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        清燥救肺湯及其分解劑對肺炎支原體感染小鼠肺部炎癥相關因子的影響

        2018-03-06 08:11:45吳振起敏娜岳志軍楊璐王雪峰楊慧
        中國實驗動物學報 2018年1期
        關鍵詞:小鼠差異

        吳振起,敏娜,岳志軍,楊璐,王雪峰,楊慧

        (1.遼寧中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院,沈陽 110032; 2.遼寧中醫(yī)藥大學研究生學院,沈陽 110847)

        Conflict of interest statement: We declare that we have no conflict of interest statement

        肺炎支原體 (mycoplasmapneumoniae,MP) 是一種介于病毒與細菌之間的非活性微生物,是兒童社區(qū)獲得性肺炎的主要病原體,20%~40%的呼吸道感染均由MP感染所致[1]。其致病機制主要是對氣道上皮細胞的黏附作用,產生氧化應激并釋放CARDS毒素,導致氣道損傷[2]。肺炎支原體肺炎(MP pneumonia,MPP)其臨床特征性癥狀“干咳”,恰如燥邪傷肺所致,可見頭痛身熱,干咳無痰,氣逆而喘,咽喉干燥等癥。治燥經典名方清燥救肺湯(Qingzao Jiufei decoction,QJD)具有清肺潤燥,益氣養(yǎng)陰的功效,用于治療臨床上小兒MP感染后燥熱傷肺之證,在臨床上已取得較好的療效[3]。前期的實驗研究已發(fā)現(xiàn)QJD具有抗MP作用[4],為探尋QJD的起效組份,對其進行了拆方研究。根據(jù)藥物的功效特點,將QJD拆解成含有“宣、清、降”法的分解I組和含有“潤、補”法的分解II組,試圖從炎癥、細胞毒素、黏附蛋白表達及水通道蛋白等方面,來探討QJD及其分解劑控制MP感染所致肺部炎癥的作用機理。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 實驗動物

        4~6 周齡SPF級BALB/c小鼠144只,體重(20±2)g,雌雄各半,購于遼寧長生生物技術有限公司【SCXK(遼)2013-0009】,飼養(yǎng)于遼寧中醫(yī)藥大學實驗動物中【SYXK(遼)2015-0001】。水和飼料經高溫高壓消毒后使用。飼養(yǎng)環(huán)境:室溫20~22℃,濕度 (50±2)%,12 h/12 h明暗周期,分籠飼養(yǎng)。

        1.1.2 病毒株

        MP標準株FH,由遼寧中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院病毒室保存。

        1.1.3 實驗藥品及制備

        藥物組成:QJD全方組:人參21 g、阿膠21 g、麥門冬36 g、杏仁21 g、石膏36 g、甘草30 g、桑葉90 g、枇杷葉30 g、胡麻仁30 g;分解劑I組:杏仁21 g、石膏36 g、桑葉90 g、枇杷葉30 g;分解劑II組:人參21 g、阿膠21 g、麥門冬36 g、甘草30 g、胡麻仁30 g,由遼寧中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院門診中草藥局提供,經遼寧中醫(yī)藥大學中藥分析教研室鑒定為正品。供試藥液的配制:石膏水煎濃縮,阿膠烽化,藥液備用;余藥用8倍量70%乙醇加熱回流提取2次,合并藥液,回收溶劑并濃縮,分別制成含生藥1、0.61、0.39 g/mL混懸液。阿奇霉素分散片(東北制藥,批號:4170201),配成6 mg/mL藥液。每組藥液分別4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.1.4 試劑與儀器

