朱 丹,張春花,習(xí)加喜,梁秋云,劉華鋼*(.廣西醫(yī)科大學(xué),南寧 500;.廣西百色市人民醫(yī)院,百色 5000;.廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院,南寧 500)
細(xì)胞凋亡(apoptosis)或稱程序性細(xì)胞死亡(PCD)是受基因控制的一種主動(dòng)性細(xì)胞自殺過程,從形態(tài)學(xué)、生化和分子水平上與細(xì)胞壞死有明顯的區(qū)別[1]。細(xì)胞凋亡是細(xì)胞本身主動(dòng)參與的一種生理性調(diào)節(jié)方式,生命有機(jī)體在生長(zhǎng)發(fā)育過程中離不開細(xì)胞的增殖、分化和凋亡,它們相互協(xié)調(diào),共同維持正常有機(jī)體的生長(zhǎng)平衡,如果平衡被打破,細(xì)胞凋亡受抑或過度,且機(jī)體不能重新恢復(fù)平衡,將會(huì)導(dǎo)致某些疾病的發(fā)生,如:腫瘤[2]、艾滋病和動(dòng)脈粥樣硬化和自身免疫性疾病等。課題組前期對(duì)金黃扶正散進(jìn)行了大量研究,發(fā)現(xiàn)該方可增強(qiáng)免疫抑制小鼠的免疫功能[3-4],同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),免疫抑制時(shí)小鼠的免疫臟器指數(shù)下降,說明免疫抑制時(shí)脾臟的淋巴細(xì)胞減少。因此,本研究擬采用TUNEL法對(duì)金黃扶正散干預(yù)的免疫抑制小鼠脾臟組織進(jìn)行檢測(cè),進(jìn)一步觀察小鼠脾細(xì)胞形態(tài)學(xué)的改變并進(jìn)行探討。
1.1 儀器 光學(xué)顯微鏡(DMR)、病理圖像分析儀(Q550)、721型分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)、小型染色缸等。
1.2 試藥 金黃扶正散由黃芪、金銀花、大棗、浮小麥組成。制備方法:取金銀花粉碎成細(xì)粉,備用,黃芪、浮小麥、大棗加水煎煮2次,每次1.5h,合并煎煮液,濾過,濾液濃縮至相對(duì)密度為1.20~1.25(70℃)的清膏,加入金銀花細(xì)粉,混勻,烘干,粉碎,分裝(每1g成藥相當(dāng)于生藥材4.01g)??捡R斯亮藍(lán)(南京建成生物工程研究所,批號(hào)20110511);乳酸脫氫酶測(cè)定試劑盒(南京建成生物工程研究所,批號(hào)20110511);酸性磷酸酶測(cè)定試劑盒(南京建成生物工程研究所,批號(hào)20110514);TUNEL細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒(試劑盒含TdT 10×、熒光素標(biāo)記的dUTP 1×、標(biāo)記熒光素抗體的HRP,德國(guó)Roch Applied Sci-enc公司);Proteinase K工作溶液;TdT酶反應(yīng)液;Streptavidin-HRP溶 液;DAB 工 作 液;SSC 溶 液;H2O2;二甲苯;梯度乙醇(體積分?jǐn)?shù)100%,95%,90%,80%,70%);蘇木素;甲基綠;雙蒸水。
1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 SPF級(jí)昆明種小白鼠60只,雌雄各半,體質(zhì)量13~15g,廣西醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供,生產(chǎn)許可證號(hào):SCXK(桂)2009-2002。
2.1 動(dòng)物分組及給藥 取小鼠60只,隨機(jī)分成6組,每組10只,分別為:正常對(duì)照組(生理鹽水灌胃0.02mL·g-1,連續(xù)10d);環(huán)磷酰胺組(生理鹽水灌胃0.02mL·g-1,連續(xù)10d,同時(shí)隔天皮下注射環(huán)磷酰胺30mg·kg-1);陽(yáng)性對(duì)照組(每天灌胃左旋咪唑劑25mg·kg-1,連續(xù)10d,給藥后隔天皮下注射環(huán)磷酰胺30mg·kg-1);金黃扶正散高、中、低劑量組(每天分別灌胃金黃扶正散5.08,2.54和1.27g·kg-1(分別相當(dāng)于臨床劑量的6,12和24倍),連續(xù)10d,給藥后隔天皮下注射環(huán)磷酰胺30mg·kg-1)。
