許思妍,晏揚(yáng)天,邱璽瑞,王憲正,紀(jì)建建
(南京中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院/江蘇省兒童呼吸疾?。ㄖ嗅t(yī)藥)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210023)
糖皮質(zhì)激素是臨床上多種疾病的常用藥,具有免疫抑制、抗炎等藥理作用[1]。然而,藥理劑量的糖皮質(zhì)激素即可抑制巨噬細(xì)胞吞噬功能,降低自身免疫性抗體水平,易繼發(fā)肺部感染[2]。因此,緩解激素誘導(dǎo)的肺部免疫抑制,對(duì)于提高患兒免疫力具有重要意義。西醫(yī)主要通過匹多莫德等免疫調(diào)節(jié)劑提高機(jī)體免疫力[3]。有研究[4-5]表明,匹多莫德的治療機(jī)制單一、依從性差,使用具有較大局限性。中醫(yī)藥在提高機(jī)體免疫力、防止繼發(fā)感染發(fā)生方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在小兒呼吸道疾病防治中的作用愈來愈被重視[6]。玉屏風(fēng)散是“扶正固本”的千古名方,具有益氣固表止汗的功效[7],常用于調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力[8]。目前的研究[9]證明,玉屏風(fēng)散可通過升高脾臟中NK細(xì)胞殺傷活性、巨噬細(xì)胞吞噬指數(shù)及CD4+/CD8+比值來有效緩解免疫抑制。但有關(guān)玉屏風(fēng)散對(duì)呼吸道局部免疫調(diào)節(jié)機(jī)制的研究卻相對(duì)較少。呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)是嬰幼兒嚴(yán)重急性下呼吸道感染的主要原因[10-11],故本研究探究了玉屏風(fēng)顆粒對(duì)免疫抑制小鼠呼吸道免疫調(diào)節(jié)的影響及預(yù)防RSV感染的效果,旨在為臨床應(yīng)用玉屏風(fēng)提高免疫力并防治呼吸系統(tǒng)疾病提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 3~4周齡雌性Balb/c小鼠80只,SPF級(jí),體質(zhì)量為(16.54±2.25)g,購(gòu)自南京市江寧區(qū)青龍山實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁殖場(chǎng),動(dòng)物合格證編號(hào):NO.202259263,動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào):SCXK(蘇)2018-0008,動(dòng)物使用許可證號(hào):SYXK(蘇)2018-0049。實(shí)驗(yàn)開展前,將小鼠置于室溫為24~26 ℃,相對(duì)濕度為40%~60%,12 h光暗晝夜循環(huán)的環(huán)境中,自由進(jìn)食飲水進(jìn)行適應(yīng)性飼養(yǎng)。本研究已通過南京中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)審批(編號(hào):202204A002)。
1.2 藥物與試劑 玉屏風(fēng)顆粒(國(guó)藥準(zhǔn)字Z10930036,批號(hào):210518)購(gòu)自廣東環(huán)球制藥有限公司;RSV-A型A2標(biāo)準(zhǔn)株病毒購(gòu)自武漢大學(xué)病毒研究所;地塞米松(批號(hào):923H059)購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司;匹多莫德(國(guó)藥準(zhǔn)字H20030325,批號(hào):210303)購(gòu)自浙江仙琚制藥股份有限公司;流式抗體CD8-PE(批號(hào):2016851)、NK1.1-PE(批號(hào):4340125)、CD11c-FITC(批號(hào):2238572)、CD4-FITC(批號(hào):2172506)均購(gòu)自Thermo Fisher Scientific公司;實(shí)驗(yàn)所需引物購(gòu)自生興生物,引物序列IL-1β,F(xiàn)orward Primer(5'→3'):GAAATGCCACCTTTTGACAGTG,Reverse