        Trizol總RNA提取試劑(Invitrogen,1203406),RT-PCR試劑盒(TaKaRa,Bk2701),DEPC(TaKaRa,BBI0916S03),DNA marker DL2000(TaKaRa,CB3301),TNF-α ELISA試劑盒(BOSTER,982354956),INF-γ ELISA試劑盒(BOSTER,971335616),AQP5(BOSTER,287487),GAPDH(BOSTER,14MA18),ECMⅡof Western Blotting檢測試劑盒濃縮型兔IgG二抗(BOSTER,12J27C),TP1020型自動組織脫水處理機(Leica,德國),EG1150型石蠟包埋機(Leica,德國),RM2135型精密輪轉切片機(Leica,德國),BX50F4型顯微鏡(Olympus),熒光定量PCR儀(LC-Ⅱ,美國),IMark型酶標儀(Thermo,美國),PowerPacTM Universal Power Supply電泳通用型電源(Bio-Rad,美國),Trans-Blot SD半干轉印系統(tǒng)(Bio-Rad,美國),F(xiàn)lourChem Q蛋白印記成像系統(tǒng)(Proteinsimple,美國),低溫高速離心機 (Heraeus,德國)。

        1.2 實驗方法

        1.2.1 動物分組

        將144只BALB/c小鼠按隨機數(shù)字表法分為6組,正常組(A組)、模型組(B組)、清燥救肺湯組(C組)、分解劑I組(D組)、分解劑II組(E組)及阿奇霉素組(F組),每組24只,對各組小鼠進行標記稱重。

        1.2.2 模型制備

        除A組外,每組小鼠均在乙醚輕度麻醉下,用1 mL注射器緩慢向鼻腔中滴入1×107CCU/mL的MP菌液0.1 mL,連續(xù)滴鼻3 d。將正常組小鼠置于無菌同等房間,滴鼻0.1 mL蒸餾水。

        1.2.3 給藥方法

        造模后,C組、D組及E組均給予0.3 mL/只的對應方劑進行灌胃,1次/日,連續(xù)14 d;F組,給予每只阿奇霉素0.3 mL,1次/日,灌胃,連續(xù)3d,停藥4 d,2個循環(huán),停藥期間蒸餾水灌胃;A組、B組每只給予0.3 mL蒸餾水灌胃。各組小鼠分別于造模后第3、7、10、14天,給藥后禁食、禁水4 h后取材。

        1.2.4 光鏡下病理組織學觀察

        用4%多聚甲醛固定的組織包埋成蠟塊,切片機切成薄片約5 μm,蘇木精-伊紅(HE) 染色后在光鏡下觀察肺組織病理學改變。病理變化程度計分方法依照文獻[5]。每個標本取6張切片,每張切片隨機取3個視野,用高清晰度 Olympus BX50 系統(tǒng)生物顯微鏡采集圖像,根據(jù)計分方法進行分析。

        1.2.5 qPCR法MPN372、P1基因含量測定

        引物根據(jù)文獻設計[6],P1上游引物:5′-TGGATTCTCATCCTCACCGCCACC-3′;下游引物:5′-CAATGCCATCACCCGCGCTTAAC C-3′;MPN372上游引物:5′-CAGAAACACCCACAGCTATT-3′;下游引物:5′-CACGTTGATACGCAAAGGAAGT-3′;內參三磷酸甘油醛脫氫酶(GAPDH),G1: 5'ACC ACC ATG GAG AAG GCT GG 3',G2: 5'CTC AGT GTA GCC CAG GAT GC 3',擴增特異片段長度為528 bp,由北京六合華大基因科技股份有限公司合成。將各組小鼠肺組織取出,制造細胞懸液,用Trizol提取細胞總RNA。分析RNA的純度及完整性,檢測RNA質量合格后,進行反轉錄,以反轉錄產物為模板,加入MPN372、P1的引物,進行qPCR檢測。

        1.2.6 血清TNF-α、INF-γ表達水平檢測

        于感染后第3、7、10、14天取材,摘眼球取血,離心,取上清,存于EP管放于-80℃冷凍以備用。采用雙抗體夾心ELISA法,測定小鼠血清中TNF-α、INF-γ表達水平,分別用小鼠TNF-α、INF-γ的ELISA試劑盒。檢測程序按照試劑盒說明書進行。

