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        異鼠李素抑制卵清蛋白誘導(dǎo)的哮喘小鼠肺部炎癥*

        2021-02-05 01:02:42趙麗敏肖亞麗
        中國病理生理雜志 2021年1期
        關(guān)鍵詞:異鼠李素支氣管

        朱 敏, 趙麗敏, 王 培, 肖亞麗

        [河南省人民醫(yī)院(鄭州大學(xué)人民醫(yī)院)呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科,河南鄭州450003]

        哮喘是一種由多種炎癥細(xì)胞、細(xì)胞組分及神經(jīng)遞質(zhì)參與的氣道慢性非特異性炎癥[1]。過往研究發(fā)現(xiàn)哮喘的發(fā)病機(jī)制與輔助性T 細(xì)胞(helper T-cell,Th)1 和Th2 的異常分化與功能異常引起的繼發(fā)性的炎癥因子表達(dá)增多和免疫調(diào)節(jié)機(jī)制失調(diào)密切相關(guān)[2]。目前,支氣管哮喘的治療以抗炎、藥物改善癥狀和免疫治療為基本治療方法[3]。

        異鼠李素(isorhamnetin,Iso)主要來源于胡頹子科植物沙棘的果實(shí)和銀杏提取的黃酮類化合物,也是槲皮素的直接代謝產(chǎn)物。研究發(fā)現(xiàn),異鼠李素有內(nèi)皮保護(hù)、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗心肌缺血、降血壓、抗血栓及血小板凝集、抗氧化等多種心腦血管保護(hù)作用,同時(shí)具有抑制脂肪細(xì)胞分化、抗腫瘤、降糖、抗炎和抗病毒等多種作用[4-5]。但是目前關(guān)于異鼠李素在哮喘中作用的研究還比較少,本實(shí)驗(yàn)通過卵清蛋白(ovalbumin,OVA)誘發(fā)小鼠哮喘模型,研究異鼠李素對(duì)哮喘小鼠肺炎癥的作用及機(jī)制。

        材 料 和 方 法

        1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和主要試劑

        32 只 6~7 周齡 SPF 級(jí)雄性 BALB/c 小鼠(20.5±2.1)g 由河南省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,常規(guī)飼養(yǎng)于SPF動(dòng)物房,所有小鼠自由飲水飲食。動(dòng)物合格證號(hào)為SCXK(豫)2017-0001。

        異鼠李素(純度:99%)購于成都普瑞法科技開發(fā)有限公司;OVA 購于 Sigma;HE 和 PAS 染色試劑盒購自上海歌凡生物科技有限公司;半胱氨酰白三烯1(cysteinyl leukotriene 1,CysLT1)、半胱氨酰白三烯受體1(cysteinyl leukotriene receptor 1,CysLTR1)、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-4、IL-5、IL-13 和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的ELISA試劑盒均購自上海恒遠(yuǎn)生物技術(shù)發(fā)展有限公司;抗活化T 細(xì)胞核因子4(nuclear factor of activated T cells 4,NFATc4)抗體、抗細(xì)胞間黏附分子 1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)抗體、抗血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)抗體和 GAPDH 均購自 Thermo Fisher Scientific。

        2 方法

        2.1 動(dòng)物模型的制備及藥物處理 32 只小鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組(control 組)、哮喘模型組(OVA組)、異鼠李素低劑量(50 mg/kg)處理組(OVA+50 mg/kg Iso 組)和異鼠李素高劑量(150 mg/kg)處理組(OVA+150 mg/kg Iso 組),每組各8 只。采用OVA致敏并用OVA 激發(fā)的方法制備哮喘小鼠模型,除正常對(duì)照組外,其余組小鼠在實(shí)驗(yàn)第1 天和第7 天分別腹腔注射OVA 抗原液0.2 mL 致敏,在第15 天開始將小鼠置于密閉透明容器內(nèi)給予10 g/L OVA霧化,每天30 min,連續(xù)激發(fā)刺激2 周;正常對(duì)照組給予等體積生理鹽水霧化。異鼠李素處理于實(shí)驗(yàn)第15 天起在霧化前30 min 分別腹腔注射異鼠李素50 mg/kg 和150 mg/kg,模型組和正常對(duì)照組采用相同容積的生理鹽水腹腔注射。在最后一次OVA 霧化24 h 后,用3%戊巴比妥鈉(1 mL)腹腔注射處死動(dòng)物。

