普小菲,羅亦佳,彭 麗,李 嬌 ,曾 菁,牛春麗,彭 芳*
(1.大理學(xué)院藥學(xué)與化學(xué)學(xué)院,云南大理 671000;2.云南省昆蟲(chóng)生物醫(yī)藥研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南大理 671000;3.大理學(xué)院外國(guó)語(yǔ)學(xué)院,云南大理 671003;4.德宏州芒市人民醫(yī)院,云南德宏 678400)
近年來(lái),生殖器皰疹(genital herpes,GH)的發(fā)病率在許多國(guó)家不斷上升,它已成為日益普遍的性傳播疾病,據(jù)WHO估計(jì)每年GH的新發(fā)病例約2000萬(wàn)〔1〕。目前引起GH最常見(jiàn)的病因是HSV感染,其中90%的病原體是HSV-2(Ⅱ型單純皰疹病毒,Herpes simplex virus-2)。目前,臨床上抗HSV的首選藥物為阿昔洛韋(acyclovir,ACV),它是核苷類藥物,選擇性高,對(duì)正常細(xì)胞毒性較小。然而,ACV口服吸收差,約15%~30%由胃腸道吸收,長(zhǎng)期使用有一定副作用,可引起接觸性皮炎及容易產(chǎn)生耐藥性〔2〕。因此,研發(fā)高效、低毒、不易產(chǎn)生耐藥性的抗HSV新藥具有重要意義。昆蟲(chóng)是自然界中最大的生物類群,有著獨(dú)特的免疫體系,它為天然藥物的開(kāi)發(fā)提供了一種新的資源。美洲大蠊(Periplaneta Americana)屬昆蟲(chóng)綱蜚蠊目蜚蠊科,俗稱“蟑螂”。自70年代以來(lái),有研究人員對(duì)美洲大蠊進(jìn)行了大量研究,先后開(kāi)發(fā)出了美洲大蠊系列昆蟲(chóng)藥品,如康復(fù)新液〔3〕、肝龍膠囊〔4〕、心脈隆注射液〔5〕等。但蟑螂藥材中是否存在著抗病毒活性成分是不清楚的,因此本實(shí)驗(yàn)用美洲大蠊提取物CII-3進(jìn)行了體內(nèi)外抗HSV-2作用的研究,為美洲大蠊臨床抗病毒應(yīng)用提供參考依據(jù)。
1.1 藥物 美洲大蠊提取物CII-3為黃褐色凍干粉末,由大理學(xué)院藥學(xué)與化學(xué)學(xué)院張成桂博士提供。制備方法:將美洲大蠊干燥蟲(chóng)體粉碎后,用15倍量95%乙醇冷浸提取3次,所得乙醇液合并、濃縮后得到浸膏。將浸膏上聚酰胺柱,依次用水和不同比例的含水甲醇洗脫,定量收集,分別濃縮。其中某一劃段成分經(jīng)冷凍干燥后即得到所需的樣品。經(jīng)過(guò)計(jì)算,所提取物占生藥的比率為0.2%。注射用阿昔洛韋(湖北科益藥業(yè)股份有限公司,批號(hào):20120704-2)。
1.2 細(xì)胞與病毒 Vero細(xì)胞株(非洲綠猴腎細(xì)胞,中國(guó)科學(xué)院昆明細(xì)胞庫(kù)饋贈(zèng));HSV-2(II型單純皰疹病毒,江蘇省南通市疾病預(yù)防控制中心饋贈(zèng))。
1.3 動(dòng)物 昆明種雌性小鼠,SPF級(jí),體重(18±2)g,許可證號(hào):SCXK(滇)NO.0020922,購(gòu)于昆明醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心。
1.4 試劑盒 小鼠α腫瘤壞死因子(TNF-α)酶聯(lián)免疫檢測(cè)試劑盒;小鼠γ干擾素(IFN-γ)酶聯(lián)免疫檢測(cè)試劑盒;小鼠白細(xì)胞介素-2(IL-2)酶聯(lián)免疫檢測(cè)試劑盒,均購(gòu)于南京建成生物工程研究所。
1.5 儀器 電子分析天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司,METTLERAE240型);電動(dòng)離心機(jī)(金壇市恒豐儀器廠,LXJ-A型);超低速離心機(jī)(SiG?mA 1-14型);CO2培養(yǎng)箱(德國(guó)Heraeus公司,BB16UV/BB5060UV型);酶標(biāo)儀(美國(guó)BioTek公司,SN255939型);超級(jí)純水機(jī)(成都康寧實(shí)驗(yàn)專用純水設(shè)備廠,KL-UP-UV-20型);電熱恒溫水浴鍋(上海-恒科技有限公司,HWS12型);旋渦混合器(上海精科實(shí)業(yè)有限公司,XW-80A型)。
2.1 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)HSV-2的體外藥效學(xué)試驗(yàn)
細(xì)胞存活率(%)=給藥組OD值/正常細(xì)胞對(duì)照組OD值×100%
細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率(%)=100%-細(xì)胞存活率
TC50=Antilog[B+(50-<50%抑制百分率)/(>50%抑制百分率-<50%抑制百分率)]×C
其中C=A-B,A=log(抑制率>50%的藥物濃度),B=log(抑制率<50%的藥物濃度)。
2.1.2 病毒滴度測(cè)定 待細(xì)胞長(zhǎng)成單層后棄生長(zhǎng)液,將稀釋度為 10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、10-9的病毒液分別加到板內(nèi),每孔100 μL,每個(gè)稀釋度設(shè)4個(gè)復(fù)孔,同時(shí)設(shè)正常細(xì)胞對(duì)照組。于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)72~96 h后,在倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞病變效應(yīng)(Cytopatic effect,CPE),并判斷結(jié)果,按下列公式計(jì)算組織細(xì)胞培養(yǎng)半數(shù)感染量(Tissue culture half infection dosage ,TCID50)〔6-7〕。