        1.2.7 Western blot法檢測AQP5蛋白的表達

        用總蛋白提取試劑提取總蛋白,離心取上清液,-20℃冰箱中保存。BCA蛋白濃度測定試劑盒測定蛋白濃度,用蒸餾水調整到統(tǒng)一濃度,提取液中加入5× SDS上樣緩沖液,100℃變性10 min,蛋白上樣每孔含10 μL,10% SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分離,轉膜30 min,2% BSA室溫封閉2 h。一抗室溫孵育2 h,4℃過夜,TBST每次10 min洗膜(3次),二抗室溫孵育1 h,TBST每次10 min洗膜(3次)。ECL發(fā)光,F(xiàn)luor Chem Q蛋白質印跡,成像系統(tǒng)顯色。

        1.3 統(tǒng)計學分析

        2 結果

        2.1 小鼠肺指數(shù)、干濕比及病理評分

        MP感染后,各時間點小鼠肺指數(shù)均升高、干濕比降低(P<0.05),如表1所示。與B組比較,第3天C組、F組小鼠肺指數(shù)、病理評分降低,C組干濕比升高(P<0.05);第7天各組肺指數(shù)、病理評分均降低,干濕比均升高(P<0.05);第10、14天,C組、D組、F組肺指數(shù)降低,各組病理評分均降低,干濕比均升高(P<0.05);與C組比較,第3天E組肺指數(shù),第7天D組肺指數(shù)、干濕比,第10、14天D組、E組干濕比、病理評分,差異有顯著性(P<0.05)。第3天與第14天比較,各組病理評分差異均有顯著性(P<0.05),各組肺指數(shù)及干濕比差異均無顯著性(P>0.05)。

        表1 各組小鼠肺指數(shù)、干濕比及病理評分Tab.1 Lung index, ratio of dry and wet lung weight, and pathological scores in the mice of each group(±s,n=6)

        注:與A組比較,P<0.05;與B組比較,*P<0.05;與C組比較,△P<0.05;第3天與第14天比較,#P<0.05。

        Note. Compared with the group A,P<0.05; compared with the group B,*P<0.05; compared with the group C,△P<0.05. Comparison between 3-days and 14-days groups,#P<0.05.

        2.2 肺組織光鏡病理組織學觀察

        正常組小鼠肺泡、肺泡囊、肺泡隔形態(tài)完整,周圍血管未見炎細胞浸潤(圖1A)。模型組小鼠肺泡、肺泡囊、肺泡管、肺泡隔等結構消失,肺泡間隔增厚,細支氣管壁增厚,大量炎癥細胞浸潤,肺泡壁毛細血管擴張(圖1B)。全方組小鼠肺泡內可見少量炎性細胞,支氣管粘膜上皮水腫明顯減輕(圖1C)。分解劑Ⅰ組小鼠可見少量炎性細胞浸潤于肺組織,并可見其背膜增厚(圖1D)。分解劑Ⅱ組小鼠支氣管粘膜上皮水腫明顯,較多嗜酸性粒細胞浸潤于肺組織(圖1E)。阿奇霉素組小鼠可見少量炎性細胞,與模型組相比,炎細胞數(shù)量明顯減少(圖1F)。

        2.3 qPCR檢測MPN372、P1的mRNA水平

        MP感染后,各時間點小鼠肺中MPN372含量均升高,如圖2所示。藥物干預后,與B組比較,各用藥組在第3天開始下降,于第7天顯著降低,差異有顯著性(P<0.05);與C組比較,在第7天時D組和E組差異有顯著性(P<0.05), F組差異無顯著性(P>0.05);第10天開始D組和F組差異無顯著性(P>0.05), E組差異有顯著性(P<0.05);第3天與第14天比較,C、D、F組差異有顯著性(P<0.05),B組、E組差異無顯著性(P>0.05)。

