黃善敏 鄭雪花 鄭士瑞 錢(qián)長(zhǎng)暉(1.福建中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合研究院 福州 3501;.福建中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院 福州 3501)
夏天無(wú)為罌粟科植物伏生紫堇的干燥塊莖,具有活血通絡(luò)、消炎鎮(zhèn)痛的功效[1],在臨床上治療坐骨神經(jīng)痛[2-4],但其具體作用機(jī)制并未明確。
前期研究發(fā)現(xiàn)夏天無(wú)能減輕坐骨神經(jīng)痛模型SD 大鼠疼痛,減少神經(jīng)腫脹程度,改善受損神經(jīng)區(qū)域微環(huán)境,減少巨噬細(xì)胞的應(yīng)答和膠原纖維數(shù)量[5-6],但夏天無(wú)對(duì)成纖維細(xì)胞的應(yīng)答調(diào)控作用卻未加以研究。由于成纖維細(xì)胞是周?chē)窠?jīng)微環(huán)境中重要的結(jié)締組織性質(zhì)細(xì)胞,激活的成纖維細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化成肌成纖維細(xì)胞,增強(qiáng)合成和分泌膠原纖維功能[7-8]。同時(shí),成纖維細(xì)胞能夠分泌促炎或抗炎因子。這些綜合因素促使成纖維細(xì)胞成為受損神經(jīng)微環(huán)境重構(gòu)的重要參與者,其在神經(jīng)損傷和修復(fù)的進(jìn)程中起到重要作用[9-10]。因此,本研究通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn),研究夏天無(wú)對(duì)成纖維細(xì)胞活性的調(diào)控作用,以進(jìn)一步探討夏天無(wú)改善坐骨神經(jīng)痛的機(jī)制。
清潔級(jí)的SD雌性大鼠40只,體質(zhì)量200~220 g,由福建中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,動(dòng)物許可證號(hào)為SCXK(閩)2012-0001,所有操作以盡可能減少對(duì)動(dòng)物的損害為標(biāo)準(zhǔn)。NIH-3T3 小鼠胚胎成纖維細(xì)胞株,購(gòu)自武漢普諾賽生命科技有限公司,批號(hào)為CL-0171,取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
夏天無(wú)注射液(江西天施康中藥股份有限公司,批號(hào)Z36020694);脂多糖(Solarbio,批號(hào)L8880-10mg);胰酶(上海李記生物科技有限公司,批號(hào)AC15L811);兔抗α-SMA 單克隆抗體(美國(guó)CST,批號(hào)19245T);兔抗collagen l 單克隆抗體(英國(guó)Abcam,批號(hào)ab138492);兔抗vimentin 單克隆抗體(英國(guó)Abcam,批號(hào)ab92547);兔抗β-Actin多克隆抗體(英國(guó)Abcam,批號(hào)ab8227);鼠抗TNF-α 單克隆抗體(美國(guó)Santa cruz,批號(hào)sc-52746);鼠抗IL-10 單克隆抗體(美國(guó)Santa cruz,批號(hào)sc-365858);Alexa 488 熒光標(biāo)記二抗(英國(guó)Abcam,批號(hào)ab150117);Alexa 568 熒光標(biāo)記二抗(英國(guó)Abcam,批號(hào)ab175701);防熒光淬滅劑(美國(guó)Vector labs,批號(hào)H-1200-10)。
Leica CM 1950 恒溫箱冰凍切片機(jī)(德國(guó)Leica公司);熒光顯微鏡(日本Nikon 公司);紫外凝膠成像儀(美國(guó)Bio-rad 公司);酶標(biāo)儀(瑞士Tecan公司);臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(美國(guó)Thermo 公司);Von Frey 測(cè)痛纖絲(美國(guó) North coast 公司);熱刺痛儀(中國(guó)正華公司)。
