朱文亮黃曉佩邱 實(shí)馮凌霄邵換璋
(河南省人民醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)部,鄭州 450000)
C57BL/6 小鼠 50 只,SPF 級(jí),雌雄各半,6~8 周齡,體重18~22 g,由河南省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供[SCXK(豫)2017-0001],實(shí)驗(yàn)于河南省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立動(dòng)物房[SYXK(豫)2016-0002]進(jìn)行。研 究 方 案 獲 本 院 倫 理 委 員 會(huì) 批 準(zhǔn)(HNSRMYY2019002),實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用的3R 原則給予人道關(guān)懷。
地塞米松磷酸鈉注射液(天津天藥藥業(yè)股份有限公司,批號(hào):170123);紅景天苷(純度≥98%,南京澤朗生物科技有限公司,批號(hào)20181108);Notch1、HERP、Hes1 兔源單克隆抗體、羊抗兔二抗(美國(guó)CST 公司,批號(hào):3608、26730、11988、7074);實(shí)驗(yàn)所需耗材均購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司。 倒置顯微鏡(日本 OLYMPUS 公司);血?dú)夥治鰞x(美國(guó)Instrumentation Laboratory Company);氧氣濃度分析儀(北京世聯(lián)博研科技有限公司);二氧化碳監(jiān)測(cè)儀(北京中創(chuàng)匯安科貿(mào)有限公司);PCR 儀(美國(guó)Applied Biosystems 公司); 凝膠成像儀(美國(guó)Syngene 公司)。
1.3.1 分組與造模
將50 只C57BL/6 小鼠隨機(jī)分為5 組,每組10只。 模型組、陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高、低劑量組小鼠均建立高氧肺損傷模型。 造模方法:將小鼠置于自制密閉氧氣艙內(nèi),氧艙連接輸氧管、氧氣濃度分析儀和二氧化碳監(jiān)測(cè)儀,箱內(nèi)放置鈉石灰用以吸收小鼠呼出的CO2,保持箱內(nèi)CO2濃度低于0.5%,調(diào)節(jié)氧氣流量,使氧艙內(nèi)氧濃度高于95%,模型組、陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高劑量組和低劑量組小鼠均持續(xù)暴露于氧氣艙內(nèi)3 d,正常對(duì)照組小鼠暴露于室內(nèi)空氣中[8]。
1.3.2 給藥方法
造模第2 天開(kāi)始給藥。 根據(jù)文獻(xiàn)[9]及預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定各組小鼠給藥劑量,紅景天苷高劑量組和低劑量組小鼠分別采用50 mg/kg、25 mg/kg 的紅景天苷溶液(臨用前用蒸餾水配置)灌胃,陽(yáng)性對(duì)照組采用10 mg/kg 地塞米松注射液灌胃。 正常對(duì)照組和模型組小鼠灌胃等量生理鹽水。 各組小鼠均每天給藥1 次,連續(xù)7 d。
1.3.3 肺濕干重比(W/D)和血氧分壓(PaO2)
張連長(zhǎng)安慰道:“不要急嘛,我也很內(nèi)疚啊!實(shí)際情況是,連里是派了爬犁來(lái)接我們的,但接連下了幾天雨,路被水淹了,爬犁只能在半道迎我們了。我們呢,再走過(guò)塔頭甸,就能與連隊(duì)的爬犁會(huì)合了?!?/p>
處死小鼠,分離其右上肺葉,記錄濕重(W),隨后放入80℃恒溫干燥箱烘干,24 h 后稱重,記為干重(D),濕重與干重之比即為W/D。 收集各組小鼠外周動(dòng)脈血,采用血?dú)夥治鰞x檢測(cè)小鼠血氧分壓(PaO2)。
1.3.4 HE 染色
肺組織4%多聚甲醛固定,制作石蠟組織切片,常規(guī)脫蠟復(fù)水,行HE 染色觀察小鼠肺組織病理變化。
1.3.5 ELISA 檢測(cè)
取小鼠肺組織,剪碎后置于組織研磨器中,加入預(yù)冷PBS 緩沖液于冰盒上研磨成勻漿,10 000 r/min 離心10 min,吸取上清即為待測(cè)樣品,嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書(shū)檢測(cè) TNF-α、IL-1β、IL-6、MDA 含量和SOD 活性。