        注:A.正常組,B. 模型組,C. 全方組,D.分解 I組,E.分解II組,F(xiàn).阿奇組。箭頭所示:炎癥細胞浸潤,肺泡間隔增厚,支氣管壁增厚。圖1 小鼠肺組織光鏡病理改變Note.A. Normal group. B. Model group. C. QJD group. D. QJD decomposition agent I group. E. QJD decomposition II group. F. Azithromycin group.Arrow: Inflammatory cell infiltration,alveolar septum thickening,bronchial wall thickening.Fig.1 Pathological changes in the lung tissues of the mice

        MP感染后,各時間點小鼠肺中P1含量均升高,如圖3所示。藥物干預后,與B組比較,各用藥組從第7天開始均有顯著降低,差異有顯著性(P<0.05);與C組比較,在第7天時D組和F組差異無顯著性(P>0.05), E組差異有顯著性(P<0.05);第14天時,各用藥組之間差異均無顯著性(P>0.05);第3天與第14天比較,B組差異無顯著性(P>0.05),C、D、E、F組差異有顯著性(P<0.05)。

        注:A.模型組,B. 全方組,C.分解Ⅰ組, D.分解Ⅱ組,E.阿奇組。與A組比較,*P<0.05;與B組比較,△P<0.05;第3天與第14天比較,#P<0.05。圖2 QJD對MP感染小鼠肺組織中MPN372 mRNA水平的影響Note.A.Model group. B. QJD group. C. QJD decomposition agent I group. D. QJD decomposition agent II group. E. Azithromycin group.Compared with the group A, *P<0.05; compared with the group B, △P<0.05. Comparison between the 3-day and 14-day groups, #P<0.05.Fig.2 Effect of QJD on the level of MPN372 mRNA in the lung tissues of MP-infected mice

        2.4 小鼠血清中TNF-α、INF-γ含量檢測

        MP感染后,各時間點小鼠血清中TNF-α含量均顯著增高(P<0.05),如表2所示。且于第7天達到峰值,差異有顯著性(P<0.05);藥物干預后,與B組比較,各用藥組于第3天改變不明顯(P>0.05),其中E組各時間點改變均不明顯,差異無顯著性(P>0.05);C組、D組及F組均于造模后第7天開始明顯降低,差異有顯著性(P<0.05);第3天與第14天比較,C組、F組差異無顯著性(P>0.05),B、D、E組差異有顯著性(P<0.05)。

        MP感染后,各時間點小鼠血清中INF-γ含量出現(xiàn)一過性增高(P<0.05),如表3所示。于第7天達峰值;藥物干預后,與B組比較,各用藥組各時間點差異均有顯著性(P<0.05);與C組比較,D組、E組、F組各時間點差異均有顯著性(P<0.05);第3天與第14天比較,各組差異均無顯著性(P>0.05)。

        2.5 Western blot檢測AQP5蛋白表達水平

        MP感染后,小鼠肺組織中AQP5蛋白的表達降低(P<0.05),如圖4~5所示。與A組比較,B組在第3、7、10天均有顯著降低,第14天時逐漸回升;與B組比較,各用藥組各時間點均能上調AQP5蛋白表達(P<0.05);與C組比較,各時間點D組和E組均差異有顯著性(P<0.05),第7天開始,F(xiàn)組差異無顯著性(P>0.05);第3天與第14天比較,B組、C組差異無顯著性(P>0.05),D組、E組差異有顯著性(P<0.05)。

        注:A.模型組,B. 全方組,C.分解Ⅰ組, D.分解Ⅱ組,E.阿奇組。與A組比較,*P<0.05;與B組比較,△P<0.05;第3天與第14天比較,#P<0.05。圖3 QJD對MP感染小鼠肺組織中P1 mRNA水平的影響Note. A. Model group. B. QJD group. C. QJD decomposition agent I group. D. QJD decomposition group II Group. E. Azithromycin group. Compared with the group A, *P<0.05; compared with the group B, △P<0.05. Comparison between 3-day and 14-day groups, #P<0.05.Fig.3 Effect of QJD on the level of P1 mRNA in lung tissues of the MP infected mice