TCID50=病變率大于50%組稀釋度的對(duì)數(shù)+距離比×稀釋系數(shù)的對(duì)數(shù)
距離比=(大于50%組的病變率-50%的病變率)/(大于50%組的病變率-小于50%組的病變率)
其中“病變率大于50%組”是指病變率超過(guò)50%的最低組;“病變率小于50%組”是指病變率小于50%的最高組。
協(xié)議書(shū)附圖主要是對(duì)陜西省鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)域界線與1∶50 000制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合,并對(duì)界線兩側(cè)核實(shí)修正后的重要地物、地貌及主要地名等信息進(jìn)行修改,利用附圖模板通過(guò)制圖編輯而成。
2.1.3 藥物抗病毒實(shí)驗(yàn)(CPE法) 待細(xì)胞長(zhǎng)成單層后棄生長(zhǎng)液,用維持液分別將樣品CII-3以2倍稀釋至 5個(gè)系列濃度(100 μg/mL、50 μg/mL、25 μg/mL、12.5 μg/mL 和 6.25 μg/mL),陽(yáng)性對(duì)照藥ACV稀釋至5個(gè)系列濃度(2.5 μg/mL、1.25 μg/mL、0.625 μg/mL、0.3125 μg/mL和0.156 μg/mL)。分別將上述系列濃度藥液各100 μL與病毒稀釋液(100TCID50)等體積混合后直接加到板內(nèi),每個(gè)濃度設(shè)4個(gè)復(fù)孔,設(shè)病毒對(duì)照組、正常細(xì)胞對(duì)照組及陽(yáng)性對(duì)照組。置于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)72~96 h,當(dāng)病毒對(duì)照組的細(xì)胞病變達(dá)到“++++”,細(xì)胞對(duì)照組正常時(shí),CPE觀察系列濃度藥液對(duì)HSV-2感染細(xì)胞的綜合作用〔8-9〕。
CPE的記錄方法為:無(wú)細(xì)胞病變?yōu)椤?”;1%~25%細(xì)胞出現(xiàn)病變?yōu)椤?”;26%~50%細(xì)胞病變?yōu)椤?+”;51%~75%細(xì)胞病變?yōu)椤?++”;76%~100%的細(xì)胞病變?yōu)椤?+++”。判斷結(jié)果,并計(jì)算藥物的IC50(半數(shù)抑制濃度,50%Inhibitory concentration)和TI(治療指數(shù),Therapeatic index)。
2.2 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)GH小鼠的治療作用取體重為18~22 g健康昆明種雌性小鼠72只,隨機(jī)分為6組,每組12只,分別為正常對(duì)照組,模型對(duì)照組,陽(yáng)性藥ACV對(duì)照組,CII-3高、中、低劑量組。用微量移液器吸取50 μL HSV-2病毒原液于小鼠陰道內(nèi),用3 mm×3 mm×3 mm大小的明膠海綿塞住小鼠陰道口,1次/d,連續(xù)7 d。肉眼可見(jiàn)紅腫、皰疹、破損、糜爛及分泌物增多等癥狀時(shí)視為造模成功。造模成功后,開(kāi)始分別灌胃給藥治療,1次/d,連續(xù)給藥10 d。CII-3的低、中、高劑量分別為50 mg/kg、100 mg/kg、200 mg/kg。ACV為100 mg/kg,給藥容量為0.02 L/kg·d,模型對(duì)照組和正常對(duì)照組給予0.5 mL等量的生理鹽水。在給藥治療10 d后,各組小鼠眼球取血于塑料試管內(nèi),于冰浴中放置1~2 h后,以4℃、4000 r/min,離心10 min,取上清于Eppendorf離心管內(nèi),-20℃保存待檢。分別用ELI?SA試劑盒檢測(cè)小鼠血清中TNF-α、IFN-γ、IL-2的水平變化。各組小鼠眼球取血后,處死小鼠,取小鼠的胸腺和脾臟,用電子天平精密稱其重量,并按如下公式計(jì)算臟器指數(shù)〔10-11〕。
臟器指數(shù)=相應(yīng)臟器重量(mg)/小鼠體重(g)
3.1 美洲大蠊提取物CII-3的細(xì)胞毒性測(cè)定 經(jīng)MTT法所測(cè)得的系列濃度藥液的細(xì)胞存活率(%)結(jié)果顯示:隨著藥物濃度的增大,美洲大蠊提取物CII-3的細(xì)胞毒性增大。當(dāng)濃度為250 μg/mL、500 μg/mL、1000 μg/mL時(shí),可見(jiàn)明顯的細(xì)胞毒性,表現(xiàn)為細(xì)胞變圓、縮小和溶解破碎的細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變。CII-3的 TC50值為190.55 μg/mL,TC0為100 μg/mL;陽(yáng)性對(duì)照藥ACV對(duì)正常Vero細(xì)胞的細(xì)胞毒性很小,其 TC50和 TC0值均大于 100 μg/mL;溶劑對(duì)照組(0.5%DMSO)沒(méi)有細(xì)胞毒性,Vero細(xì)胞形態(tài)與正常細(xì)胞對(duì)照組無(wú)明顯差別。見(jiàn)表1。
