陶方方,亢澤峰,陳水齡,褚文麗,劉健,周志豪
脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization,CNV)是年齡相關(guān)性黃斑變性(age-related macular degeneration,AMD)、病理性近視、中心性滲出性脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變、眼組織胞漿菌病、眼底血管樣條紋等疾病共同的終末病理環(huán)節(jié)[1]。CNV 的形成是多種細(xì)胞與多種因子共同作用的結(jié)果,近年來,白細(xì)胞介素-6(interleukin 6,IL-6)被發(fā)現(xiàn)與CNV 形成也有密切的關(guān)系,AMD 患者IL-6 表達(dá)較正常人有顯著升高,且疾病嚴(yán)重程度與IL-6 表達(dá)水平相關(guān)[2]。加減駐景方是亢澤峰教授治療AMD 和病理性近視等伴有CNV 眼底疾病的經(jīng)驗用方,臨床治療有效,其作用機制尚不清晰,本研究采用組織學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)檢測CNV 動物模型中核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)信號通路相關(guān)因子活性,探討ToLL樣受體-4(ToLL-like receptor,TLR-4)/NF-κB/IL-6信號通路在CNV 形成中的作用,從而揭示加減駐景方抑制CNV 的機制。
8 周齡雄性SPF 級BN 大鼠138 只,體重180~220 g,購買于北京市維通利華公司。動物許可證號:SCXK(京)2012-0001。實驗前,適應(yīng)性飼養(yǎng)3 d。
PCR 儀(Biometra,TProfessional ThermoCycler),全自動熒光定量PCR 儀(7500,ABI)。SP-9000 試劑盒(中杉金橋),NF-κB(Cell Signaling Technology),TLR-4、IL-6(Abcam),cDNA 第一鏈合成試劑盒(K1622,Thermo Scientific)。
大鼠任一眼為實驗眼,行激光造模,每只眼光凝8~10 個點。激光功率360 mW,光斑直徑50 μm,曝光時間0.05 s。按隨機數(shù)字表法將造模成功的大鼠分為模型組、中藥組、西藥組、聯(lián)合組,各30 只??瞻捉M18 只大鼠,正常飼養(yǎng),不做特殊處理。
模型組:光凝后第1 d 予生理鹽水灌胃,每日1次,共21 d。
中藥組:光凝后第1 d 予中藥灌胃,每日1 次,共21 d。中藥加減駐景方由楮實子、枸杞子、菟絲子、五味子、茺蔚子、三七粉、桂枝、茯苓、三棱、郁金、生黃芪和當(dāng)歸等多種藥物組成,每劑中藥155 g,灌胃量10 ml/kg。
西藥組:光凝后第1 d 予玻璃體腔注射康柏西普(Conbercept),共計1 次??蛋匚髌?,成都康弘藥業(yè),規(guī)格10 mg/ml。5 μl 微量注射器玻璃體腔注射,1次,5 μl。
聯(lián)合組:光凝后第1 d 予中藥灌胃(同中藥組),每日1 次,共21 d,光凝后第1 d 予玻璃體腔注射康柏西普(同西藥組),共計1 次。
模型組和各治療組在光凝后第7 d、14 d、21 d各處死6 只大鼠取材??瞻捉M在光凝后21 d 處死取材。制作組織切片,行免疫組織化學(xué)染色。石蠟切片脫蠟至水;PBS 洗滌5 min,3 次;抗原修復(fù);3%H2O2阻斷內(nèi)源性過氧化物酶活性,10 min;1% Triton-100,室溫1 h;試劑A,室溫30 min;滴加稀釋后的一抗,陰性對照用PBS 溶液代替,4°C 過夜;試劑B,室溫下孵育30 min;試劑C,室溫下孵育10 min;DAB染色;自來水沖洗,蘇木素復(fù)染1 min,鹽酸酒精分化30 s,氨水返藍(lán)30 s;梯度酒精脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片,晾干;光學(xué)顯微鏡拍攝照片。一抗稀釋倍數(shù),TLR-4,1:200;NF-κB,1:100;IL-6,1:200。