        組別Groups3d7d10d14dA組1876±2251862±0981772±0711834±075B組2483±1754422±1464038±1653556±150#C組2415±1353234±145?2843±124?2612±151?D組2453±1703902±144?△3536±171?△3141±194?△#E組2480±1554336±206△3942±194△3526±136△#F組2223±143?2820±121?△2526±151?△2083±047?△

        注:與A組比較,P<0.05;與B組比較,*P<0.05;與C組比較,△P<0.05;第3天與第14天比較,#P<0.05。

        Note. Compared with the group A,P<0.05; compared with the group B,*P<0.05; compared with the group C,△P<0.05. Comparison between the 3-day and 14-day groups,#P<0.05.

        表3 各組小鼠血清INF-γ含量檢測結果Tab.3 Detection results of INF-γ content in serum of the mice in each group(±s,n=6, pg/mL)

        注:與A組比較,P<0.05;與B組比較,*P<0.05;與C組比較,△P<0.05;第3天與第14天比較,#P<0.05。

        Note. Compared with the group A,P<0.05; compared with the group B,*P<0.05; compared with the group C,△P<0.05. Comparison between the 3-day and 14-day groups,#P<0.05.

        注:A.正常組,B. 模型組,C. 全方組,D.分解I組,E.分解II組,F(xiàn).阿奇組。圖4 QJD對MP感染小鼠肺組織中AQP5蛋白水平的影響Note. A. Normal group. B. Model group. C. QJD group. D. QJD decomposition agent I group. E. QJD decomposition agent II Group. F. Azithromycin group.Fig.4 Effect of QJD on the level of AQP5 protein in lung tissues of the MP-infected mice

        注:A.正常組,B. 模型組,C. 全方組,D.分解I組,E.分解II組,F(xiàn).阿奇組。與A組比較,P<0.05;與B組比較,*P<0.05;與C組比較,△P<0.05;第3天與第14天比較,#P<0.05。圖5 QJD對MP感染小鼠肺組織中AQP5蛋白水平的影響Note.A. Normal group. B. Model group. C. QJD group. D. QJD decomposition agent I. E. QJD decomposition group II Group. F. Azithromycin group. Compared with the group A, P<0.05; compared with the group B, *P<0.05; compared with group C, △P<0.05. Comparison between 3-day and 14-day groups, #P<0.05..Fig.5 Effect of QJD on the level of AQP5 protein in lung tissues of the MP-infected mice