Primer (5'→3'):TGGATGCTCTCATCAGGACAG;IFN-β,F(xiàn)orward Primer (5'→3'):AGCTCCAAGAAAGGACGAACA,Reverse Primer (5'→3'):GCCCTGTAGGTGAGGTTGAT;ISG-15,F(xiàn)orward Primer (5'→3'):GGTGTCCGTGACTAACTCCAT,Reverse Primer (5'→3'):CTGTACCACTAGCATCACTGTG;RNA提取試劑:Trizol(批號(hào):335909)購(gòu)自Invitragen公司;反轉(zhuǎn)錄體系(批號(hào):IL8546)購(gòu)自愛必信(上海)生物科技有限公司;QPCR 試劑:2×SYBR Green supermix(批號(hào):64403754)購(gòu)自BIO-RAD公司。
1.3 主要儀器 BD Accuri C6個(gè)人型流式細(xì)胞分析儀(美國(guó)BD生物科學(xué)公司);超低溫冰箱(SANYO公司);普通PCR儀(TaKaRa公司);核酸蛋白檢測(cè)儀(Bio-Rad公司);Step-One-Plus熒光定量PCR儀(ABI公司);高壓滅菌鍋(日本TOMY公司);Synergy型超純水系統(tǒng)(美國(guó)Millpore公司);MCO-20AIC型二氧化碳培養(yǎng)箱(日本三洋公司)。
1.4 造模與分組 取健康Balb/c小鼠80只,適應(yīng)性喂養(yǎng)1周,采用隨機(jī)數(shù)字表法分為正常組(n=20)、模型組(n=20)、陽(yáng)性藥組(n=10)、玉屏風(fēng)高劑量組(n=10)、玉屏風(fēng)中劑量組(n=10)、玉屏風(fēng)低劑量組(n=10)。除正常組外,其他組小鼠參照相關(guān)文獻(xiàn)[9,12]方法,構(gòu)建地塞米松誘導(dǎo)的免疫抑制模型:腹腔注射0.2 mL劑量為10 mg/kg的地塞米松混懸液,1次/d,連續(xù)注射4 d。若小鼠出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、皮毛乏光、活動(dòng)少、扎堆明顯、食量下降等免疫力低下現(xiàn)象,則說明造模成功。正常組小鼠腹腔注射等體積生理鹽水,1次/d,連續(xù)注射4 d。
1.5 實(shí)驗(yàn)給藥 免疫抑制模型構(gòu)建完成當(dāng)天(即第5天)進(jìn)行灌胃治療,每只小鼠灌胃體積為0.2 mL。參照《人和動(dòng)物間按體表面積折算的等效劑量比值表》[13]將兒童臨床用藥劑量換算為小鼠給藥劑量,其中玉屏風(fēng)高、中、低劑量組按臨床兒童等效劑量的2、1、1/2倍分別設(shè)置。玉屏風(fēng)高、中、低劑量組小鼠每天分別灌胃給予玉屏風(fēng)顆粒11.500、5.750、2.875 g/kg;陽(yáng)性藥組小鼠每天灌胃給予匹多莫德0.307 g/kg;正常組、模型組小鼠灌胃給予等體積生理鹽水,1次/d,連續(xù)給藥7 d。
1.6 病毒感染 給藥完成后,除正常組外,其余組小鼠鼻腔滴注60 μL RSV病毒感染(含50 μL空斑形成單位為1.0×106的呼吸道合胞病毒),正常組小鼠滴鼻等體積生理鹽水。RSV感染24 h后,處死各組小鼠并快速取肺部組織,一部分置于4%多聚甲醛固定,一部分快速置于液氮速凍后于-80 ℃超低溫冰箱保存。
1.7 觀察指標(biāo)
1.7.1 小鼠體質(zhì)量、脾臟質(zhì)量及脾臟形態(tài) 室溫條件下,分別于第1、7天給藥前(禁食不禁水)測(cè)量小鼠體質(zhì)量;第1、8天每組各取10只小鼠脫脊椎處死用以取材,以75%酒精消毒小鼠左側(cè)背腹交界處皮膚,無菌條件下取脾臟,剪去脂肪及筋膜組織,以生理鹽水洗去血跡并用濾紙吸干器官表面多余水分,使用電子天平稱取脾臟質(zhì)量,并拍照觀察脾臟大體形態(tài)。
1.7.2 小鼠肺泡灌洗液免疫細(xì)胞亞群 剪開小鼠喉嚨部皮膚,用鑷子分離氣管周圍組織以暴露氣管,以穿刺針插入氣管上端,0.3 mL PBS反復(fù)沖洗,獲取小鼠肺泡灌洗液(BALF)。而后裂解紅細(xì)胞,制備成單細(xì)胞懸液。隨后將細(xì)胞以1 500 r/min離心5 min,收集下層細(xì)胞,采用1×PBS洗滌,然后加入相應(yīng)流式抗體,4 ℃孵育30 min,1×PBS洗滌,使用流式細(xì)胞儀上機(jī)檢測(cè)CD4+T,CD8+T,樹突狀細(xì)胞(DC)、自然殺傷細(xì)胞(NK)等比例變化,采用FlowJo分析數(shù)據(jù)。