每組選取15 張包含CNV 的免疫組化圖像,Image Pro Plus 6.0 軟件分析圖像的平均光密度值(average optical density,AOD)值作為半定量測定陽性表達(dá)物的依據(jù)。
采用實時熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)技術(shù),光凝后21 d,每組各處死6 只大鼠獲取眼杯,參照試劑盒方法用Trizol 一步法裂解組織,提取總RNA,按照試劑盒說明書,合成cDNA。配制反應(yīng)體系如下:RealMasterMix 和SYBR 混合物10 μl,上游引物1 μl,下游引物1 μl,cDNA 1 μl,超純水定容至20μl,進(jìn)行PCR 循環(huán),95℃預(yù)變性10min;95℃變性20s、60℃退火30s、68℃延伸60s;循環(huán)40 次。引物由北京科悅達(dá)生物科技有限公司合成。
用空白組目的基因與內(nèi)參GAPDH 的相對表達(dá)量進(jìn)行校正,得到空白組目的基因mRNA 相對表達(dá)量為1 時,實驗組目的基因mRNA 表達(dá)量是空白組的倍數(shù)。將2-ΔΔCt 視為各目的基因mRNA 的相對表達(dá)量。
表1 RT-qPCR 引物序列
采用蛋白免疫印跡(western blotting)技術(shù)檢測目的蛋白表達(dá),光凝后21 d,每組各處死6 只大鼠獲取眼杯,獲取蛋白質(zhì)樣品,測定總蛋白濃度,SDS 聚丙烯酰胺凝膠電泳,起始電壓設(shè)定為80 V,當(dāng)樣品進(jìn)入分離膠時,調(diào)整電壓至120 V,繼續(xù)電泳,直至溴酚藍(lán)跑至底部時,結(jié)束電泳。轉(zhuǎn)膜;5%脫脂牛奶封閉,室溫?fù)u床孵育2 h;一抗4℃孵育過夜;1:5000 稀釋的辣根過氧化物酶標(biāo)記的羊抗兔IgG,室溫孵育1h;顯影液顯影。
使用Quantity One 分析軟件測定條帶光密度值,以GAPDH 條帶的光密度值校正,目的蛋白的相對表達(dá)量以目的基因條帶的光密度值與GAPDH 條帶的光密度值之比來表示。
采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 21.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計量資料以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()描述,多組間比較采用單因素方差分析,兩組間比較采用方差分析中LSD-t 檢驗。當(dāng)P<0.05 時,則認(rèn)為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1.1 TLR-4 空白組大鼠視網(wǎng)膜組織中可見TLR-4 表達(dá),視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層、內(nèi)核層可見少量陽性反應(yīng)物。模型組和各治療組CNV 組織中可見黃棕色陽性反應(yīng)物,TLR-4 呈陽性表達(dá)。模型組TLR-4 表達(dá)量在光凝后14 d 時最大,21 d 時顯著減少,有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。各治療組TLR-4 表達(dá)量在光凝后7 d 時最大,隨后減少,有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。
光凝后7 d、14 d 與21 d,各治療組TLR-4 表達(dá)量均低于模型組。光凝后7 d 與21 d,聯(lián)合組TLR-4表達(dá)量最低,中藥組次之,中藥組TLR-4 表達(dá)量低于西藥組。光凝后14 d,西藥組TLR-4 表達(dá)量高于中藥組和聯(lián)合組,中藥組和聯(lián)合組之間無明顯差異。(表2、3,圖1)。