表1 美洲大蠊提取物CⅡ-3對(duì)Vero細(xì)胞的細(xì)胞毒性(±s,n=3)
表1 美洲大蠊提取物CⅡ-3對(duì)Vero細(xì)胞的細(xì)胞毒性(±s,n=3)
注:①ACV的濃度為100 μg/mL;②與正常細(xì)胞對(duì)照組比較*P<0.05,▲P>0.05。
CII-3 ACV 0.5%DMSO細(xì)胞對(duì)照20.7±0.8*99.4±3.00▲100.8±2.05▲100.0±0.0017.9±1.51*26.2±2.09*94.2±9.42112.0±9.12*115.0±4.58*
3.2 病毒滴度測(cè)定 CPE觀察結(jié)果所示,HSV-2的TCID50為 10-4.52,即接種滴度為 10-4.52的 HSV-2 病毒液每孔100 μL,可導(dǎo)致50%的培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞病變,實(shí)驗(yàn)用的病毒滴度為100 TCID50。見(jiàn)表2。
3.3 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)病毒所致CPE的作用 美洲大蠊提取物CII-3有抗HSV-2活性,從最低稀釋濃度藥液至最高稀釋濃度藥液,其細(xì)胞病變程度逐漸減輕。陽(yáng)性對(duì)照藥ACV表現(xiàn)出很好的抗HSV-2活性,當(dāng)ACV在0.625 μg/mL時(shí)仍能較好的抑制病毒所致病變。見(jiàn)表3。
表2 HSV-2的病毒滴度測(cè)定
美洲大蠊提取物CII-3的IC50值為28.71 μg/mL;ACV能顯著抑制HSV-2,其IC50值小于0.31 μg/mL。以TC50/IC50計(jì)算TI結(jié)果,美洲大蠊提取物CII-3和ACV對(duì)HSV-2的TI值分別為6.64 μg/mL和大于322.58 μg/mL。見(jiàn)表4。
表3 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)HSV-2所致細(xì)胞病變的作用
表4 美洲大蠊提取物CII-3抗HSV-2活性結(jié)果
3.4 GH小鼠血清中TNF-α、IFN-γ、IL-2的水平變化
3.4.1 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)TNF-α的影響給藥組的TNF-α水平與正常組和模型組比較均有所升高;ACV組,CII-3高、中劑量組與正常組和模型組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),說(shuō)明CII-3能使小鼠血清中TNF-α的含量增加;CII-3高、中劑量組與ACV組比較差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表5。
表5 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)TNF-α的影響(± s,n=12)
表5 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)TNF-α的影響(± s,n=12)
注:與正常組比較*P<0.05,與模型組比較▲P<0.05,與ACV組比較★P<0.05。
89.09±22.71★86.63±10.90★138.73±28.06*▲125.84±21.48*▲133.59±21.57*▲108.73±25.23★正常組模型組ACV組CII-3(高)CII-3(中)CII-3(低)— —10020010050
3.4.2 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)IFN-γ的影響 與正常組比較,感染病毒后模型組小鼠血清中IFN-γ的水平升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);ACV組、CII-3組與正常組比較IFN-γ的水平亦顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),說(shuō)明CII-3能使小鼠血清中IFN-γ的含量增加;CII-3中劑量組與ACV組比較,差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表6。3.4.3 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)IL-2的影響 與正常組比較,感染病毒后模型組小鼠血清中IL-2的水平降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);CII-3中劑量組與正常組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),說(shuō)明CII-3中劑量組能夠增加小鼠血清中IL-2的水平。模型組、CII-3低劑量組與ACV組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表7。
表6 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)IFN-γ的影響(± s,n=12)
表6 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)IFN-γ的影響(± s,n=12)
注:與正常組比較*P<0.05,與模型組比較▲P<0.05,與ACV組比較★P<0.05。