2.2 乳酸脫氫酶(LDH)和酸性磷酸酶(ACP)活性測(cè)定 將脾臟用冰冷的生理鹽水漂洗干凈,放入10mL的離心管內(nèi),用移液槍取相當(dāng)于每個(gè)組織質(zhì)量的19倍冰冷生理鹽水于離心管中,將離心管置于冰浴中充分勻漿,即可制成5%組織勻漿。將勻漿液以3 000r·min-1離心10min,取上清液備用。按LDH、ACP試劑盒說明進(jìn)行測(cè)定。
2.3 TUNEL法檢測(cè)細(xì)胞凋亡
2.3.1 標(biāo)本處理 小鼠處理后,取脾,40mL·L-1多聚甲醛固定,常規(guī)脫水,石蠟包埋,切片,采用TUNEL染色法觀察細(xì)胞凋亡情況。
2.3.2 實(shí)驗(yàn)操作 將石蠟組織切片置于染色缸中,用二甲苯浸洗2次,每次10min;用梯度乙醇(體積分?jǐn)?shù)100%,95%,90%,80%,70%)各浸洗1次,每次5min;PBS漂洗2次;用Proteinase K工作液在37°C處理組織15min;PBS漂洗2次;制備TUNEL反應(yīng)混合液,處理組用50μL TdT+450μL熒光素標(biāo)記的dUTP液混勻。玻片干后,加50μL TUNEL反應(yīng)混合液(陰性對(duì)照組僅加50μL熒光素標(biāo)記的dUTP液)于標(biāo)本上,加蓋玻片或封口膜在37℃暗濕盒中孵育60min。PBS漂洗3次;可以加1滴PBS在熒光顯微鏡下計(jì)數(shù)凋亡細(xì)胞(激發(fā)光波長(zhǎng)為450~500nm,檢測(cè)波長(zhǎng)為515~565nm);玻片干后加50μL converter-POD于標(biāo)本上,加蓋玻片或封口膜在37℃暗濕盒中孵育30min。PBS漂洗3次;在組織處加50~100μL DAB底物,反應(yīng)15~25℃×10min;PBS漂洗3次;拍照后再用蘇木素或甲基綠復(fù)染,幾秒后立即用自來水沖洗。梯度酒精脫水、二甲苯透明、中性樹膠封片。
2.3.3 結(jié)果觀察 光鏡下觀察正常細(xì)胞核被染成藍(lán)色,胞核中有棕黃色顆粒者為陽(yáng)性細(xì)胞,即凋亡細(xì)胞??山Y(jié)合凋亡細(xì)胞形態(tài)特征來綜合判斷(未染色細(xì)胞變小,胞膜完整但出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象,晚期出現(xiàn)凋亡小體,貼壁細(xì)胞出現(xiàn)鄒縮、變圓、脫落;而染色細(xì)胞呈現(xiàn)染色質(zhì)濃縮、邊緣化,核膜裂解,染色質(zhì)分割成塊狀/凋亡小體)。凋亡細(xì)胞計(jì)數(shù)方法:200倍光鏡下計(jì)數(shù)5個(gè)視野陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)目,求其平均值。結(jié)合HE染色,選取無(wú)細(xì)胞壞死的5個(gè)視野,用病理圖像分析儀對(duì)陽(yáng)性細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù),每視野計(jì)數(shù)1 000個(gè),以陽(yáng)性細(xì)胞所占百分比為凋亡指數(shù)(apoptosis index,AI),取5個(gè)視野AI均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 數(shù)據(jù)分析用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件處理,計(jì)量資料以±s表示,組間比較采用方差分析,P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3.1 金黃扶正散對(duì)免疫抑制小鼠脾臟組織中LDH和ACP活性的影響 與正常對(duì)照組比較,環(huán)磷酰胺組可明顯降低LDH和ACP的活性(P<0.01);給藥后,金黃扶正散低、中、高劑量組可明顯提高免疫抑制小鼠的 LDH 活性和 ACP活性(P<0.01,P<0.05)。見表1。