表2 光凝后不同時間各組TLR-4 的AOD 值變化(,n=15)
表2 光凝后不同時間各組TLR-4 的AOD 值變化(,n=15)
注:※ 與同時間段模型組比較,P<0.05;# 與同時間段中藥組比較,P<0.05;&與同時間段西藥組比較,P<0.05;* 與同時間段聯(lián)合組比較,P<0.05
表3 光凝后不同時間各組TLR-4 的AOD 值比較統(tǒng)計值
2.1.2 NF-κB 空白組大鼠視網(wǎng)膜組織中可見NF-κB表達(dá),視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層可見少量陽性反應(yīng)物。模型組和各治療組CNV 組織中可見大量黃棕色陽性反應(yīng)物,NF-κB 呈強陽性表達(dá)。模型組NF-κB 表達(dá)量在光凝后14 d 最大(P<0.05),21 d 時變化不明顯。各治療組NF-κB 表達(dá)量在光凝后7 d 最大,聯(lián)合組隨后無明顯變化,中藥組和西藥組21 d 時減少(P<0.05)。
光凝后7 d、14 d 與21 d,各治療組NF-κB 表達(dá)量均低于模型組。光凝后7 d,聯(lián)合組NF-κB 表達(dá)量低于西藥組和中藥組,西藥組和中藥組之間無明顯差異。光凝后14 d,聯(lián)合組NF-κB 表達(dá)量最低,中藥組次之,中藥組NF-κB 表達(dá)量低于西藥組。光凝后21 d,聯(lián)合組和中藥組NF-κB 表達(dá)量均低于西藥組,聯(lián)合組和中藥組之間無明顯差異(表4、5,圖2)。
表4 光凝后不同時間各組NF-κB 的AOD 值變化(,n=15)
表4 光凝后不同時間各組NF-κB 的AOD 值變化(,n=15)
注:※ 與同時間段模型組比較,P<0.05;# 與同時間段中藥組比較,P<0.05;&與同時間段西藥組比較,P<0.05;* 與同時間段聯(lián)合組比較,P<0.05
2.1.3 IL-6 空白組大鼠視網(wǎng)膜組織中可見IL-6 表達(dá),視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層可見少量陽性反應(yīng)物。模型組和各治療組CNV 組織中可見大量黃棕色陽性反應(yīng)物,IL-6 呈強陽性表達(dá)。模型組IL-6 表達(dá)量在光凝后14 d 最大,21 d 時逐漸減少(P<0.05)。各治療組IL-6 表達(dá)量在光凝后7 d 最大,中藥組在光凝后14 d 開始逐漸減少,西藥組和聯(lián)合組在光凝后21 d減少(P<0.05)。
光凝后7 d,中藥組和聯(lián)合組IL-6 表達(dá)量均低于模型組,聯(lián)合組IL-6 表達(dá)量低于西藥組,其余組間無明顯差異。光凝后14 d,各治療組IL-6 表達(dá)量均低于模型組,聯(lián)合組IL-6 表達(dá)量低于西藥組和中藥組,而中藥組與西藥組之間無顯著差異。光凝后21 d,各治療組IL-6 表達(dá)量均低于模型組,中藥組與聯(lián)合組IL-6 表達(dá)量無明顯差異,均低于西藥組(表6、7,圖3)。
圖1 TLR-4 免疫組化圖像(DAB 染色,×400)。1A 空白組,正常BN 大鼠視網(wǎng)膜組織中TLR-4 呈陽性表達(dá);1B 模型組7 d;1C 中藥組7 d;1D中藥組21 d;1E 西藥組7 d;1F 西藥組21 d;1G 聯(lián)合組7 d;1H 聯(lián)合組21 d。模型組和各治療組CNV 中TLR-4 呈陽性表達(dá)(箭頭)
圖2 NF-κB 免疫組化圖像(DAB 染色,×400)。2A 空白組,正常BN 大鼠視網(wǎng)膜組織中NF-κB 呈陽性表達(dá);2B 模型組7 d;2C 中藥組7 d;2D中藥組21 d;2E 西藥組7 d;2F 西藥組21 d;2G 聯(lián)合組7 d;2H 聯(lián)合組21 d。模型組和各治療組CNV 中NF-κB 呈強陽性表達(dá)(箭頭)