1.7.3 小鼠肺組織炎癥因子mRNA表達(dá)水平測(cè)定 取部分肺組織,提取RNA并反轉(zhuǎn)錄為cDNA,采用RT-qPCR檢測(cè)干擾素(IFN-β)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、干擾素刺激基因15蛋白(ISG15)等炎癥因子mRNA的相對(duì)表達(dá)量,方法如下:每份組織稱取約20 mg,采用Trizol一步法提取總RNA,Nanodrop儀器測(cè)量RNA濃度和純度(1.8<OD260/280<2.0)。1 μg RNA反轉(zhuǎn)錄,使用Tarkata反轉(zhuǎn)錄試劑盒,反應(yīng)程序?yàn)?2 ℃,20 min;95 ℃,5 min;4 ℃,5 min。隨后進(jìn)行RT-qPCR。反應(yīng)在96孔或384微孔板內(nèi)進(jìn)行。IL-1β mRNA表達(dá)采用2-ΔΔct法分析,IFN-β mRNA、ISG15 mRNA表達(dá)采用2-Δct法進(jìn)行分析。
1.7.4 小鼠肺組織形態(tài)學(xué)觀察 取部分肺組織,4%多聚甲醛固定24 h,脫水,石蠟包埋,切片進(jìn)行蘇木精-伊紅染色。中性樹脂封片后,光學(xué)顯微鏡下閱片,檢查組織病變情況,并進(jìn)行炎癥評(píng)分,根據(jù)病變由輕到重的程度標(biāo)記為0分(基本正常),1分(輕度),2分(中度),3分(重度),累加所有分?jǐn)?shù),并計(jì)算出每組動(dòng)物的平均分?jǐn)?shù)。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1 肺組織病理評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 用GraphPad Prism 8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料用(±s)表示,多組間比較用單因素方差分析,兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn),P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 地塞米松對(duì)小鼠免疫力的影響 免疫抑制小鼠模型構(gòu)建完成后,與正常組比較,模型組小鼠脾臟體積縮小,且體質(zhì)量、脾臟質(zhì)量均明顯降低(P<0.05)。與正常組比較,模型組小鼠BALF中CD4+T、CD8+T、NK、DC細(xì)胞比例均明顯降低(P<0.05)。(見圖1~2)
圖1 兩組小鼠脾臟大小、形態(tài)圖
2.2 玉屏風(fēng)顆粒對(duì)模型小鼠免疫力的影響 與模型組比較,玉屏風(fēng)低、中、高劑量組小鼠的脾臟尺寸肉眼觀察均有所恢復(fù)。(見圖3)與模型組比較,玉屏風(fēng)高劑量組小鼠的脾臟質(zhì)量明顯增加(P<0.05);與模型組比較,玉屏風(fēng)高、低劑量組小鼠的體質(zhì)量均明顯增加(P<0.05),且玉屏風(fēng)高、低劑量組間體質(zhì)量比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);陽(yáng)性藥組、玉屏風(fēng)中劑量組小鼠體質(zhì)量、脾臟質(zhì)量與模型組比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。(見圖4)
圖2 兩組小鼠免疫力評(píng)估(±s,n=10)
圖3 各組小鼠脾臟大小、形態(tài)
與模型組比較,玉屏風(fēng)高、中劑量組小鼠BALF中DC細(xì)胞的比例均明顯升高(P<0.05);陽(yáng)性藥組、玉屏風(fēng)低劑量組小鼠BALF中DC細(xì)胞的比例與模型組比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與模型組比較,玉屏風(fēng)高劑量組小鼠BALF中CD8+T和CD4+T細(xì)胞的比例均明顯升高(P<0.05);玉屏風(fēng)低、中、高劑量組間小鼠BALF中DC、CD8+T和CD4+T細(xì)胞的比例比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);陽(yáng)性藥組和玉屏風(fēng)低、中劑量組小鼠BALF中CD8+T和CD4+T細(xì)胞的比例與模型組比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。(見圖4)