2.1.1 造模、分組以及給藥 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物經(jīng)腹腔注射烏拉坦5 mL/kg 進(jìn)行麻醉,暴露左側(cè)后肢皮膚,在左側(cè)后肢股骨近中段做斜向切口,鈍性分離肌肉后暴露坐骨神經(jīng),建立坐骨神經(jīng)痛模型[5]。術(shù)后大鼠分籠單獨(dú)飼養(yǎng)。造模成功后,大鼠隨機(jī)分為模型7 d 組、模型28 d 組、夏天無(wú)7 d 組和夏天無(wú)28 d 組,每組8 只;另取8 只大鼠作為假手術(shù)組,僅暴露坐骨神經(jīng),不做其它處理。夏天無(wú)7 d 組和夏天無(wú)28 d 組術(shù)后腹腔注射夏天無(wú)注射液,分別于術(shù)后7 d 和28 d 取材。模型7 d 組、模型28 d組和假手術(shù)組,術(shù)后均以0.9%生理鹽水進(jìn)行注射。假手術(shù)組、模型7 d 組于術(shù)后7 d 時(shí)取材,模型28 d組于術(shù)后28 d 時(shí)取材。給藥劑量、次數(shù)為每組每只動(dòng)物注射0.2 mL,1 次/2 d。
2.1.2 Von Frey 針刺實(shí)驗(yàn) 采用 Von Frey 纖維絲測(cè)定大鼠雙側(cè)后爪縮爪閾值變化。將大鼠放置于底部為細(xì)鋼絲網(wǎng)格的籠中30 min,待其適應(yīng)環(huán)境后,采用不同規(guī)格的 Von Frey 絲垂直刺激大鼠的后足掌部,使 Von Frey 絲彎曲,并保持6~8 s,觀察并記錄大鼠的反應(yīng)。
2.1.3 熱敏實(shí)驗(yàn) 采用局部熱刺痛測(cè)定大鼠足底的熱敏痛閾值變化。采用大鼠熱刺痛儀,溫度設(shè)定為55 ℃,將熱刺痛源放置于大鼠的后肢腳掌部,當(dāng)大鼠出現(xiàn)縮足或舔足反應(yīng)時(shí)開(kāi)始記錄。每只大鼠每只腳掌照射3 次,取3 次測(cè)定值的平均數(shù)為測(cè)定結(jié)果,為防止大鼠燙傷,上限時(shí)間設(shè)置為40 s。
2.1.4 切片制備 每組動(dòng)物在各時(shí)間結(jié)束點(diǎn)時(shí),均以腹腔注射烏拉坦5 mL/kg 劑量進(jìn)行麻醉,用4%多聚甲醛灌注固定24 h 后,截取大鼠的左側(cè)坐骨神經(jīng)損傷段(長(zhǎng)度約為1 cm)。神經(jīng)組織經(jīng)蔗糖溶液梯度脫水后,利用冰凍切片機(jī)進(jìn)行冰凍切片,坐骨神經(jīng)行縱切,厚度為12 μm。
2.1.5 免疫熒光染色 為了觀察坐骨神經(jīng)損傷區(qū)域微環(huán)境的成纖維細(xì)胞應(yīng)答情況,取坐骨神經(jīng)切片進(jìn)行免疫熒光染色。切片經(jīng)PBST 清洗,1% Triton破膜1 h,5%牛血清蛋白(BSA)封閉 30 min,然后分別用 1% BSA 稀釋的抗vimentin、α-SMA、collagen 1 的一抗4℃孵育過(guò)夜,繼而加入相應(yīng)熒光二抗室溫孵育2 h,使用含DAPI 的防熒光淬滅劑封片,熒光顯微鏡下觀察并拍照分析。
2.2.1 細(xì)胞培養(yǎng)及分組 細(xì)胞使用含有10%小牛血清的DMEM 完全培養(yǎng)基于37 ℃、5% CO2的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞,分為對(duì)照組、LPS 組、夏天無(wú)+LPS 組、夏天無(wú)組。LPS 組及夏天無(wú)+LPS 組分別加以1 μg/mL 的LPS 誘導(dǎo)24 h建立損傷模型。夏天無(wú)注射液安瓿瓶在超凈臺(tái)內(nèi)經(jīng)紫外照射后,用注射針吸出放置于5 mL 離心管中備用,實(shí)驗(yàn)時(shí)用無(wú)菌的完全培養(yǎng)基進(jìn)行相應(yīng)稀釋后用于后續(xù)細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)。
2.2.2 CCK-8 法測(cè)細(xì)胞活力 將各組細(xì)胞接種入96孔板中,每孔細(xì)胞數(shù)量為5×103個(gè)。待細(xì)胞貼壁后,LPS 組和夏天無(wú)+LPS 組分別加入LPS(1 μg/mL),在37 ℃下孵育24 h。隨后將夏天無(wú)(0.5 μL/mL)分別加入到夏天無(wú)+LPS 組、夏天無(wú)組中,孵育4 h。再向每個(gè)孔中添加10 μL 的CCK-8 溶液,并在37 ℃下避光孵育1 h。使用酶標(biāo)儀檢測(cè)其在450 nm 處的OD值,并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