1.3.6 SOD 活性和MDA 含量測(cè)定
取小鼠肺組織,剪碎后置于組織研磨器中,加入預(yù)冷PBS 緩沖液于冰盒上研磨成勻漿,10 000 r/min 離心10 min,吸取上清即為待測(cè)樣品,-80℃保存。 ①SOD 活性檢測(cè):取待測(cè)樣品20 μL,依次加入SOD 檢測(cè)緩沖液、WST-8 工作液和反應(yīng)啟動(dòng)工作液,37℃孵育30 min,450 nm 波長(zhǎng)測(cè)吸光度(A)值,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算待測(cè)樣品的SOD 酶活力(U/mg)。 ②MDA 含量檢測(cè):取待測(cè)樣品 100 μL,加入工作液、蒸餾水和待測(cè)樣品,置100℃水浴中孵育60 min,冷卻后10 000 r/min 離心10 min,取上清液,測(cè)定各組樣品 450 nm、532 nm 和 600 nm 處 A 值,計(jì)算ΔA450=A450測(cè)定-A450空白,ΔA532=A532測(cè)定-A532空白,ΔA600=A600測(cè)定-A600空白,MDA 含量(nmol/mg)= 5×[12.9×(ΔA532-ΔA600)-2.58×ΔA450]。
1.3.7 Western blot
取小鼠肺組織,BCA 法確定樣品的蛋白濃度,按照每孔30 μg 的上樣量進(jìn)行SDS-PAGE 凝膠電泳分離蛋白,電轉(zhuǎn)至PVDF 膜,將PVDF 膜放入各一抗稀釋液(1 ∶1 000)中 4℃孵育過(guò)夜,TBST 清洗后放入二抗(1 ∶2 000)中37℃孵育2 h,洗膜,加發(fā)光液,置凝膠成像系統(tǒng)進(jìn)行曝光,計(jì)算目的蛋白灰度值,并計(jì)算蛋白的相對(duì)表達(dá)量(蛋白相對(duì)表達(dá)量=目的蛋白灰度值/ GAPDH 蛋白灰度值)。
1.3.8 qRT-PCR
提取各組小鼠肺組織總RNA,逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行PCR 擴(kuò)增。 PCR 引物序列見(jiàn)表1。
表1 基因引物序列Table 1 Primer sequences of genes
應(yīng)用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,計(jì)量資料以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,多樣本比較采用單因素方差分析,兩樣本比較采用SNK-q檢驗(yàn)。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
模型組、陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高劑量組和低劑量組小鼠肺組織W/D 值顯著高于正常對(duì)照組,PaO2水平顯著低于正常對(duì)照組;陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高、低劑量組小鼠肺組織W/D 值顯著低于模型組,PaO2水平顯著高于模型組(P<0.05);與陽(yáng)性對(duì)照組比較,紅景天苷高劑量組小鼠肺組織W/D值和PaO2水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),紅景天苷低劑量組小鼠肺組織W/D 值升高,PaO2水平降低(P<0.05)。 見(jiàn)表 2。
表2 各組小鼠肺組織W/D 值和PaO2 水平的比較(,n=10)Table 2 Comparison of W/D value and PaO2 level of lung tissues of mice in each group
表2 各組小鼠肺組織W/D 值和PaO2 水平的比較(,n=10)Table 2 Comparison of W/D value and PaO2 level of lung tissues of mice in each group
注:與正常對(duì)照組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與陽(yáng)性對(duì)照組比較,△P<0.05。 下同。Note. Compared with the normal control group,*P<0.05. Compared with the model group,#P<0.05. Compared with the positive control group,△P<0.05. The same as below.