圖4 玉屏風(fēng)顆粒對(duì)模型小鼠免疫力的影響(±s,n=10)
2.3 玉屏風(fēng)顆粒對(duì)模型小鼠病毒感染引起的肺部炎癥的影響 正常組小鼠肺部組織結(jié)構(gòu)清晰,腔內(nèi)無充血水腫,黏膜上皮細(xì)胞無變性壞死脫落,周圍組織無炎癥細(xì)胞浸潤(rùn);模型組小鼠肺部結(jié)構(gòu)不清晰,細(xì)支氣管壁的淋巴細(xì)胞少量浸潤(rùn),鏡下可見肺泡壁充血性增厚,亦可見肺泡壁變薄,呈氣腫狀,炎癥程度較重;陽(yáng)性藥組小鼠肺泡腔病變較模型組好轉(zhuǎn),但腔隙內(nèi)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)仍較多;玉屏風(fēng)高、中、低劑量組小鼠肺組織病變及炎癥情況均較模型組顯著緩解,其中,玉屏風(fēng)低劑量組小鼠肺泡腔病變好轉(zhuǎn),腔隙內(nèi)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)減少;玉屏風(fēng)高劑量組小鼠肺泡腔進(jìn)一步好轉(zhuǎn),腔內(nèi)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)較少;玉屏風(fēng)中劑量組小鼠肺組織改善最為明顯,近似恢復(fù)至正常組水平。(見圖5)
圖5 各組小鼠肺部病理切片圖(HE,×20)
與正常組比較,模型組小鼠炎病評(píng)分及肺組織中IL-1β mRNA相對(duì)表達(dá)量明顯升高(P<0.05);與模型組比較,玉屏風(fēng)低、中、高劑量組小鼠炎癥評(píng)分及肺組織中IL-1β mRNA相對(duì)表達(dá)量均明顯降低(P<0.05),且各劑量組間比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);陽(yáng)性藥組小鼠炎癥評(píng)分及肺組織中IL-1β mRNA相對(duì)表達(dá)量與模型組比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。(見圖6)
圖6 玉屏風(fēng)顆粒對(duì)模型小鼠肺部炎癥的影響(±s,n=10)
2.4 玉屏風(fēng)顆粒處理對(duì)模型小鼠Ⅰ型干擾素介導(dǎo)的抗病毒免疫應(yīng)答的影響 與模型組比較,玉屏風(fēng)低劑量組小鼠肺組織中IFN-β mRNA、ISG15 mRNA表達(dá)均明顯升高(P<0.05)。陽(yáng)性藥組和玉屏風(fēng)高、中劑量組小鼠肺組織中IFN-β mRNA、ISG15 mRNA表達(dá)與模型組比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。(見圖7)
圖7 玉屏風(fēng)顆粒對(duì)模型小鼠抗病毒免疫的影響(±s,n=10)
玉屏風(fēng)散具有益氣固表,扶正祛邪的功效[6],主要成分為多糖、皂苷、黃酮類化合物等,具有雙向免疫調(diào)節(jié)作用,可以增強(qiáng)機(jī)體免疫功能,抑制變態(tài)反應(yīng),減少病毒感染及呼吸道疾病、過敏性疾病的反復(fù)發(fā)作[7,14]。目前有關(guān)玉屏風(fēng)散的基礎(chǔ)研究多通過脾指數(shù)、外周血及免疫器官中CD4+T和CD8+T細(xì)胞的比例評(píng)估機(jī)體的整體免疫情況[6,15-16],較少關(guān)注對(duì)呼吸道局部免疫的影響。既往研究表明[17],玉屏風(fēng)散可通過促進(jìn)免疫抑制小鼠口咽部甲型鏈球菌的生長(zhǎng)進(jìn)而增強(qiáng)小鼠的上呼吸道免疫力。本研究主要關(guān)注玉屏風(fēng)散對(duì)免疫抑制小鼠下呼吸道免疫的調(diào)節(jié)作用及預(yù)防RSV感染的效果,以期為其臨床應(yīng)用提供更全面的參考。