        3 討論

        MP致病機制至今尚不完善,目前主要包括毒素作用、上皮粘附及免疫功能紊亂等假說。近年來中藥抗MP感染的機理研究主要側重于MPP的發(fā)病機制,包括直接抑制MP、提高機體免疫力、保護上皮細胞、促進損傷修復等方面[7]。Kannan和Baseman在實驗中發(fā)現(xiàn)了MP致病相關因子MPN372,又名為社區(qū)獲得性呼吸窘迫綜合征毒素[8],可引起小鼠氣管上皮細胞廣泛的空泡變性直至死亡[9]。由于MP自身缺乏細胞壁,需通過其自身細胞膜上的黏附蛋白與宿主靶細胞膜緊密結合。這種黏附蛋白有很多類型,其中最主要的是P1蛋白,它不僅具有抗原性,還有一定的變異性[10]。P1蛋白通過與呼吸道上皮細胞的神經氨酸受體相結合,可使氣道黏膜的完整性遭到破壞。這種黏附作用同時還表現(xiàn)為抑制呼吸道上皮的纖毛運動,影響其細胞的新陳代謝,并最終導致上皮細胞壞死[11]。MP對上皮細胞的黏附可激活宿主的免疫反應, 可見淋巴細胞、免疫球蛋白的生成增多,同時可釋放TNF-α,INF-γ和各種白介素細胞(包括IL-2、IL-4、IL-8、IL-10)。TNF-α作為早期的細胞因子之一,可促使中性粒細胞釋放,誘導局部炎癥反應,其在氣道炎癥的產生及發(fā)展中起著重要作用[12]。IFN-γ作用較廣泛,包括殺傷炎癥細胞毒性、介導細胞的免疫應答和抑制Th1細胞增殖等[13]。AQP5作為水通道蛋白家族(AQPs)的主要成員,是一組與水通透性有關并介導水分子跨膜轉運的細胞膜轉運蛋白,同時也是肺部病變的重要因子,感邪后AQP5失活易導致肺內水液平衡紊亂,肺泡水腫形成[14]。本研究發(fā)現(xiàn),MP感染后小鼠肺指數(shù)、肺組織炎癥病理評分均升高、干濕比降低;MPN372、P1表達和TNF-α、INF-γ含量升高,而AQP5表達降低。QJD治療后,小鼠肺指數(shù)、肺組織炎癥病理評分均降低、干濕比升高,INF-γ和AQP5表達逐漸升高,MPN372、P1、TNF-α降低。QJD分解劑I可下調MPN372、P1、TNF-α的表達;QJD分解劑II對AQP5的表達逐漸增加。本次實驗結果表明QJD可明顯減輕小鼠肺部的炎癥損傷,正向調節(jié)了炎癥因子;其中分解劑I的作用表現(xiàn)為抑制細胞毒素MPN372和粘附蛋白P1的產生,抑制炎癥因子TNF-α、INF-γ的釋放;分解劑Ⅱ的作用表現(xiàn)為上調AQP5表達,改善燥邪對肺部的損傷。

        QJD是治療溫燥傷肺的常用方,主治外感燥火傷肺,身熱頭痛,氣逆而喘,咳嗽不止,甚則引動胃氣,嘔吐痰涎,脈虛大而數(shù)?!夺t(yī)門法律》認為本方所治應屬秋令氣候干燥,外感溫燥傷肺之重證。方中重用桑葉色青入肝,稟大寒之性,清宣肺燥,透邪外出,為君藥。溫者屬熱宜清,燥勝則干宜潤,故臣以石膏辛甘而寒,淸泄肺熱;麥冬甘寒,養(yǎng)陰潤肺。石膏雖沉寒,但用量輕于桑葉,則不礙君藥之輕宣;麥冬雖滋潤,但用量不及桑葉之半,則不妨君藥之外散。人參益氣生津,合甘草以培土生金補肺氣;胡麻仁、阿膠助麥冬養(yǎng)陰潤肺。再加少量杏仁、枇杷葉苦降肺氣;甘草調和諸藥。諸藥相配,燥邪得宣,氣陰得復,共奏清燥救肺之功。QJD以“宣、清、降、潤、補”為立法,清中有潤,潤中寓補,對于燥熱所致肺部損傷均有療效。其中分解劑Ⅰ組內含“宣、清、降”三法,由杏仁、石膏、桑葉、枇杷葉組成,具有清熱宣肺,肅降肺氣的作用;分解劑II組內含“潤、補”二法,由人參、阿膠、麥門冬、甘草、胡麻仁組成,具有補益氣血,養(yǎng)陰潤燥的作用。本研究發(fā)現(xiàn),QJD既能夠抑制過度的炎癥反應,又能提高免疫因子含量,而依“法”分組的分解劑I和分解劑II,即不同的藥物組份配伍,所起的作用和靶位不同。QJD及其分解劑能夠控制MP感染后肺部炎癥,減少MPP1、TNF-α的表達和毒素MPN372的產生,其中分解劑I起主要作用;QJD能夠上調INF-γ、AQP5蛋白表達,其中分解劑Ⅱ起主要作用;

        QJD具有清肺潤燥,益氣養(yǎng)陰的功效,能夠抗MP感染,表現(xiàn)為抑制炎癥因子的釋放,減少MP細胞毒素的產生及其黏附蛋白的表達,同時可以修復MP對肺部的損傷,也間接證實了外感燥邪和感染MP在致病機制上可能存在一定的相似性。

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