        2.2 支氣管肺泡灌洗 小鼠處死后,仰臥位固定,經(jīng)氣管插管,用生理鹽水緩慢灌洗左肺6 次,每次5 mL,收集灌洗液后,4 ℃下1 500 r/min 離心10 min 后取上清液,在-20 ℃冰箱保存。

        2.3 組織病理學(xué)檢測(cè) 解剖小鼠取出右肺下小葉,用4%多聚甲醛固定后,石蠟包埋切片,分別行HE和PAS染色,觀察肺部組織的病理學(xué)改變。

        2.4 ELISA 檢測(cè)支氣管肺泡灌注液(broncho-alveolar lavage fluid,BALF)中的細(xì)胞因子 參照ELISA試劑盒說明,分別檢測(cè) BALF 中 CysLT1、CysLTR1、IL-4、IL-5、IL-13和TNF-α的含量。

        2.5 免疫組織化學(xué)染色 制備5 μm 肺組織石蠟切片,免疫組織化學(xué)法(immunohistochemistry,IHC)檢測(cè)NFATc4的表達(dá),在400倍顯微鏡下觀察并拍照。

        2.6 Western blot 檢測(cè)蛋白水平 取右肺組織100 mg 放入試管,剪碎,加入裂解液裂解1 h,12 000 r/min離心15 min,取上清液后用Bio-Rad蛋白定量試劑盒測(cè)蛋白濃度,分別取50 μg 蛋白樣本經(jīng)SDSPAGE 分離蛋白后,轉(zhuǎn)至硝酸纖維膜上,5%脫脂奶粉溶液封閉2 h,加Ⅰ抗(包含抗 ICAM-1、VCAM-1 和NFATc4抗體,稀釋比例為1∶1 000)于37 ℃搖床上孵育2.5 h,PBST洗滌后,加Ⅱ抗(1∶1 000)于37 ℃搖床上孵育0.5 h。PBST 洗滌后用ECL 發(fā)光顯影,以GAPDH 為內(nèi)參照,用Bio-Rad 凝膠成像分析儀檢測(cè)染色條帶強(qiáng)度。

        3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

        用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。多組間比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA),組間兩兩比較采用SNK-q法進(jìn)行檢驗(yàn)。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        結(jié) 果

        1 各組小鼠肺組織病理學(xué)變化

        HE 和PAS 染色結(jié)果發(fā)現(xiàn),對(duì)照組小鼠支氣管、小動(dòng)脈及肺泡結(jié)構(gòu)清晰,支氣管上皮細(xì)胞排列整齊,無血腫和炎癥細(xì)胞浸潤;模型組小鼠支氣管上皮細(xì)胞增厚,有大量炎癥細(xì)胞浸潤,支氣管周圍充血;異鼠李素高、低劑量組肺組織炎癥較模型組減輕,鏡下可見炎癥細(xì)胞浸潤減少,充血水腫改善,見圖1。

        Figure 1.Pathological changes of mouse lung tissues by HE staining and PAS staining.The scale bar=50 μm.圖1 各組小鼠肺組織病理學(xué)變化

        2 CysLT1和CysLTR1水平的檢測(cè)

        與正常對(duì)照組相比,模型組BALF 中CysLT1 和CysLTR1 含量顯著增加(P<0.01);與模型組相比,異鼠李素低、高劑量組CysLT1 和CysLTR1 含量均顯著減少(P<0.05),見圖2。

        Figure 2.The levels of CysLT1 and CysLTR1 in BALF of each group analyzed by ELISA.Mean±SD. n=8.**P<0.01 vs control group;#P<0.05,##P<0.01 vs OVA group.圖2 各組BALF中CysLT1和CysLTR1水平