2.2.3 免疫熒光染色 24 孔板的每孔底部鋪設(shè)細(xì)胞爬片,隨后將細(xì)胞接種于板中,每孔細(xì)胞數(shù)量為2×104個(gè),待細(xì)胞貼壁后用LPS(1 μg/mL)分別刺激LPS 組和夏天無(wú)+LPS 組24 h,隨后分別加入夏天無(wú)(0.5 μL/mL)干預(yù)夏天無(wú)+LPS 組和夏天無(wú)組4 h,用PBS 潤(rùn)洗,4%多聚甲醛固定30 min,1%Triton X-100 中破膜30 min,5% BSA 封閉1 h。然后用相關(guān)一抗在4℃下孵育過(guò)夜,繼而用相應(yīng)熒光二抗室溫孵育2 h。最后用含DAPI 的防熒光淬滅劑封片,熒光顯微鏡下觀察及拍照。
2.2.4 Western Blot 采用免疫印跡法檢測(cè)細(xì)胞中vimentin、α-SMA 的蛋白表達(dá)情況。收集干預(yù)完成后的每組細(xì)胞,分別加入配有蛋白酶抑制劑的RIPA 裂解液冰上裂解30 min,高速離心20 min后,提取細(xì)胞裂解物,定量后加入蛋白上樣緩沖液。SDS-PAGE 電泳后,PVDF 轉(zhuǎn)膜,再用5% BSA 封閉1 h,加以相關(guān)的一抗4 ℃孵育過(guò)夜,二抗室溫孵育1 h,最后用化學(xué)發(fā)光法顯色。
2.2.5 酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA) 采用ELISA 法檢測(cè)成纖維細(xì)胞培養(yǎng)上清液的炎癥因子TNF-α 和IL-10,以及膠原蛋白collagen 1 的分泌情況。成纖維細(xì)胞經(jīng)LPS 和夏天無(wú)干預(yù)后,收集細(xì)胞培養(yǎng)上清液,根據(jù)試劑盒說(shuō)明書(shū)操作,分別檢測(cè)各成分的分泌情況。在反應(yīng)結(jié)束時(shí),用酶標(biāo)儀檢測(cè)其在450 nm波長(zhǎng)的吸光度OD 值。
采用Image-Pro Plus 6.0 進(jìn)行熒光平均光密度值分析和免疫印跡條帶分析,SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析數(shù)據(jù)。計(jì)量資料以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,組間比較采用單因素方差分析或t檢驗(yàn)。以P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
神經(jīng)損傷導(dǎo)致動(dòng)物疼痛閾值降低,模型組疼痛閾值降低較明顯。夏天無(wú)上調(diào)疼痛閾值,減輕機(jī)械痛和熱痛敏感程度,在一定程度上改善坐骨神經(jīng)痛。2 組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖1。
圖1 夏天無(wú)對(duì)坐骨神經(jīng)痛模型大鼠疼痛閾值的影響
免疫熒光染色結(jié)果發(fā)現(xiàn)在受損神經(jīng)纖維內(nèi)部或神經(jīng)外膜區(qū)域,假手術(shù)組的成纖維細(xì)胞分布較少。模型組的成纖維細(xì)胞數(shù)量明顯增加,成纖維細(xì)胞標(biāo)志物vimentin 波形蛋白表達(dá)增強(qiáng)。與同時(shí)間點(diǎn)的模型組比較,夏天無(wú)組的成纖維細(xì)胞數(shù)量明顯減少(P<0.05)。Western blot 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)與同時(shí)間點(diǎn)的模型組比較,夏天無(wú)組的vimentin 蛋白表達(dá)減少(P<0.05)。以上結(jié)果說(shuō)明夏天無(wú)減少成纖維細(xì)胞在受損神經(jīng)損傷區(qū)域的浸潤(rùn)。見(jiàn)圖2。
圖2 夏天無(wú)對(duì)坐骨神經(jīng)受損區(qū)域的成纖維細(xì)胞標(biāo)志物vimentin蛋白表達(dá)的影響
周?chē)窠?jīng)損傷后,成纖維細(xì)胞激活,分泌膠原蛋白collagen 1 等成分,參與組織損傷修復(fù)過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)假手術(shù)組的collagen 1 蛋白表達(dá)較少,模型組在損傷區(qū)的collagen 1 蛋白表達(dá)增加。與同時(shí)間點(diǎn)的模型組比較,夏天無(wú)組的collagen 1 蛋白表達(dá)明顯減少(P<0.05),見(jiàn)圖3A、3B。肌成纖維細(xì)胞通常被認(rèn)為是成纖維細(xì)胞激活狀態(tài),它能夠產(chǎn)生更多的纖維成分,引起膠原瘢痕等從而阻礙微環(huán)境改善[11]。