組別Groups 劑量(mg/kg)Dose 肺組織濕干重比W/D 血氧分壓(mmHg)PaO2正常對(duì)照組 Normal control / 4.81±0.32 123.65±9.61模型組 Model / 10.13±0.52* 68.76±9.14*陽(yáng)性對(duì)照組 Positive control 10 5.96±0.39*# 115.27±5.36*#紅景天苷高劑量組Salidroside high-dose 50 5.85±0.45*# 113.12±6.81*#紅景天苷低劑量組 Salidroside low-dose 25 8.36±0.43*#△ 88.97±7.52*#△F 值F value / 13.65 21.54 P 值P value / <0.01 <0.01
正常對(duì)照組小鼠肺組織結(jié)構(gòu)正常。 模型組小鼠肺組織結(jié)構(gòu)紊亂,肺泡壁明顯增厚,失去正常形態(tài),并存在明顯炎癥浸潤(rùn)現(xiàn)象,肺間質(zhì)可見(jiàn)膠原蛋白沉淀;與模型組比較,陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高劑量組小鼠肺組織病變得到顯著改善,炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和膠原蛋白沉積的現(xiàn)象相對(duì)較少,紅景天苷低劑量組小鼠肺泡結(jié)構(gòu)基本完整,但肺泡壁增厚明顯,肺組織間仍存在大量的炎癥細(xì)胞。 見(jiàn)圖1。
圖1 各組小鼠肺組織病理學(xué)形態(tài)比較Note. A, Normal control group. B, Model group. C, Positive control group. D, Salidroside high-dose group. E, Salidroside low-dose group.Figure 1 Comparison of histopathological morphology of the lungs of mice in each group
模型組、陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高、低劑量組小鼠肺組織中 TNF-α、IL-1β、IL-6 含量均高于正常對(duì)照組(P<0.05);陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高、低劑量組TNF-α、IL-1β、IL-6 含量均顯著低于模型組(P<0.05);與陽(yáng)性對(duì)照組比較,紅景天苷高劑量組TNF-α、IL-1β、IL-6 含量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),紅景天苷低劑量組 TNF-α、IL-1β、IL-6 的含量有所增加(P<0.05)。 見(jiàn)表 3。
表3 各組小鼠肺組織中炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6 含量比較(,n=3)Table 3 Comparison of the levels of inflammatory factors TNF-α, IL-1β and IL-6 in the lung tissues of mice in each group
表3 各組小鼠肺組織中炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6 含量比較(,n=3)Table 3 Comparison of the levels of inflammatory factors TNF-α, IL-1β and IL-6 in the lung tissues of mice in each group
組別Groups劑量(mg/kg)Dose TNF-α(ng/mL)IL-1β(pg/mL)IL-6(ng/mL)正常對(duì)照組 Normal control / 5.88±1.25 12.33±2.01 18.61±2.15模型組 Model / 82.55±6.27* 62.63±4.25* 145.25±8.11*陽(yáng)性對(duì)照組 Positive control 10 32.41±3.25*# 20.55±2.54*# 58.84±5.24*#紅景天苷高劑量組Salidroside high-dose 50 33.54±3.39*# 21.26±2.87*# 59.97±5.39*#紅景天苷低劑量組Salidroside low-dose 25 63.28±4.96*#△ 35.12±3.44*#△ 101.52±7.54*#△F 值F value / 24.26 19.72 13.58 P 值P value / <0.01 <0.01 <0.01
模型組、陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高、低劑量組小鼠肺組織中SOD 活性均低于正常對(duì)照組,MDA 含量均高于正常對(duì)照組(P<0.05);陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高、低劑量組SOD 活性顯著高于模型組,MDA含量顯著低于模型組(P<0.05);紅景天苷高劑量組小鼠肺組織SOD 活性和MDA 含量與陽(yáng)性對(duì)照組比較無(wú)顯著差異(P>0.05);與陽(yáng)性對(duì)照組比較,紅景天苷低劑量組小鼠肺組織SOD 活性降低,MDA 含量增加(P<0.05)。 見(jiàn)表 4。
表4 各組小鼠肺組織SOD 活性和MDA 含量比較(,n=3)Table 4 Comparison of SOD activity and MDA content in lung tissues of mice in each group
表4 各組小鼠肺組織SOD 活性和MDA 含量比較(,n=3)Table 4 Comparison of SOD activity and MDA content in lung tissues of mice in each group