44.31±11.07▲★99.91±19.62*★127.49±34.69*▲81.45±27.39*★109.16±37.17*81.40±21.90*★正常組模型組ACV組CII-3(高)CII-3(中)CII-3(低)— —10020010050
表7 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)IL-2的影響(± s,n=12)
表7 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)IL-2的影響(± s,n=12)
注:與正常組比*P<0.05,與模型組比較▲P<0.05,與ACV組比較★P<0.05。
33.37±4.82▲23.64±1.58*★36.82±2.39▲38.30±3.72▲41.6±8.59*▲27.87±1.42*★正常組模型組ACV組CII-3(高)CII-3(中)CII-3(低)— —10020010050
3.5 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)GH小鼠免疫器官指數(shù)的影響 感染病毒后模型組小鼠的胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)與正常組和ACV組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);CII-3高、中、低劑量組的胸腺指數(shù)與模型組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);CII-3各劑量組的脾臟指數(shù)與模型組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),CII-3高劑量組與正常組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);說(shuō)明CII-3能夠增加小鼠的臟器指數(shù)。見(jiàn)表8。
表8 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)小鼠胸脾指數(shù)的影響(±s,n=12)
表8 美洲大蠊提取物CII-3對(duì)小鼠胸脾指數(shù)的影響(±s,n=12)
注:與正常組比較*P<0.05,與模型組比較▲P<0.05,與ACV組比較★P<0.05。
2.91±0.63▲1.83±0.11*★3.44±0.99▲4.06±1.28*▲3.54±1.04▲3.45±0.63▲正常組模型組ACV組CII-3(高)CII-3(中)CII-3(低)— —100200100503.09±0.80▲2.11±0.56*★3.17±0.69▲3.51±1.03▲3.37±0.63▲2.70±1.44
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,美洲大蠊提取物CII-3隨著給藥濃度的增大,對(duì)正常Vero細(xì)胞的毒性逐漸增強(qiáng),CII-3 的 TC50值 為 190.55 μg/mL。CII-3 有 抑 制HSV-2致細(xì)胞病變的作用,其IC50值為28.71 μg/mL,TI值為6.64 μg/mL。ACV對(duì)正常Vero細(xì)胞的細(xì)胞毒性很小,其TC50值>100 μg/mL。ACV具有很好的抗HSV-2活性,其IC50值< 0.31 μg/mL,TI值大于322.58 μg/mL。美洲大蠊提取物CII-3有一定的細(xì)胞毒性,與低毒的ACV比較,TI值相距甚遠(yuǎn)。有文獻(xiàn)報(bào)道,在細(xì)胞培養(yǎng)中用濃度為0.5%的DMSO溶解藥物〔12〕,對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響,而本次實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。病毒感染人體后,可引起免疫反應(yīng),機(jī)體在抗HSV-2感染中主要依賴于細(xì)胞免疫反應(yīng)。Th1是CD4+T細(xì)胞中的一類亞群,主要分泌TNF-α、IFN-γ和IL-2等細(xì)胞因子,從而介導(dǎo)細(xì)胞免疫〔13〕。TNF-α在體內(nèi)具有廣泛的生物學(xué)活性,它是免疫應(yīng)答中的一種中間介質(zhì),有著抗病毒作用。IFN-γ能激活T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞活性及增加它們對(duì)病毒感染細(xì)胞的殺傷力。IL-2是一種比較重要的淋巴因子,其主要生物學(xué)活性是促進(jìn)T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞的增殖以及促進(jìn)B細(xì)胞分化和增殖,并促進(jìn)抗體的生成〔14-15〕。胸腺和脾臟是機(jī)體的免疫器官,其中胸腺是首要的中樞免疫器官,脾臟是最大的外周免疫器官,它們?cè)诿庖呦到y(tǒng)中均發(fā)揮著重要作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,美洲大蠊提取物CII-3能夠提高小鼠血清中TNF-α、IFN-γ、IL-2的水平,還能使小鼠的免疫器官重量增加。上述研究結(jié)果表明,美洲大蠊提取物CII-3有抗HSV-2作用,分析其可能是通過(guò)提高機(jī)體免疫功能而發(fā)揮抗病毒作用,具有良好的應(yīng)用前景。
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