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)假手術(shù)組的肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物α-SMA 蛋白表達(dá)較少,模型組在損傷區(qū)的α-SMA 蛋白表達(dá)增加。與同時(shí)間點(diǎn)的模型組比較,夏天無(wú)組α-SMA 蛋白表達(dá)明顯減少(P<0.05),見(jiàn)圖3C、3D。以上結(jié)果說(shuō)明夏天無(wú)減少成纖維細(xì)胞在損傷區(qū)的激活,減少膠原纖維在受損區(qū)域的蓄積,可能有利于受損神經(jīng)微環(huán)境的恢復(fù)。
圖3 夏天無(wú)對(duì)坐骨神經(jīng)受損區(qū)域的collagen 1或α-SMA蛋白表達(dá)的影響
體外實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞活力分析用CCK-8 檢測(cè)。分別觀察不同夏天無(wú)濃度在有無(wú)LPS刺激下對(duì)NIH-3T3 小鼠胚胎成纖維細(xì)胞的作用(0.25,0.5,1 μL/mL),并分析細(xì)胞孵育后的相對(duì)活力(以24 h 未處理的細(xì)胞活力設(shè)為100%)。結(jié)果顯示在沒(méi)有LPS 刺激時(shí),不同濃度的夏天無(wú)處理后的成纖維細(xì)胞活力變化不明顯,說(shuō)明夏天無(wú)對(duì)NIH-3T3 成纖維細(xì)胞無(wú)細(xì)胞毒性作用。當(dāng)LPS 刺激后,成纖維細(xì)胞活力明顯降低。添加夏天無(wú)干預(yù)后,細(xì)胞活力增強(qiáng),特別是0.5 μL/mL 濃度組表現(xiàn)相對(duì)明顯(P<0.05)。因此,在實(shí)驗(yàn)期間以0.5 μL/mL 夏天無(wú)濃度作為檢測(cè)所需濃度。見(jiàn)圖4。
圖4 CCK-8法顯示夏天無(wú)對(duì)LPS誘導(dǎo)后成纖維細(xì)胞活力的影響
通過(guò)檢測(cè)成纖維細(xì)胞標(biāo)記物(vimentin)和肌成纖維細(xì)胞標(biāo)記物(α-SMA)的表達(dá),以及collagen 1 蛋白分泌情況,分析夏天無(wú)干預(yù)對(duì)LPS誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞活性的影響。免疫熒光染色顯示在LPS 組的vimentin 和α-SMA 蛋白表達(dá)增加明顯,但在夏天無(wú)+LPS 組中有所減少(P<0.05),見(jiàn)圖5A-D。Western Blot 檢測(cè)結(jié)果與免疫熒光趨勢(shì)相符,與LPS 組相比,夏天無(wú)+LPS 組的vimentin和α-SMA 蛋白表達(dá)減少(P<0.05),見(jiàn)圖5E。ELISA 檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖然膠原蛋白collagen 1 在LPS 組和夏天無(wú)+LPS 組的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但其表現(xiàn)出下降趨勢(shì),見(jiàn)圖5F。以上結(jié)果說(shuō)明夏天無(wú)可能減少LPS 誘導(dǎo)損傷后的成纖維細(xì)胞的激活和膠原蛋白分泌。
圖5 夏天無(wú)對(duì)LPS誘導(dǎo)損傷后的成纖維細(xì)胞激活狀態(tài)的影響
實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)LPS 刺激成纖維細(xì)胞損傷后,促炎因子TNF-α 的蛋白表達(dá)增加。但在夏天無(wú)+LPS 組TNF-α 的蛋白表達(dá)有所減少(P<0.05),見(jiàn)圖6A、6B。同時(shí),LPS 刺激細(xì)胞損傷后,抗炎因子IL-10 的蛋白表達(dá)減少。但在夏天無(wú)+LPS 組IL-10 的表達(dá)有所增加(P<0.05),見(jiàn)圖6C、6D。ELISA 結(jié)果顯示相對(duì)于LPS 組,夏天無(wú)+LPS 組的細(xì)胞培養(yǎng)上清液中的促炎因子TNF-α 分泌量下調(diào),抗炎因子IL-10 分泌量上調(diào)(P<0.05),見(jiàn)圖6E、6F。以上結(jié)果說(shuō)明夏天無(wú)減少LPS 誘導(dǎo)損傷細(xì)胞的促炎因子分泌、增加抗炎因子的分泌量,參與炎癥應(yīng)答。
