[11]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,LPS 可刺激細(xì)胞增殖,10ng/mL與100ng/mL 組與對照組相比,細(xì)胞無明顯增殖(P >0.05);1μg/mL 組與對照組相比有明顯增殖作用(P <0.01),故以1μg/mL的LPS為最佳造模濃度。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證,單核-巨噬細(xì)胞炎癥模型制備成功,并將其用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

        動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性、動(dòng)態(tài)、復(fù)雜的炎癥性疾病。針對動(dòng)脈粥樣硬化的研究難點(diǎn)以及動(dòng)脈粥樣硬化引起急性心腦血管事件的發(fā)病特點(diǎn),王顯教授提出動(dòng)脈粥樣硬化“絡(luò)風(fēng)內(nèi)動(dòng)”學(xué)說[12-14],經(jīng)過10余年的臨床研究,認(rèn)為絡(luò)風(fēng)內(nèi)動(dòng)乃是急性心腦血管事件的重要病機(jī),并在該學(xué)說指導(dǎo)下,研制出以祛風(fēng)除濕、益氣活血為主要功效的絡(luò)風(fēng)寧1號方,強(qiáng)調(diào)在益氣活血同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)“風(fēng)藥”的使用。該方以徐長卿、威靈仙、黨參、黃芪為主藥,方中藥物可能通過抗炎、調(diào)脂、抗栓、鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛等作用穩(wěn)定斑塊,防止急性冠脈綜合征的發(fā)作。

        基質(zhì)降解是動(dòng)脈粥樣硬化高風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)志,導(dǎo)致心肌梗死和中風(fēng)。基質(zhì)金屬蛋白酶是影響動(dòng)脈粥樣斑塊穩(wěn)定性的重要生物酶,能夠特異性的與細(xì)胞外基質(zhì)相結(jié)合,降解細(xì)胞外基質(zhì),促使內(nèi)皮細(xì)胞遷移,導(dǎo)致斑塊纖維帽降解和斑塊破損[15]。

        Peter等[16]在apoE-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化病變中誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞過表達(dá)MMP-9,結(jié)果發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞過表達(dá)活化的MMP-9時(shí)顯著增加彈力蛋白的降解,誘導(dǎo)有效的斑塊破裂。敲除TLR4的ApoE-/-小鼠模型顯示,動(dòng)脈粥樣硬化斑塊體積明顯減少,斑塊中的脂質(zhì)和巨噬細(xì)胞浸潤均降低,顯著下調(diào)了促炎因子表達(dá)水平,從而使斑塊趨于穩(wěn)定而不易破裂[17]。Blich等[18]將實(shí)驗(yàn)研究和臨床研究的結(jié)果相互驗(yàn)證,結(jié)果發(fā)現(xiàn):正常小鼠腹腔巨噬細(xì)胞上清液中TNF-α、MMP-9、IL-1與單核細(xì)胞趨化蛋白-1水平明顯增加,而TLR2和TLR4基因敲除后的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞上清液中上述細(xì)胞因子無明顯增加。臨床研究發(fā)現(xiàn)心肌梗死患者血漿類肝素酶水平與穩(wěn)定型心絞痛患者和健康人相比明顯升高,而且肝素酶染色的易損斑塊與穩(wěn)定斑塊的病理標(biāo)本中,易損斑塊的肝素酶染色是增加的。由此得出被激活的巨噬細(xì)胞過量分泌相關(guān)炎性細(xì)胞因子,導(dǎo)致斑塊易損性增強(qiáng),并可能與TLR2和TLR4基因調(diào)控有關(guān)。也有實(shí)驗(yàn)證明,激活TLR2、TLR4、TLR9 可上調(diào)MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-8、MMP-9mRNA 的表達(dá)[19]。其中MMP-9與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系密切,可作為冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定的標(biāo)志物[20]。目前證實(shí)LPS通過TLR4介導(dǎo)MMP-9及蛋白水解酶表達(dá)[21],兩者可降解細(xì)胞外基質(zhì)引發(fā)AS 斑塊不穩(wěn)定[22,23]。因此,基于單核-巨噬細(xì)胞炎癥模型的成功制備,觀察絡(luò)風(fēng)寧1號含藥血清對炎癥因子MMP-9表達(dá)的影響,結(jié)果表明:絡(luò)風(fēng)寧1號含藥血清呈劑量依賴型抑制MMP-9表達(dá)。但其通過何種調(diào)控機(jī)制來發(fā)揮作用仍不清楚,可能通過抑制TLR4/NF-κB炎癥信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的活化來發(fā)揮抗炎作用。

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