地塞米松是臨床上常用的免疫抑制劑,對(duì)免疫反應(yīng)的多個(gè)環(huán)節(jié)有抑制作用[2]。在免疫調(diào)節(jié)藥物的研究中,常被用于構(gòu)建免疫抑制模型[18]。地塞米松為一種抗炎、抗過敏藥物,可以通過降低淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的抗體數(shù)量,進(jìn)而下調(diào)免疫功能而產(chǎn)生免疫缺陷。它還能引起免疫器官,包括脾臟和胸腺的質(zhì)量下降[12]。本研究結(jié)果證明,玉屏風(fēng)顆粒能有效預(yù)防地塞米松引起的免疫器官質(zhì)量和體質(zhì)量的下降,提示玉屏風(fēng)顆??赊卓沟厝姿蓪?dǎo)致的小鼠免疫抑制,具有免疫調(diào)節(jié)作用。T細(xì)胞亞群中的輔助性T細(xì)胞(Th)與細(xì)胞毒T細(xì)胞(Tc)在機(jī)體的細(xì)胞免疫中起重要作用[19]。根據(jù)T細(xì)胞表面標(biāo)志的不同,Th及Tc又分別稱作CD4+T和CD8+T,且CD4+T、CD8+T可相互調(diào)節(jié),是免疫系統(tǒng)的核心部分[20]。DC細(xì)胞作為體內(nèi)功能最強(qiáng)的抗原呈遞細(xì)胞,能夠有效激活初始T細(xì)胞,誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的激活或耐受,對(duì)維持免疫穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[21]。NK細(xì)胞的比例反映了機(jī)體免疫清除功能的強(qiáng)弱[22],而在RSV感染的患兒體內(nèi),NK細(xì)胞比例越高,患兒的肺功能亦越強(qiáng)[23]。故BALF中CD4+T、CD8+T、DC、NK的比例變化可作為評(píng)估呼吸道免疫的指標(biāo)。本研究結(jié)果顯示,玉屏風(fēng)顆粒可顯著恢復(fù)地塞米松誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠模型中CD4+、CD8+及DC細(xì)胞的比例,表明玉屏風(fēng)顆粒可增強(qiáng)小鼠呼吸道細(xì)胞免疫應(yīng)答。然而以上結(jié)果并未觀察到劑量依賴性,且NK細(xì)胞的比例無顯著性改變。
炎癥反應(yīng)是機(jī)體對(duì)病原微生物感染、創(chuàng)傷、變態(tài)反應(yīng)等發(fā)生的組織細(xì)胞反應(yīng)[24]。適度的炎癥反應(yīng)可促進(jìn)組織的修復(fù),而過度的炎癥反應(yīng)易引發(fā)氣道損傷,阻止氣道的正常恢復(fù),是肺炎、哮喘等呼吸系統(tǒng)疾病所共有的病理機(jī)制,為免疫過亢的表現(xiàn)[25-26]。炎癥細(xì)胞因子IL-1β是炎癥反應(yīng)的重要組成部分[27],故可作為肺部炎癥評(píng)估的指標(biāo)之一。本研究發(fā)現(xiàn),模型組小鼠肺部炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)明顯,病理?yè)p傷嚴(yán)重,IL-1β水平較高。與模型組比較,低、中、高劑量的玉屏風(fēng)顆粒處理后,均可減輕肺部炎癥反應(yīng),并顯著降低IL-1β水平(P<0.05)。此外,抗病毒免疫應(yīng)答的水平可反映呼吸道免疫的平衡情況,IFN-β在其中發(fā)揮重要作用[28],其可以通過誘導(dǎo)多種抗病毒蛋白的表達(dá)進(jìn)而限制病毒的感染進(jìn)程,如類泛素蛋白ISG15?,F(xiàn)有證據(jù)表明,ISG15可類泛素(ISG)修飾某些病毒蛋白,對(duì)其進(jìn)行ISG化修飾可抑制病毒復(fù)制[29]。本研究結(jié)果表明,低劑量玉屏風(fēng)顆粒可誘導(dǎo)較高水平IFN-β mRNA及ISG15 mRNA的表達(dá)(P<0.05),提示玉屏風(fēng)顆??赏ㄟ^增強(qiáng)機(jī)體Ⅰ型干擾素介導(dǎo)的固有抗病毒免疫應(yīng)答來預(yù)防RSV感染。
本研究運(yùn)用流式細(xì)胞術(shù)、RT-qPCR等手段探討了玉屏風(fēng)顆粒對(duì)免疫抑制小鼠呼吸道免疫的調(diào)節(jié)作用及預(yù)防RSV感染的可能機(jī)制,即通過介導(dǎo)DC、CD4+T、CD8+T細(xì)胞等增強(qiáng)呼吸道局部免疫,并于RSV感染發(fā)生后提高IFN-β介導(dǎo)的抗病毒免疫應(yīng)答、減輕炎癥反應(yīng)。但其深層機(jī)制未進(jìn)一步闡明,有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。