組別Groups 劑量(mg/kg)Dose SOD(U/mg) MDA(nmol/mg)正常對(duì)照組 Normal control / 60.65±4.65 12.25±2.47模型組 Model / 28.95±3.49* 31.89±3.18*陽(yáng)性對(duì)照組 Positive control 10 51.21±4.99*# 16.48±2.54*#紅景天苷高劑量組Salidroside high-dose 50 49.98±6.15*# 15.99±2.01*#紅景天苷低劑量組 Salidroside low-dose 25 39.73±3.82*#△ 24.76±2.69*#△F 值F value / 14.19 13.85 P 值P value / <0.01 <0.01
模型組、陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高、低劑量組小鼠肺組織Notch1、HERP、HES1 蛋白表達(dá)均低于正常對(duì)照組(P<0.05);陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高劑量組和低劑量組小鼠肺組織Notch1、HERP、HES1 蛋白表達(dá)均高于模型組(P<0.05);與陽(yáng)性對(duì)照組比較,紅景天苷高劑量組Notch1、HERP、HES1 蛋白表達(dá)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),紅景天苷低劑量組Notch1、HERP、HES1 蛋白表達(dá)降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。 見(jiàn)圖2,表 5。
表5 各組小鼠肺組織中Notch 信號(hào)通路蛋白相對(duì)表達(dá)水平比較(,n=3)Table 5 Comparison of relative expression levels of Notch signaling pathway proteins in lung tissues of mice in each group
表5 各組小鼠肺組織中Notch 信號(hào)通路蛋白相對(duì)表達(dá)水平比較(,n=3)Table 5 Comparison of relative expression levels of Notch signaling pathway proteins in lung tissues of mice in each group
組別Groups 劑量(mg/kg)Dose Notch1 HERP HES1正常對(duì)照組 Normal control / 0.99±0.08 1.05±0.09 1.09±0.08模型組 Model / 0.22±0.03* 0.39±0.03* 0.29±0.03*陽(yáng)性對(duì)照組 Positive control 10 0.62±0.05*# 0.71±0.05*# 0.54±0.05*#紅景天苷高劑量組Salidroside high-dose 50 0.59±0.04*# 0.69±0.06*# 0.57±0.04*#紅景天苷低劑量組Salidroside low-dose 25 0.38±0.03*#△ 0.50±0.04*#△ 0.38±0.03*#△F 值F value / 10.68 11.88 21.67 P 值P value / <0.01 <0.01 <0.01
圖2 Western blot 法檢測(cè)各組小鼠肺組織中Notch 信號(hào)通路相關(guān)蛋白表達(dá)情況Note. A, Normal control group. B, Model group. C,Positive control group. D, Salidroside high-dose group. E,Salidroside low-dose group.Figure 2 Western blot method to detect the expressions of Notch signaling pathway related proteins in the lung tissues of each group of mice
模型組、陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高、低劑量組小鼠肺組織 Notch1、HERP、HES1 mRNA 表達(dá)均低于正常對(duì)照組(P<0.05);陽(yáng)性對(duì)照組、紅景天苷高劑量組和低劑量組小鼠肺組織Notch1、HERP、HES1 mRNA 表達(dá)均高于模型組(P<0.05);與陽(yáng)性對(duì)照組比較,紅景天苷高劑量組 Notch1、HERP、HES1 mRNA 表達(dá)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),紅景天苷低劑量組 Notch1、HERP、HES1 mRNA 表達(dá)降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。 見(jiàn)表6。
表6 各組小鼠肺組織中Notch1、HERP、HES1 mRNA 表達(dá)水平比較(,n=3)Table 6 Comparison of Notch1, HERP and HES1 mRNA expression levels in lung tissues of mice in each group
表6 各組小鼠肺組織中Notch1、HERP、HES1 mRNA 表達(dá)水平比較(,n=3)Table 6 Comparison of Notch1, HERP and HES1 mRNA expression levels in lung tissues of mice in each group
組別Groups 劑量(mg/kg)Dose Notch1 HERP HES1正常對(duì)照組 Normal control / 1.75±0.15 0.95±0.09 0.81±0.06模型組 Model / 1.01±0.11* 0.38±0.02* 0.25±0.02*陽(yáng)性對(duì)照組 Positive control 10 1.62±0.13*# 0.75±0.04*# 0.66±0.05*#紅景天苷高劑量組Salidroside high-dose 50 1.59±0.18*# 0.70±0.08*# 0.68±0.04*#紅景天苷低劑量組Salidroside low-dose 25 1.23±0.09*#△ 0.48±0.03*#△ 0.39±0.02*#△F 值F value / 11.95 22.38 16.43 P 值P value / <0.01 <0.01 <0.01
