許江濤 ,勞梓釗,張麗娟,廖小紅,閻 雪,吳依娜,李得堂*
(1.廣州中醫(yī)藥大學(xué),廣東 廣州 510405;2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬中山醫(yī)院,廣東 中山 528400;3.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,廣東 廣州 510405)
變應(yīng)性鼻炎(Allergic Rhinitis,AR)為機體由變應(yīng)原所引起的由免疫球蛋白E 介導(dǎo)的過敏性疾病。近十年來,發(fā)病率呈明顯上升的趨勢[1],疾病發(fā)展到后期,較多患者往往會誘發(fā)為過敏性哮喘。目前AR 的發(fā)病機制尚未完全明確,以往研究顯示,AR 的發(fā)病機制主要是由Th1/Th2 免疫的失衡所引起[2],隨著深入研究發(fā)現(xiàn),AR 的發(fā)病過程中還涉及到Th17/Treg 細胞之間的失衡[3]
AR 屬于中醫(yī)學(xué)“鼻鼽”范疇,臨床常分為肺氣虛型、脾氣虛型等,其中肺氣虛型較為常見,肺氣虛,衛(wèi)表不固,外邪乘虛而入所致。故臨床上常用經(jīng)方玉屏風(fēng)散為基礎(chǔ)治療AR,顯示出較好的臨床療效。玉屏風(fēng)散出自《丹溪心法》,是益氣固表的經(jīng)典名方。為深入探討玉屏風(fēng)對AR 大鼠Th17/Treg平衡及相關(guān)細胞因子的調(diào)控作用,本課題組采用卵清蛋白(OVA)誘導(dǎo)建立AR 大鼠模型,觀察玉屏風(fēng)對AR 大鼠Th17/Treg 平衡及相關(guān)細胞因子的影響,進一步研究玉屏風(fēng)治療AR 的作用機制。
1.1 動物 40 只SPF 級SD 大鼠,雌雄各半,體質(zhì)量180~220 g,購自廣州中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心[許可證號SXCK(粵)2018-0034]。實驗于廣州中醫(yī)藥大學(xué)的ABSL-2 實驗室飼養(yǎng)[實驗室備案書編號為粵廣動實備GZL0 004 號]完成,本實驗開展經(jīng)廣州中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物倫理委員會批準。
1.2 藥物與試劑 玉屏風(fēng)顆粒組方藥材為炙黃芪、防風(fēng)、炒白術(shù)。取上述3 味藥材,先加8 倍量水提取1.5 h,過濾,藥渣再加6 倍量水提取1 h,過濾,合并2 次提取液,濾液減壓濃縮至相對密度為1.15~1.20 稠膏,與適量蔗糖粉、糊精混勻,沸騰噴霧制成顆粒,干燥,整粒,分裝。每克顆粒相當(dāng)于1 g生藥量,由廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院制劑室提供(批號20180301);氯雷他定片(拜耳醫(yī)藥上海有限公司,批號JS07620);卵清蛋白(OVA,廣州捷倍斯生物科技有限公司,批號1706GYD005);Foxp3、RORγt、β-actin 引物(擎科新業(yè)生物技術(shù)有限公司);TGF-β1 試劑盒(美國Thermo Fisher Scientific公司,批號144463021);β-actin 抗體(美國Gene Tex 公司,批號GTX109639);Foxp3 抗體(美國Thermo Fisher Scientific 公司,批號14577382);RORγt 抗體(美國Santa Cruz 公司,批號sc-293150);IL-17 試劑盒(深圳欣博盛生物科技有限公司,批號R190822-170a)。