表5 光凝后不同時間各組NF-κB 的AOD 值比較統(tǒng)計值
表6 光凝后不同時間各組IL-6 的AOD 值變化(,n=15)
表6 光凝后不同時間各組IL-6 的AOD 值變化(,n=15)
注:※ 與同時間段模型組比較,P<0.05;# 與同時間段中藥組比較,P<0.05;&與同時間段西藥組比較,P<0.05;* 與同時間段聯(lián)合組比較,P<0.05
表7 光凝后不同時間各組IL-6 的AOD 值比較統(tǒng)計值
模型組與各治療組各目的基因mRNA 相對表達(dá)量較空白組均有明顯增多,各治療組目的基因mRNA 相對表達(dá)量均低于模型組。各治療組NF-κB mRNA 相對表達(dá)量由高到低依次為中藥組、西藥組和聯(lián)合組。TLR-4 mRNA 相對表達(dá)量聯(lián)合組最低,西藥組與中藥組無明顯差異。IL-6 mRNA 相對表達(dá)量中藥組最低,西藥組與聯(lián)合組無明顯差異(表8、9)。
表8 TLR-4、NF-κB 與IL-6 mRNA 相對表達(dá)量(,n=9)
表8 TLR-4、NF-κB 與IL-6 mRNA 相對表達(dá)量(,n=9)
注:※ 與模型組比較,P<0.05;# 與中藥組比較,P<0.05;&與西藥組比較,P<0.05;* 與聯(lián)合組比較,P<0.05
表9 TLR-4、NF-κB 與IL-6 mRNA 比較統(tǒng)計值
圖3 IL-6 免疫組化圖像(DAB 染色,×400)。3A 空白組,正常BN 大鼠視網(wǎng)膜組織中IL-6 呈陽性表達(dá);3B 模型組7 d;3C 中藥組7 d;3D 中藥組21 d;3E 西藥組7 d;3F 西藥組21 d;3G 聯(lián)合組7 d;3H 聯(lián)合組21 d。模型組和各治療組CNV 中IL-6 呈強陽性表達(dá)(箭頭)
模型組和治療組各目的蛋白相對表達(dá)量較空白組均有明顯增多,各治療組目的蛋白相對表達(dá)量均低于模型組。TLR-4 蛋白相對表達(dá)量西藥組較高,中藥組與聯(lián)合組無明顯差異。NF-κB 蛋白相對表達(dá)量中藥組較高,西藥組與聯(lián)合組無明顯差異。IL-6蛋白相對表達(dá)量中藥組較低,西藥組與聯(lián)合組無明顯差異(表10、11,圖4)。
表10 TLR-4、NF-κB 與IL-6 蛋白相對表達(dá)量(,n=9)
表10 TLR-4、NF-κB 與IL-6 蛋白相對表達(dá)量(,n=9)
注:Δ 與空白組比較,P<0.05;※ 與模型組比較,P<0.05;# 與中藥組比較,P<0.05;&與西藥組比較,P<0.05;* 與聯(lián)合組比較,P<0.05
表11 TLR-4、NF-κB 與IL-6 蛋白相對表達(dá)量比較統(tǒng)計值
圖4 Western blotting 圖像
缺氧和炎癥反應(yīng)可以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)IL-6,IL-6 是一種間接的促血管生成因子[3],誘導(dǎo)眼內(nèi)新生血管生成[4]。濕性AMD 患者房水中IL-6 的表達(dá)量與CNV 大小、黃斑中心厚度、黃斑容積有關(guān)[5-6]。激光誘導(dǎo)的CNV 模型中,抑制IL-6 可以下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelium growth factor,VEGF)的表達(dá),并且降低CNV 的大小[7]。激光誘導(dǎo)的鼠類CNV 模型是一種高水平的炎癥模型[8],本研究中模型組IL-6 蛋白和mRNA 表達(dá)量較空白組有顯著增強。
IL-6 除了可以反饋性激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,AKT)/雷帕霉素靶蛋白(mammal target of rapamycin,mTOR) 信號通路和PI3K/AKT/NF-κB 信號通路[9],上調(diào)VEGF 表達(dá)促進(jìn)血管新生以外,還可以通過自分泌的形式作用于被炎癥因子激活的內(nèi)皮細(xì)胞,誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖與遷移,直接促進(jìn)血管生成[10]。