圖6 夏天無(wú)對(duì)LPS誘導(dǎo)損傷后的成纖維細(xì)胞炎癥因子分泌的影響
坐骨神經(jīng)痛在中醫(yī)學(xué)上屬“痹證”“腰腿痛”范疇,通常由于經(jīng)絡(luò)不通、氣血瘀滯所引起,臨床上通常采用消炎鎮(zhèn)痛、活血化瘀治療坐骨神經(jīng)痛[12-13]。中藥夏天無(wú)具有活血通絡(luò)、行氣止痛的功效,前期研究已證實(shí)夏天無(wú)干預(yù)改善坐骨神經(jīng)痛大鼠的受損區(qū)域微環(huán)境,減輕坐骨神經(jīng)痛,減少受損神經(jīng)腫脹程度,減少受損區(qū)域的巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)[5-6],但夏天無(wú)對(duì)成纖維細(xì)胞的影響仍未明確。
成纖維細(xì)胞是一類(lèi)間充質(zhì)細(xì)胞,參與組織穩(wěn)態(tài)和疾病,其被異常激活時(shí),會(huì)導(dǎo)致纖維化疾?。?4-15]。有文獻(xiàn)表明神經(jīng)損傷和修復(fù)部位的疤痕是阻滯神經(jīng)愈合進(jìn)程的主要因素,過(guò)度纖維化可影響神經(jīng)功能,引起神經(jīng)栓塞或壓迫,改變神經(jīng)周?chē)⒀?,阻礙軸突遷移,損害神經(jīng)再生。控制神經(jīng)周?chē)w維化對(duì)神經(jīng)修復(fù)有重要意義[16-17]。在本實(shí)驗(yàn)中,研究發(fā)現(xiàn)夏天無(wú)能夠減弱坐骨神經(jīng)痛模型大鼠成纖維細(xì)胞標(biāo)志物vimentin 蛋白表達(dá),減少成纖維細(xì)胞的激活狀態(tài)下的肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物α-SMA 蛋白表達(dá),減少受損區(qū)域collagen 1 蛋白的表達(dá),初步說(shuō)明夏天無(wú)干預(yù)后抑制神經(jīng)受損區(qū)域的成纖維細(xì)胞浸潤(rùn)、激活,減少膠原纖維蓄積。但是體內(nèi)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜,周?chē)窠?jīng)微環(huán)境不僅存在著成纖維細(xì)胞,還有其他細(xì)胞,如巨噬細(xì)胞、施萬(wàn)細(xì)胞等。因此本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)夏天無(wú)調(diào)控成纖維細(xì)胞的作用,進(jìn)一步開(kāi)展細(xì)胞體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),通過(guò)LPS 誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞損傷模型,發(fā)現(xiàn)夏天無(wú)干預(yù)后成纖維細(xì)胞的vimentin、α-SMA表達(dá)降低,膠原蛋白分泌減少,表明夏天無(wú)能抑制成纖維細(xì)胞活性。
炎癥反應(yīng)通常能夠加重神經(jīng)損傷和疼痛[18]。前期研究發(fā)現(xiàn)夏天無(wú)能夠抑制巨噬細(xì)胞的炎性應(yīng)答,但并未考慮成纖維細(xì)胞的炎性應(yīng)答情況。由于成纖維細(xì)胞也是神經(jīng)微環(huán)境的炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的關(guān)鍵細(xì)胞來(lái)源,其參與炎癥的發(fā)生發(fā)展[19-20]。因此在本實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)了成纖維細(xì)胞的炎性因子的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)夏天無(wú)減少LPS 誘導(dǎo)損傷后的成纖維細(xì)胞促炎因子TNF-α 表達(dá),增加抗炎因子IL-10 表達(dá),初步表明夏天無(wú)減輕成纖維細(xì)胞所誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。
結(jié)合前期研究,推測(cè)夏天無(wú)具備消腫、消炎、化瘀等功效,能夠減少成纖維細(xì)胞的激活和膠原蛋白的分泌、抑制纖維化和減少促炎因子的釋放,從而使坐骨神經(jīng)微環(huán)境得到一定改善,避免傷害性信息的過(guò)度輸出,從而起到改善坐骨神經(jīng)痛的作用。