1.3 儀器 酶標儀(美國Bio-Tek 公司);PCR 儀(美國Bio-Rad 公司);蛋白印跡儀(美國Protein Simple 公司)。
2.1 造模 大鼠隨機分為正常組、模型組。參考文獻方法造模[4],共兩個階段,基礎(chǔ)致敏[致敏液為0.3 mg OVA、30 mg A1(OH)3,溶于1 mL 生理鹽水],腹腔注射隔天1 次,共7 次,以及局部激發(fā)(致敏液為5%OVA 溶液),連續(xù)14 d滴鼻(100 μL)。
2.2 分組及給藥 在完成基礎(chǔ)致敏階段后,將模型組大鼠隨機分為模型組、氯雷他定組(0.9 mg/kg)[5]、玉屏風(fēng)顆粒組(12、6 g/kg)[6-7]。在第二激發(fā)階段期間,藥物組每次局部激發(fā)前30 min灌胃給藥,另外兩組以生理鹽水灌胃替代。
2.3 AR 行為學(xué)評分 造模第27 天末次鼻腔激發(fā)后30 min 內(nèi),觀察每組大鼠鼻部過敏癥狀(鼻癢、噴嚏、流涕等表現(xiàn))為主的行為學(xué)并記錄評分,評分標準參考表1。指標評分后累計總分大于5分,即判為造模成功[8]。
表1 AR 行為學(xué)評分標準Tab.1 AR behavioral scoring criteria
2.4 鼻黏膜組織病理學(xué)觀察 實驗結(jié)束當(dāng)天,每組隨機選取2 只,將大鼠頸椎脫臼處死后,收集鼻黏膜組織用于制片,分別用HE 和AB-PAS 染色,顯微鏡下觀察鼻黏膜組織病理學(xué)改變。
2.5 大鼠血清中IL-17、TGF-β1 水平的檢測 實驗結(jié)束當(dāng)天,使用水合氯醛麻醉大鼠,首先通過眼底靜脈叢取血,離心收集血清,儲存于-80 ℃。參照試劑盒說明書,按步驟檢測大鼠血清中IL-17、TGF-β1 水平。
2.6 RT-PCR 法測定大鼠鼻黏膜組織中Foxp3、RORγtmRNA 表達 實驗結(jié)束當(dāng)天,將每組剩余大鼠處死取新鮮鼻黏膜組織10 mg,加入TRIzol 裂解液充分研磨,提取總RNA 以及逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA,以cDNA 為模板進行實時熒光PCR 檢測Foxp3、RORγtmRNA 表達。反應(yīng)條件,95 ℃、3 min;95 ℃、10 s,60 ℃、30 s,共40 個循環(huán)。以β-actin為內(nèi)參,采用2-△△Ct法計算相關(guān)基因mRNA 的相對表達量。引物序列見表2。
表2 引物序列Tab.2 Primer sequences
2.7 大鼠鼻黏膜組織中Foxp3、RORγt 蛋白表達 實驗結(jié)束當(dāng)天,每組隨機選取2 只,將大鼠頸椎脫臼處死后,收集鼻黏膜組織,加入RIPA 裂解液及PMSF,充分裂解提取總蛋白,BCA 法測定蛋白量,進行SDS-PAGE 電泳,轉(zhuǎn)膜后封閉1 h,加入一抗Foxp3(1∶1 000)、RORγt(1∶1 000)、β-actin(1∶5 000)孵育過夜,二抗室溫孵育1 h,加ECL 化學(xué)發(fā)光劑于蛋白印跡儀成像,用Image J圖像分析軟件對圖像進行分析,計算RORγt/Foxp3蛋白比值。
2.8 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析;計量資料以()表示;多組間比較采用方差分析,組間兩兩比較采用LSD 檢驗;以P≤0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