        3 IL-4、IL-5、IL-13和TNF-α在BALF中的含量

        與正常對(duì)照組相比,模型組BALF 中IL-4、IL-5、IL-13 和TNF-α 含量顯著增加(P<0.01);與模型組相比,異鼠李素低、高劑量組BALF 中IL-4、IL-5、IL-13和TNF-α含量均顯著減少(P<0.05),見圖3。

        Figure 3.The levels of IL-4,IL-5,IL-13 and TNF-α in BALF analyzed by ELISA.Mean±SD. n=8.**P<0.01 vs control group;#P<0.05,##P<0.01 vs OVA group.圖3 各組BALF中IL-4、IL-5、IL-13和TNF-α水平的變化

        4 異鼠李素抑制OVA 激活的calcineurin/NFATc4通路

        與正常對(duì)照組相比,模型組NFATc4、ICAM-1 和VCAM-1 蛋白表達(dá)均顯著增高(P<0.01);與模型組相比,異鼠李素低、高劑量組NFATc4、ICAM-1 和VCAM-1蛋白表達(dá)均顯著降低(P<0.05),見圖4。

        討 論

        哮喘的發(fā)病機(jī)制與Th1/Th2 細(xì)胞的異常分化以及調(diào)控比例失衡有關(guān)[6-7]。由Th2 細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子,如 IL-4、IL-5 和 IL-13 等,可誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞大量聚集,從而輔助B 細(xì)胞產(chǎn)生IgE,介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答及Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)[8]。半胱氨酸白三烯(cysteinyl leukotrienes,CysLTs)通過其受體 CysLTR1 可促使嗜酸性粒細(xì)胞聚集,促進(jìn)氣道黏液分泌、支氣管收縮和增加氣體交換障礙,最終引起氣道重塑,是哮喘發(fā)病過程中最重要的炎癥介質(zhì)之一[9-10]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)哮喘模型組 IL-4、IL-5、IL-13、CysLT1 和 CysLTR1表達(dá)顯著高于正常組,說明哮喘小鼠Th2 細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)亢進(jìn),異鼠李素治療顯著降低哮喘小鼠IL-4、IL-5、IL-13、CysLT1 和CysLTR1 的表達(dá),表明異鼠李素可以顯著抑制哮喘中Th2 細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答,改變Th1/Th2 細(xì)胞平衡,從而發(fā)揮抑制炎癥反應(yīng)的作用。

        Figure 4.The expression of calcineurin-NFATc4 signaling pathway-related proteins in lung tissues of each group.A:NFATc4 positive cells in various groups by immunohistochemistry detection(the scale bar=50 μm);B:the results of Western blot for determining the protein expression of ICAM-1,VCAM-1 and NFATc4 in the lung tissues.Mean±SD. n=8.**P<0.01 vs control group;#P<0.05,##P<0.01 vs OVA group.圖4 各組肺組織中calcineurin-NFATc4信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)

        血管內(nèi)皮異常是哮喘過程中炎癥反應(yīng)的重要環(huán)節(jié),calcineurin/NFATc4 是血管內(nèi)皮細(xì)胞異常激活和炎癥反應(yīng)的重要通路[11-13]。哮喘發(fā)病過程中會(huì)有大量的 TNF-α 產(chǎn)生[14],過往研究發(fā)現(xiàn) TNF-α 可誘導(dǎo)NFATc4 向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移,進(jìn)而使得ICAM-1 和VCAM-1 在血管內(nèi)皮上的表達(dá)顯著增加[15]。本實(shí)驗(yàn)中,哮喘模型組TNF-α、NFATc4、ICAM-1 和VCAM-1表達(dá)顯著高于正常組,異鼠李素治療顯著降低哮喘小鼠 TNF-α、NFATc4、ICAM-1 和 VCAM-1 表達(dá),表明異鼠李素可能是通過calcineurin/NFATc4 通路來抑制哮喘小鼠的肺炎癥反應(yīng)的。

        綜上所述,本研究通過異鼠李素治療OVA 誘發(fā)的哮喘模型小鼠,證明其可以抑制哮喘小鼠肺炎癥反應(yīng),其機(jī)制可能與抑制calcineurin/NFATc4 通路活化有關(guān)。

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