表1 金黃扶正散對(duì)免疫抑制小鼠脾臟組織中LDH和ACP活性的影響Tab.1 Effects of Jinhuangfuzheng Powders on LDH,ACP activitics of spleen in immunosuppressed mice(±s,n=10)
表1 金黃扶正散對(duì)免疫抑制小鼠脾臟組織中LDH和ACP活性的影響Tab.1 Effects of Jinhuangfuzheng Powders on LDH,ACP activitics of spleen in immunosuppressed mice(±s,n=10)
注:與對(duì)照組比較*P<0.05,**P<0.01;與環(huán)磷酰胺模型組比較△P <0.05,△△P<0.01
組別 劑量/g·kg-1 LDH/U·gprot-1 ACP/U·gprot-1對(duì)照 —10 204.5±1 480.5 288.2±37.7環(huán)磷酰胺 — 8 395.6±1 161.7* 239.3±39.9*左旋咪唑 0.025 9 789.3±645.5△△ 304.5±63.8△金黃扶正散 1.27 9 811.5±1 382.7△ 298.7±58.4△金黃扶正數(shù) 2.54 9 663.2±1 285.6△ 323.5±59.6△△金黃扶正數(shù) 5.08 9 454.9±790.4△ 326.0±47.0△△
3.2 脾細(xì)胞凋亡形態(tài)學(xué)的改變 見圖1。正常對(duì)照組脾細(xì)胞凋亡細(xì)胞數(shù)較少,細(xì)胞形態(tài)正常。與正常對(duì)照組比較,CTX組可見單個(gè)散在分布的凋亡細(xì)胞,形成凋亡小體,凋亡細(xì)胞胞核著棕黃色或棕褐色,核固縮或染色質(zhì)濃聚附邊;金黃扶正散高、中劑量組凋亡現(xiàn)象較輕,凋亡細(xì)胞較少,金黃扶正散低劑量組凋亡細(xì)胞較中、高劑量組多,有散在凋亡小體。
3.3 對(duì)凋亡指數(shù)的影響 與正常對(duì)照組比較,CTX組凋亡指數(shù)顯著性提高(P<0.05);金黃扶正散中、高劑量組凋亡指數(shù)與CTX組比較顯著性下降(P<0.01,P<0.05)。金黃扶正散低劑量組凋亡指數(shù)與CTX組比較無(wú)顯著差異(P>0.05)。見表2。
圖1 實(shí)驗(yàn)各組脾細(xì)胞凋亡觀察結(jié)果(×400)A.對(duì)照組;B.環(huán)磷酰胺組;C.左旋咪唑組;D.金黃扶正散低劑量組;E.金黃扶正散中劑量組;F.金黃扶正散高劑量組Fig.1 The results of spleen cell apoptosis in each group(×400)A.control group;B.CTX group;C.levamisole group;D.Jinhuangfuzheng Powders low group;E.Jinhuangfuzheng Powders middle group;F.Jinhuangfuzheng Powders high group
表2 金黃扶正散對(duì)免疫抑制小鼠脾細(xì)胞凋亡指數(shù)的影響Tab.2 Influence of Jinhuangfuzheng Powders on apoptosis index in immunosuppressed mice (±s,n=10)
表2 金黃扶正散對(duì)免疫抑制小鼠脾細(xì)胞凋亡指數(shù)的影響Tab.2 Influence of Jinhuangfuzheng Powders on apoptosis index in immunosuppressed mice (±s,n=10)
注:與對(duì)照組比較*P<0.05,**P<0.01;與環(huán)磷酰胺模型組比較△P<0.05,△△P<0.01
組別 劑量/g·kg-1 凋亡指數(shù)(AI)對(duì)照 13.20±1.93△環(huán)磷酰胺 21.78±1.22*陽(yáng)性藥 0.025 13.50±0.97△金黃扶正散 1.27 15.10±0.71金黃扶正散 2.54 13.25±0.90△金黃扶正散 5.08 12.20±0.63△△
乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)是細(xì)胞內(nèi)葡萄糖酵解所必需的酶,其功能是催化乳酸脫氫成為丙酮酸或丙酮酸還原為乳酸,即參與了能量物質(zhì)的有氧氧化與無(wú)氧酵解。LDH活性與巨噬細(xì)胞激活的程度相關(guān),是巨噬細(xì)胞激活的標(biāo)志之一[5]。酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)是高等動(dòng)物體內(nèi)巨噬細(xì)胞溶酶體酶的標(biāo)志,在體內(nèi)直接參與磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移和代謝,主要存在于人體的肝臟、脾臟、紅細(xì)胞、骨髓等部位,酸性磷酸酶活性的高低,反映了巨噬細(xì)胞被激活的程度。本研究結(jié)果表明,金黃扶正散對(duì)免疫抑制狀態(tài)下小鼠脾臟LDH和ACP水平有顯著影響,可明顯改善因免疫抑制而引起的小鼠脾臟酸性LDH和ACP水平的下降,提示金黃扶正散可能通過改善巨噬細(xì)胞的活化狀態(tài)提高機(jī)體的免疫功能。
末端脫氧核糖核苷酸轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的缺口末端標(biāo)記法技術(shù)(Terminal dexynucleotidyl transferase(TdT)-mediated dUTP nick end labeling,TUNEL)是用來檢測(cè)組織細(xì)胞在凋亡早期過程中細(xì)胞核DNA的斷裂情況。其原理是熒光素(fluorescein)標(biāo)記的dUTP在脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶(TdT Enzyme)的作用下,可以連接到凋亡細(xì)胞中斷裂DNA的3’-OH 末端,并與連接辣根過氧化酶(HRP,horse-radish peroxidase)的熒光素抗體特異性結(jié)合,后者又與HRP底物二氨基聯(lián)苯胺(DAB)反應(yīng)產(chǎn)生很強(qiáng)的顏色反應(yīng)(呈深棕色),特異準(zhǔn)確地定位正在凋亡的細(xì)胞,因而在光學(xué)顯微鏡下即可觀察凋亡細(xì)胞;由于正常的或正在增殖的細(xì)胞幾乎沒有DNA斷裂,因而沒有3-OH形成,很少能夠被染色。因此種方法特異性敏感性強(qiáng),并且可以量化凋亡細(xì)胞和動(dòng)態(tài)觀察凋亡細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化,成為它應(yīng)用于凋亡研究的優(yōu)勢(shì)所在[6-9]。
細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征是判斷細(xì)胞凋亡的基礎(chǔ),形態(tài)特征的發(fā)生與凋亡的細(xì)胞內(nèi)生化變化密切相關(guān)[10]。脾臟作為人體重要的外周免疫器官,在機(jī)體體液及細(xì)胞免疫方面發(fā)揮著重要作用。脾按解剖結(jié)構(gòu)分為白髓及紅髓,白髓由密集的淋巴細(xì)胞組成,紅髓由脾索和血竇組成。血液中的病原體及異物經(jīng)血液循環(huán)帶至脾臟,被單核巨噬細(xì)胞過濾清除,或降解為抗原分子后,活化T及B細(xì)胞,進(jìn)行特異免疫應(yīng)答[11]。本實(shí)驗(yàn)中采用TUNEL法檢測(cè)小鼠脾臟淋巴細(xì)胞的凋亡情況,觀察金黃扶正散對(duì)免疫抑制小鼠脾臟的細(xì)胞凋亡的作用。與正常對(duì)照組比較,CTX組小鼠脾淋巴細(xì)胞的凋亡數(shù)目明顯增多,凋亡細(xì)胞胞核著棕黃色或棕褐色,核固縮或染色質(zhì)濃聚附邊,形成凋亡小體,凋亡指數(shù)有顯著性差異。使用金黃扶正散干預(yù)后,細(xì)胞凋亡數(shù)與模型組相比明顯減少,凋亡小體減少,凋亡現(xiàn)象減輕,能明顯改善免疫抑制小鼠脾細(xì)胞凋亡現(xiàn)象,使脾臟淋巴細(xì)胞凋亡維持在低水平。
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