3.1 AR 行為學(xué)總分、打噴嚏次數(shù)、撓鼻次數(shù)的比較 如圖1 顯示,與正常組比較,模型組大鼠撓鼻次數(shù)、打噴嚏次數(shù)和AR 行為學(xué)總分升高(P<0.05),而且模型組行為學(xué)總分大于5 分,表明此次AR 大鼠模型造模成功。與模型組比較,玉屏風(fēng)顆粒組(12、6 g/kg)大鼠撓鼻次數(shù)、打噴嚏次數(shù)和行為學(xué)總分均降低(P<0.05)。
3.2 玉屏風(fēng)顆粒對AR 大鼠鼻黏膜組織的影響 如圖2~3 顯示,正常組上皮細胞排列整齊、少量炎癥細胞浸潤、上皮層內(nèi)無明顯杯狀細胞化生。模型組黏膜結(jié)構(gòu)不完整、部分纖毛上皮、基底膜脫落、大量炎癥細胞浸潤、上皮層內(nèi)大量杯狀細胞化生,杯狀細胞體積增大且分泌旺盛。玉屏風(fēng)顆粒組(12 g/kg)上皮細胞結(jié)構(gòu)完整、少量炎癥細胞浸潤、杯狀細胞數(shù)量明顯下降。而玉屏風(fēng)顆粒組(6 g/kg)上皮細胞較為完整、炎癥細胞浸潤和杯狀細胞增生情況有輕微改善。
3.3 玉屏風(fēng)顆粒對AR 大鼠血清中IL-17、TGF-β1水平的影響 如圖4 顯示,與正常組比較,模型組大鼠血清中的IL-17 水平升高,TGF-β1 水平降低(P<0.05)。與模型組比較,玉屏風(fēng)顆粒組(12、6 g/kg)大鼠血清中的IL-17 水平降低,TGF-β1 水平升高(P<0.05)。
圖1 各組大鼠撓鼻、打噴嚏等行為學(xué)總分的比較(n=8)Fig.1 Comparison of scores of scratching,sneezing and other behavior in each group(n=8)
圖2 各組鼻黏膜組織的HE 染色(×200)Fig.2 HE staining of nasal mucosa in each group(×200)
圖3 各組鼻黏膜組織的AB-PAS 染色(×200)Fig.3 AB-PAS staining of nasal mucosa in each group(×200)
3.4 玉屏風(fēng)顆粒對AR 大鼠鼻黏膜組織中Foxp3、RORγtmRNA 表達的影響 如圖5 顯示,與正常組比較,模型組大鼠鼻黏膜組織RORγtmRNA 表達升高,F(xiàn)oxp3 mRNA 表達降低(P<0.05)。與模型組比較,玉屏風(fēng)顆粒組(12、6 g/kg)大鼠鼻黏膜組織Foxp3 mRNA 表達升高,RORγt mRNA 表達降低(P<0.05)。
3.5 玉屏風(fēng)顆粒對AR 大鼠鼻黏膜組織中Foxp3、RORγt 蛋白表達的影響 如圖6 顯示,與正常組比較,模型組大鼠鼻黏膜組織RORγt/Foxp3 蛋白表達比例升高(P<0.05)。與模型組比較,玉屏風(fēng)顆粒組(12、6 g/kg)大鼠鼻黏膜組織RORγt/Foxp3蛋白表達比例降低(P<0.05)。
圖4 各組大鼠血清中IL-17、TGF-β1 水平(n=8)Fig.4 Serum levels of IL-17,TGF-β1 in rats of each group(n=8)
圖5 各組大鼠鼻黏膜組織中Foxp3、RORγt mRNA 表達(n=4)Fig.5 mRNA expression of Foxp3,RORγt in rats nasal mucosa in each group(n=4)
圖6 各組大鼠鼻黏膜組織中Foxp3、RORγt 的蛋白表達(n=3)Fig.6 The protein expression of Foxp3,RORγt in nasal mucosa of rats in each group(n=3)
