田 冰 樊安蓮 劉 璟
(1.重慶大學(xué)附屬三峽醫(yī)院感染科 重慶 404000;2.重慶三峽醫(yī)藥高等??茖W(xué)校醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)部免疫教研室重慶 404000)
結(jié)核病由結(jié)核分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis, M T B)感染造成,近年結(jié)核罹患率上升,結(jié)核患者年輕化,結(jié)核治療難度加大[1]。研究證實,結(jié)核病的病程與患者體內(nèi)Th細胞漂移關(guān)系密切,結(jié)核病本身是感染、抗感染免疫和超敏反應(yīng)的三位一體,其組織損傷多由病理性免疫反應(yīng)造成,而臨床治療主要使用國標(biāo)抗結(jié)核配伍,對免疫調(diào)節(jié)重視不足。目前國內(nèi)有不少中藥干預(yù)結(jié)核免疫的研究,如貓爪草、狼毒大戟等[2][3],因中藥干預(yù)具免疫調(diào)節(jié)機制而備受重視,但體內(nèi)實驗開展較少,缺乏相關(guān)經(jīng)驗可借鑒。板藍根多糖是中藥板藍根提純的多糖成分,近年研究顯示其在感染、腫瘤等疾病中有突出的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)[4][5],故而本研究選定板藍根多糖為干預(yù)藥物。本研究建立結(jié)核大鼠模型,以癥狀評估及相應(yīng)檢查為標(biāo)準(zhǔn),探討板藍根多糖應(yīng)用于結(jié)核治療的可行性。研究情況介紹如下。
健康SPF級大鼠60只,體重200(±20)克,購自成都達碩實驗動物有限公司,許可證號SCXK(川)2013-24,各組間體重和性別差異無統(tǒng)計學(xué)意義,10只為對照組,50只大鼠經(jīng)尾靜脈接種標(biāo)準(zhǔn)菌株H37RV混懸液建造動物模型。
1.造模方法
參考呂艷文獻[6],將經(jīng)大鼠體內(nèi)接種毒力復(fù)蘇的菌種轉(zhuǎn)種改良羅氏培養(yǎng)基,37℃培養(yǎng)20天,取干菌落加滅菌生理鹽水研磨成菌懸液,比濁法測定菌懸液濃度為3×107/ml,經(jīng)尾靜脈注射0.2ml菌懸液,接種前后常規(guī)喂養(yǎng)。
2.造模評估
根據(jù)盧振方等研究經(jīng)驗[7][8],接種菌株后主要根據(jù)兩方面情況評判造模結(jié)果:大鼠臨床表現(xiàn):1.臨床癥狀:毛發(fā)脫落、進食減少、體重減輕、精神萎靡、活動度降低等;2.實驗室檢查:肺泡灌洗液查結(jié)核分枝桿菌陽性。
3.動物模型分組、干預(yù)處理及干預(yù)效果評估標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)造模標(biāo)準(zhǔn)判定造模成功40只,隨機選其中10只設(shè)定為模型組,其余30只為干預(yù)組。干預(yù)組大鼠確認造模成功后分別予板藍根多糖100mg.kg.d,200mg.kg.d,300mg.kg.d腹腔注射,觀察三組大鼠臨床表現(xiàn),根據(jù)大鼠癥狀表現(xiàn)及造模評判,干預(yù)效果評估標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置如下:進食(>50g/d為正常,30~40/d為減弱,<30g/d為嚴重。),精神狀態(tài)(精神好,對刺激反應(yīng)敏捷為正常,精神稍差,對刺激有反應(yīng)為減弱,精神萎靡,刺激反應(yīng)遲鈍為嚴重),毛發(fā)情況(茂密無脫落為正常,少量脫落為減弱,大量脫落為嚴重),體重(變化<5%為正常,5%<變化<10%為減弱,變化>10%為嚴重),正常3分、減弱2分、嚴重1分,采取分數(shù)疊加制,10-12分為顯效,6-9分為有效,3-5分為無效。造模成功后20天和30天各抽一次大鼠外周血,流式細胞術(shù)檢測Th細胞亞群表型,ELISA法檢測血清中IFN-γ、IL-4、IL-10。