TLR-4/NF-κB 是細(xì)胞內(nèi)重要的炎癥信號通路之一,可以調(diào)控下游炎癥因子IL-6 mRNA 的轉(zhuǎn)錄活性。TLR-4 在內(nèi)皮細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞等細(xì)胞上有大量表達(dá),TLR-4 識別胞外的革蘭陰性菌脂多糖、熱休克蛋白等物質(zhì),再經(jīng)過髓樣分化因子88 (myeloid differentiation factor88,MyD88) 依賴性、非依賴性途徑激活NF-κB。NF-κB 是哺乳動物細(xì)胞中的一種轉(zhuǎn)錄因子,通過與下游靶基因DNA 結(jié)合,發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活的功能。
本研究中,模型組表達(dá)的TLR-4、NF-κB、IL-6蛋白及mRNA 較空白組均有顯著增強。氪激光誘導(dǎo)的BN 大鼠CNV 模型中,TLR-4/ NF-κB/IL-6 信號通路的激活促進(jìn)了CNV 的生成。
亢澤峰教授將AMD 歸為中醫(yī)眼科“瞳神絡(luò)病”的范疇[11],認(rèn)為本病的病機主要為肝腎不足,兼具氣血津液功能障礙,表現(xiàn)為瘀、痰、濕的本虛標(biāo)實證,治以補腎明目、活血通絡(luò)為要則,輔以利水滲濕、止血活血、益氣養(yǎng)血、溫陽通絡(luò)之藥。因此,組成了以“補腎明目、益氣活血、化瘀通絡(luò)”為治則的加減駐景方。
既往實驗研究證實,加減駐景方具有抑制實驗性CNV 的作用[12-13],這可能與方中多種藥物的抗炎利水、溫陽通絡(luò)作用有關(guān)。藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)菟絲子、桂枝、茯苓具有抗炎[14]、利尿[15-16]、抗脂質(zhì)過氧化及抗衰老等藥理學(xué)作用,具有改善實驗性心肌缺血的病變程度與范圍、增加冠狀動脈血流量與降低血管阻力的作用[17]。菟絲子性平、味辛甘,其滋補肝腎有陰陽雙補之功效,溫而不燥、補而不滯,益精明目。茯苓味甘,有滲濕健脾之效。桂枝性溫、味甘辛,有溫中補虛、健脾利水、溫陽通脈的功效。
本研究中,TLR-4/ NF-κB/IL-6 信號通路的激活促進(jìn)了實驗性CNV 的形成。中藥組、西藥組和聯(lián)合組均有抑制CNV 的作用,其中聯(lián)合組的抑制作用最強。高表達(dá)的VEGF 具有通過正反饋調(diào)節(jié)進(jìn)一步激活PI3K/AKT 信號通路的作用,各治療組通過對VEGF 表達(dá)的抑制,理論上可以抑制這一正反饋調(diào)節(jié)作用。TLR-4/NF-κB 通過激活I(lǐng)L-6,促進(jìn)新生血管生成;激活的IL-6 又可以正性調(diào)控PI3K/AKT 信號通路的激活。中藥組對IL-6 的表達(dá)具有顯著的抑制作用,且效果優(yōu)于西藥組和聯(lián)合組,加減駐景方可能通過降低IL-6 的表達(dá),進(jìn)一步降低了PI3K/AKT信號通路的激活。加減駐景方可能通過多靶點,發(fā)揮了抑制CNV 的作用。有研究發(fā)現(xiàn),玻璃體腔注藥術(shù)所導(dǎo)致的纖維化可以造成體內(nèi)IL-6 水平的升高[18],在本研究中,RT-qPCR 與Western blotting 的結(jié)果顯示西藥組與聯(lián)合組的IL-6 表達(dá)量均高于中藥組,這或許與玻璃體腔注射操作有關(guān)。
本研究中,各治療組均有抑制TLR-4/NF-κB/IL-6 信號通路活性的作用。加減駐景方通過降低TLR-4/ NF-κB/IL-6 信號通路活性,發(fā)揮了抑制CNV 形成的作用,這可能與方藥中多種藥物的抗炎作用有關(guān)。