變應(yīng)性鼻炎發(fā)生過程中不僅涉及Th1/Th2 免疫平衡,還包括Th17/Treg 免疫平衡,隨著對變應(yīng)性鼻炎發(fā)病機制的研究不斷增多,Th17/Treg 免疫平衡為治療AR 的機制研究和臨床治療提供了研究思路。Th17 和Treg 細胞是效應(yīng)T 細胞亞群,分化自CD4+T 細胞。RORγt(Th17 細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子)是Th17 細胞分化的前提[9],IL-17 是Th17 細胞主要效應(yīng)細胞因子,亦稱為前炎性因子[10]。Treg 細胞具有免疫抑制功能,在維持免疫耐受中發(fā)揮關(guān)鍵作用,F(xiàn)oxp3(Treg 細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子)的表達水平影響Treg 的功能變化[11-12],TGF-β1(Treg 細胞主要分泌細胞因子)能促進表達Foxp3 的Treg 分化[13]。Th17 和Treg 細胞在功能是相互拮抗的[14],兩者之間在一定的平衡情況下,才能維持機體免疫狀態(tài)相對穩(wěn)定。Foxp3 和RORγt的平衡被破壞可能會誘導(dǎo)主要由Th17 細胞參與的致炎的T 淋巴細胞反應(yīng)[15]。揭示IL-17、TGF-β1、Foxp3、RORγt 與Th17/Treg 免疫平衡密切相關(guān)。
玉屏風(fēng)散最早出自《醫(yī)方類聚》,后在《丹溪心法》有詳細記載,為中醫(yī)經(jīng)典名方,對多種疾病有較好療效,主要由黃芪、白術(shù)、防風(fēng)三味中藥組成,其中黃芪補脾肺之氣,白術(shù)健脾益氣,防風(fēng)走肌表而散風(fēng)邪,整體發(fā)揮益氣固表,扶正祛邪的功效。AR 屬于中醫(yī)“鼻鼽”范疇,該病的病因多數(shù)為肺氣虛,衛(wèi)表不固,外邪入侵等所致,該病亦屬于過敏性疾病,具有反復(fù)發(fā)作,不易根治的特點,而玉屏風(fēng)在臨床上用于治療AR 患者的效果好,對比西藥治療,具有復(fù)發(fā)率低[16],毒副作用低,長期療效較為穩(wěn)定的優(yōu)勢,為臨床首選方劑?,F(xiàn)代藥理研究證明,玉屏風(fēng)散能明顯改善AR 大鼠炎性癥狀,具有抗過敏作用[17]。目前尚未有關(guān)于玉屏風(fēng)對AR 大鼠Th17/Treg 平衡及相關(guān)細胞因子影響的研究。
本實驗采用OVA 誘導(dǎo)建立的AR 大鼠模型作為藥效評價模型,較好模擬AR 典型臨床特征[18]。本次實驗結(jié)果顯示,OVA 誘導(dǎo)的AR 大鼠出現(xiàn)明顯的鼻黏膜炎性癥狀,鼻黏膜組織炎性細胞浸潤較多,大量杯狀細胞化生及分泌亢進,黏液分泌增加,含較高含量的黏蛋白,鼻黏膜組織重塑特征明顯;血清中IL-17 水平明顯上升,而TGF-β1 水平明顯降低;鼻黏膜Foxp3 表達明顯下降,而RORγt表達明顯上升;鼻黏膜RORγt/Foxp3 蛋白表達比例明顯升高。提示IL-17、TGF-β1、Foxp3、RORγt表達水平在變應(yīng)性鼻炎的疾病發(fā)展過程具有關(guān)鍵作用,在Th17/Treg 平衡中以Th17 免疫反應(yīng)占優(yōu)勢。玉屏風(fēng)干預(yù)后,可有效緩解AR 大鼠炎性癥狀和鼻黏膜組織炎癥細胞浸潤,減少杯狀細胞化生和黏液分泌,降低血清的IL-17 水平和提高TGF-β1 水平,同時降低鼻黏膜RORγtmRNA 及蛋白水平表達,升高鼻黏膜Foxp3 mRNA 及蛋白水平表達,使Th17/Treg 免疫平衡向Treg 免疫反應(yīng)占優(yōu)趨勢轉(zhuǎn)化,從而調(diào)節(jié)AR 大鼠Th17/Treg 免疫失衡。
綜上所述,玉屏風(fēng)對變應(yīng)性鼻炎大鼠鼻黏膜炎癥癥狀有明顯的緩解作用,其作用機制可能與調(diào)節(jié)Th17/Treg 平衡及相關(guān)細胞因子相關(guān)。