結(jié)核分枝桿菌H37RV菌種由中國疾控中心重慶結(jié)核病預(yù)防控制分中心提供,-80℃低溫保存,常規(guī)傳代。ELISA試劑盒購自武漢華美科技有限公司,IFN-γ試劑盒(CSB-E04579r),IL-4試劑盒(CSB-E04634m),IL-10(CSB-E07451r),嚴格按說明書低溫保存并使用。板藍根多糖由重慶三峽醫(yī)藥高等??茖W(xué)??鼓[瘤天然藥物研究工程中心自行提取,純度為85%。超低溫冰箱(海爾,DW-86L286),電子天平(上海越平FA1004B),生物安全柜(蘇州安泰,BSC-1000ⅡA2),酶標(biāo)儀(芬蘭,Multiskan MK3),流式細胞儀為貝克曼庫爾特臨床分析型三激光流式細胞儀DXFlex,顯微鏡用奧林巴斯顯微鏡CX31-LV320。
肺指數(shù)可表現(xiàn)出肺部炎癥情況的嚴重程度,三組大鼠處死后,取出肺臟進行稱重,按肺指數(shù)計算公式,肺指數(shù)=肺重量(g)×100/體重(g),計算得三組大鼠肺指數(shù)并進行比較。
癥狀比較用例數(shù)表示,肺指數(shù)、T細胞亞群及細胞因子檢測數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,干預(yù)組大鼠癥狀表現(xiàn)用卡方檢驗,肺指數(shù)比較用單因素方差分析,干預(yù)組肺指數(shù)組間比較用兩兩比較,T細胞亞群及細胞因子檢測結(jié)果各組間數(shù)據(jù)比較用析因分析,析因設(shè)計統(tǒng)計組間差異性仍然要用方差分析,以P<0.05差異有統(tǒng)計學(xué)意義。數(shù)據(jù)處理用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS16.0。
接種菌株之后,模型組和干預(yù)組大鼠于第8天左右出現(xiàn)毛發(fā)脫落、沒有光澤,進食減少、體重減輕,活動度降低、精神狀態(tài)差、給予刺激反應(yīng)也比較慢。干預(yù)組大鼠經(jīng)板藍根多糖干預(yù)后,第20天和第30天測體重基本未再減輕,進食如常,毛發(fā)不再脫落,精神好,給予刺激反應(yīng)正常。期間沒有大鼠死亡。干預(yù)組大鼠模型中癥狀表現(xiàn)具體情況為300mg.kg.d組顯效4例,有效6例,無無效案例,200mg.kg.d組顯效4例,有效6例,無無效案例,100mg.kg.d組顯效2例,有效8例,無無效案例。期間觀察干預(yù)組大鼠治療效果與干預(yù)劑量正相關(guān)(P<0.01)。
三組大鼠處死后,取出肺臟進行稱重,按公式計算得三組大鼠肺指數(shù)及比較情況,健康組大鼠肺指數(shù)為0.55±0.13,模型組大鼠肺指數(shù)3.59±1.12,100mg.kg.d組肺指數(shù)2.67±1.06,200mg.kg.d組肺指數(shù)2.14±0.72,200mg.kg.d組肺指數(shù)1.93±0.69,與健康對照組相比,干預(yù)組大鼠肺指數(shù)仍有升高,P>0.05;與模型組相比,干預(yù)組大鼠肺指數(shù)明顯降低P<0.01;隨給藥劑量,干預(yù)組肺指數(shù)有所降低,組間兩兩對比,肺指數(shù)差異有統(tǒng)計學(xué)意義,P<0.01。
三組大鼠外周血檢查,對照組CD4 37.12±5.86,CD8 18.43±2.24,CD4/CD8 2.11±0.45;模型組CD4 20.27±5.08,CD8 21.45±2.46,CD4/CD8 1.13±0.31;經(jīng)干預(yù)后,100mg.kg.d組CD4 32.69±6.23,CD8 19.59±2.22,CD4/CD8 1.72±0.22,200mg.kg.d組CD4 36.07±5.14,CD8 19.08±2.23,CD4/CD8 1.89±0.28,300mg.kg.d組CD4 36.42±5.22,CD8 18.82±2.34,CD4/CD8 1.94±0.29,干預(yù)組大鼠檢測Th細胞亞群接近健康對照組,與模型組和對照組比較差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)。