在臨床治療中,氧療是必不可少的急救措施,但長(zhǎng)時(shí)間暴露在高濃度氧環(huán)境下可引起氧中毒,使肺組織產(chǎn)生并釋放大量炎性細(xì)胞介質(zhì),同時(shí)使機(jī)體呈現(xiàn)氧化應(yīng)激狀態(tài),肺泡毛細(xì)血管通透性增加,最終發(fā)展為不可逆損傷[10]。 Notch 信號(hào)通路是一種高度保守的傳導(dǎo)途徑,在肺穩(wěn)態(tài)、肺損傷和修復(fù)過(guò)程中起關(guān)鍵作用,尤其與慢性阻塞性肺疾病(COPD)、哮喘、肺纖維化、肺動(dòng)脈高壓(PAH)、肺癌等多種肺部疾病的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)[11]。 Bai 等[5]研究發(fā)現(xiàn),增強(qiáng)Notch1 和HERP 表達(dá)可抑制高氧誘導(dǎo)的Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激損傷,抑制活性氧的產(chǎn)生。 研究證明,紅景天苷具有抗衰老、抗炎、抗氧化、抗癌和保肝特性,同時(shí)具有高效低毒的特點(diǎn)[12]。 Lan 等[13]研究發(fā)現(xiàn),紅景天苷通過(guò)上調(diào)SIRT1 抑制NF-κB/HMGB1 途徑預(yù)防并減輕敗血癥誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷,改善肺水腫和脂質(zhì)過(guò)氧化,降低死亡率。 然而,紅景天苷對(duì)高氧誘導(dǎo)的小鼠肺損傷是否具有保護(hù)和治療作用尚不清楚,仍需進(jìn)一步探討。
肺損傷是臨床急性呼吸衰竭的重要因素,目前比較公認(rèn)的病因是肺內(nèi)炎癥因子釋放增加,損傷肺泡上皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞,觸發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng),導(dǎo)致肺功能受損、低氧合、高生理死腔,進(jìn)而發(fā)展為呼吸衰竭[14]。 Lu 等[15]研究證明,紅景天苷可降低脂多糖誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷模型W/D 值,改善肺組織病理學(xué)改變,顯著抑制 TNF-α、IL-1β 和 IL-6等炎癥因子的產(chǎn)生。 本研究發(fā)現(xiàn),紅景天苷可顯著降低小鼠肺組織W/D,升高PaO2水平,降低肺組織炎癥因子 TNF-α、IL-1β、IL-6 的含量,同時(shí)顯著改善小鼠肺組織病理學(xué)改變,其中紅景天苷高劑量組和陽(yáng)性對(duì)照組小鼠肺組織肺泡結(jié)構(gòu)基本正常,僅有少量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),幾乎無(wú)膠原蛋白沉淀。 在肺損傷中,炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)是其基本病理過(guò)程[16]。 陳少忠等[17]研究發(fā)現(xiàn),紅景天苷注射液能夠增加膿毒性休克肺損傷大鼠抗氧化酶的活性,減少脂過(guò)氧化產(chǎn)物的生成,提高機(jī)體抗氧化應(yīng)激的能力。 本研究顯示,紅景天苷可提高肺組織 SOD 活性,降低MDA 含量,且高劑量紅景天苷的作用與陽(yáng)性藥物的作用比較無(wú)顯著差異,表明高劑量紅景天苷對(duì)小鼠高氧肺損傷具有保護(hù)作用,可顯著抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)。
肺損傷的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,有研究證明,Notch 信號(hào)通路在肺損傷的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中具有重要的調(diào)控作用[18]。 馬建齊等[19]研究發(fā)現(xiàn),姜黃素通過(guò)抑制Notch2 和HES1 的表達(dá)減輕膿毒癥大鼠急性肺損傷的炎癥反應(yīng)。 但鄧健[20]研究發(fā)現(xiàn),高氧暴露可使 Notch1、HERP、HES1 表達(dá)下調(diào),肺組織出現(xiàn)相應(yīng)的病理?yè)p傷,促進(jìn)Notch 信號(hào)通路的表達(dá)則可發(fā)揮藥物對(duì)高氧肺損傷的保護(hù)作用。 本研究結(jié)果顯示,紅景天苷可增加高氧誘導(dǎo)型小鼠肺損傷模型Notch信號(hào)通路 Notch1、HERP、HES1 蛋白和 mRNA 表達(dá)水平,與陽(yáng)性對(duì)照組比較,紅景天苷高劑量組Notch1、HERP、HES1 的表達(dá)水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明紅景天苷可能通過(guò)調(diào)控高氧肺損傷模型Notch 信號(hào)通路的表達(dá)達(dá)到肺損傷的保護(hù)作用。 另外,已有毒理學(xué)研究證明,紅景天苷在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中未出現(xiàn)遺傳毒性,副作用低,安全性良好,對(duì)呼吸系統(tǒng)具有顯著保護(hù)作用,是臨床治療急性肺損傷的潛在單體藥物,具有廣闊的應(yīng)用前景[21]。
綜上所述,紅景天苷能夠減輕高氧誘導(dǎo)的小鼠肺損傷,其機(jī)制可能與Notch 信號(hào)通路表達(dá)變化有關(guān)。