干預(yù)組大鼠在造模成功20天開始出現(xiàn)IFN-γ、IL-10輕微降低,IL-4未明顯降低,造模成功30天后,干預(yù)組大鼠外周血IFN-γ、IL-10明顯降低,IL-4輕微降低,與模型組及對照組相比較差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001),數(shù)據(jù)如下表1。
表1 三組大鼠細胞因子檢測結(jié)果(±s,pg/ml)
表1 三組大鼠細胞因子檢測結(jié)果(±s,pg/ml)
lFN-γ lL-4 lL-10對照組101.57±5.33 50.16±4.82 31.96±4.39 20天61.15±4.88 75.31±6.07 80.84±5.71模型組30天61.37±4.92 75.42±6.21 81.97±5.44 20天81.79±5.62*69.67±5.99**50.16±5.77***100mg.kg.d組30天82.73±5.31*64.72±6.02**52.85±4.98***20天90.64±5.16*67.54±6.19**42.32±5.41***200mg.kg.d組30天95.13±5.67*63.49±6.18**41.56±4.62***20天96.67±5.17*66.69±6.18**40.73±5.33***300mg.kg.d組30天100.73±4.99*61.74±5.78**39.79±4.72***F 241.27 58.58 594.78 P 0.001 0.001 0.001
*F值59.35,P<0.001,**F值8.33,P<0.001,***F值30.30,P<0.001。這三組數(shù)據(jù)的比較反映出板藍根多糖干預(yù)效果與板藍根多糖用量正相關(guān)。
造模30天后處死大鼠,模型組大鼠病灶在鏡下可見肺部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)破壞較嚴重,有干酪樣壞死,大量炎細胞浸潤,較多郎罕氏巨細胞和上皮樣細胞,有典型結(jié)核結(jié)節(jié);干預(yù)組大鼠鏡下觀肺部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)損傷較小,炎性浸潤較輕,上皮樣細胞減少而纖維母細胞增多。
結(jié)核病傳播方式多樣,侵犯部位多樣,可通過結(jié)核分枝桿菌產(chǎn)生的脂類和蛋白類物質(zhì)引起機體超敏反應(yīng),在結(jié)核病的病程中,感染、免疫和超敏反應(yīng)是一個復(fù)雜的共同作用而又相互影響的整體效應(yīng)。結(jié)核病的病理損傷也多因超敏反應(yīng)及炎癥損傷所致。研究證實,結(jié)核病病程與Th細胞漂移及Th細胞分泌的細胞因子密切相關(guān)。在近年來的研究中,板藍根多糖在感染、腫瘤等疾病中有突出的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng),故而選定為干預(yù)藥物。鑒于此前研究缺少相關(guān)經(jīng)驗可借鑒,本研究大部分評估為根據(jù)治療經(jīng)驗自行設(shè)置。
研究參照前人研究建立大鼠結(jié)核模型,以癥狀和影像學(xué)檢查為造模判定標(biāo)準(zhǔn),并設(shè)置癥狀表現(xiàn)評估標(biāo)準(zhǔn)。接種菌株后,大鼠于第8天左右開始出現(xiàn)不同程度進食、體重、精神狀態(tài)的變化,結(jié)合預(yù)設(shè)判定標(biāo)準(zhǔn),成功造模40只,成功率為80%。干預(yù)組大鼠確認造模成功后隨機分三組,分別予板藍根多糖100mg.kg.d,200mg.kg.d,300mg.kg.d治療。在進行板藍根多糖干預(yù)后20天左右,干預(yù)組大鼠體重逐漸穩(wěn)定,精神狀態(tài)也有所好轉(zhuǎn)。繼續(xù)觀察至30天,根據(jù)預(yù)設(shè)癥狀評估標(biāo)準(zhǔn),板藍根多糖干預(yù)組大鼠癥狀較模型組大鼠緩解。病理檢查顯示,未經(jīng)處理的模型組大鼠肺部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)破壞嚴重,大量炎細胞浸潤,可見干酪樣壞死和大量上皮樣細胞、郎罕氏巨細胞,為典型結(jié)核結(jié)節(jié),而經(jīng)板藍根多糖干預(yù)的大鼠肺部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尚存在,炎性浸潤較輕,上皮樣細胞少而纖維母細胞多,顯示病灶有纖維化趨勢。結(jié)合癥狀表現(xiàn)評估和病理檢查,說明板藍根多糖在結(jié)核大鼠模型中可干預(yù)過度的炎癥病程,減少肺組織炎性病理損傷,對結(jié)核干預(yù)有積極作用。
臟器感染MTB后,由于MTB的病理性炎癥反應(yīng),臟器重量會增加,其重量與病理變化正相關(guān)。研究結(jié)果表明,在進行板藍根多糖干預(yù)后,干預(yù)組大鼠肺重量指數(shù)較模型組大鼠小,雖然未恢復(fù)至正常,但已說明板藍根多糖對MTB感染大鼠的病程有積極作用。
多數(shù)研究認為,結(jié)核免疫病程與Th細胞活化失衡及Th細胞漂移有關(guān)。Th細胞是人體免疫調(diào)節(jié)細胞的主力,主要靠分泌細胞因子發(fā)揮作用。IFN-γ主要由Th1細胞分泌,具活化巨噬細胞功能,可調(diào)節(jié)炎癥免疫效應(yīng),是機體抗結(jié)核免疫中的關(guān)鍵因子。在既往研究中,證實由于Th細胞漂移,外周血IFN-γ在結(jié)核不同的病程期有不同的濃度,其濃度與活動性結(jié)核分枝桿菌數(shù)量有關(guān)。在本研究中,造模成功后,外周血CD4Th細胞降低,CD8T細胞輕微升高,CD4/CD8出現(xiàn)比例失衡,IFN-γ表達隨之降低,符合前人研究。使用板藍根多糖干預(yù)后,CD4Th細胞逐漸上升,CD8T逐漸接近健康對照組水平,CD4/CD8隨之接近正常組,IFN-γ逐漸上升,其升高程度與干預(yù)藥量正相關(guān),結(jié)合癥狀評估結(jié)果,應(yīng)當(dāng)是板藍根多糖干預(yù)了Th細胞的表型分化,恢復(fù)細胞免疫平衡,IFN-γ表達逐漸正常,促進巨噬細胞抗MTB,使結(jié)核病程得到控制,活動性MTB減少。IL-4、IL-10主要由Th2細胞分泌,可調(diào)節(jié)IFN-γ分泌和效應(yīng),避免結(jié)核病程中過度炎癥反應(yīng)造成的病理損傷,在結(jié)核病中具免疫保護作用。過低的IL-4被認為是結(jié)核嚴重炎癥病理損傷的原因。在本研究中,干預(yù)組大鼠的IL-4、IL10在造模成功及造模成功后20天升高,在經(jīng)干預(yù)后30天降低至接近正常水平,結(jié)合大鼠模型的癥狀表現(xiàn)和病理檢查,可以認為在此次干預(yù)中,CD4/CD8保持在一個較合適的動態(tài)平衡中,既有利于結(jié)核的抗感染免疫,也可以起到避免病理損傷的作用。
板藍根多糖可通過對Th細胞表型及細胞因子表達的影響,對結(jié)核病程進行免疫干預(yù),減輕病程中病理性炎癥反應(yīng),促進巨噬細胞的抗MTB作用,對結(jié)核病具積極作用。目前存在的問題是:板藍根多糖在抗MTB的過程中是否具有量效關(guān)系還不夠明確;板藍根多糖與其他抗MTB的藥物單獨作用效果比較和協(xié)同作用效果尚未驗證,還需進一步實驗證明。