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      雷公藤甲素對(duì)大鼠實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎組織中IL-4、IL-13表達(dá)的影響

      2015-03-07 06:23:30肖明明桑力軒
      實(shí)用藥物與臨床 2015年11期
      關(guān)鍵詞:甲素雷公藤結(jié)腸炎

      楊 立,肖明明,桑力軒,李 巖,邢 煜,王 巖,姚 遠(yuǎn)

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      雷公藤甲素對(duì)大鼠實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎組織中IL-4、IL-13表達(dá)的影響

      楊 立1*,肖明明1,桑力軒2,李 巖3,邢 煜1,王 巖1,姚 遠(yuǎn)1

      目的 探討雷公藤甲素對(duì)三硝基苯磺酸鈉(TNBS)誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸炎的療效,以及對(duì)炎性細(xì)胞因子IL-4、IL-13表達(dá)的影響。方法 成年SD大鼠18只,隨機(jī)分為正常對(duì)照組(C組)、TNBS模型組(D1組)、雷公藤甲素組(TP組)。觀察大鼠的一般情況,比較結(jié)腸組織炎癥程度。HE染色觀察大鼠結(jié)腸組織形態(tài)學(xué)變化。用反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)和Western blot(WB)法檢測(cè)大鼠結(jié)腸組織IL-4和IL-13的表達(dá)水平。結(jié)果 PCR和WB法檢測(cè)結(jié)果表明,C組結(jié)腸組織IL-4、IL-13的表達(dá)水平最高,D1組表達(dá)最低,TP組介于兩者之間。結(jié)論 雷公藤甲素能有效治療TNBS誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸炎,其作用機(jī)制可能與雷公藤甲素上調(diào)大鼠結(jié)腸黏膜抑炎因子IL-4、IL-13的表達(dá),抑制炎癥的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

      實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎;雷公藤甲素;IL-4;IL-13

      0 引言

      炎癥性腸病(Inflammatory bowel disease,IBD)是一種慢性非特異性炎性腸病,包括克羅恩病(CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(UC)。以往的研究表明,其發(fā)病機(jī)制可能與遺傳、感染、免疫異常等因素有關(guān)。其中免疫調(diào)節(jié)異常的作用日益引起人們的重視[1]。研究指出,IBD結(jié)腸黏膜聚集的淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和漿細(xì)胞等炎性細(xì)胞,可通過不同免疫途徑損傷結(jié)腸黏膜的上皮組織,進(jìn)而導(dǎo)致疾病發(fā)生。雷公藤甲素(Triptolide,TP)是從衛(wèi)矛科雷公藤屬植物根部分離出的二萜類化合物,鑒于其抗炎、免疫抑制等多種活性,臨床上多用于關(guān)節(jié)炎、腎炎、皮肌炎等炎癥性疾病的治療。但用于炎癥性腸病治療的文獻(xiàn)報(bào)道很少。本文采用三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)建立實(shí)驗(yàn)性大鼠結(jié)腸炎模型,檢測(cè)大鼠結(jié)腸組織白細(xì)胞介素(IL)-4、IL-13表達(dá)的變化,探討雷公藤甲素對(duì)大鼠實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎IL-4、IL-13的調(diào)節(jié)作用及在UC治療中的作用。

      1 材料與方法

      1.1 主要試劑和設(shè)備 雷公藤甲素,中國(guó)藥品生物檢定所產(chǎn)品。其他主要試劑和設(shè)備參看文獻(xiàn)[2-3]。

      1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象、造模及實(shí)驗(yàn)分組

      1.2.1 實(shí)驗(yàn)大鼠 8周左右SD雄性大鼠18只,SPF級(jí),購(gòu)于遼寧長(zhǎng)生生物技術(shù)有限公司。許可證號(hào):SCXK(遼)2010-0001。體重(200±20)g。所有大鼠實(shí)驗(yàn)前適應(yīng)環(huán)境1周。

      1.2.2 急性實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎動(dòng)物模型的建立 建立TNBS結(jié)腸炎模型[4]。18只大鼠隨機(jī)分為3組,每組6只。分別為正常對(duì)照組(C組)、TNBS模型組(D1組)、雷公藤甲素組(TP組)。

      造模前大鼠禁食24 h以排空大便,乙醚麻醉后進(jìn)行TNBS造模。將25 mg TNBS溶解于0.25 mL的50%乙醇后,用直徑2 mm的無菌聚乙烯管插入大腸內(nèi)約8 cm處灌腸,保持肛門高位30 s。待清醒后正常喂養(yǎng)。造模完成第2天開始灌胃治療。TP組:雷公藤甲素100 μg/(kg·d)與生理鹽水制成混懸液,腹腔注射。模型組給予0.9%生理鹽水灌胃,C組用50%乙醇溶液灌腸后,等體積(0.25 mL)生理鹽水灌胃。連續(xù)7 d。

      1.2.3 標(biāo)本采集及處理 實(shí)驗(yàn)期間每日觀察并記錄大鼠精神、活動(dòng)、毛發(fā)、糞便、體重。實(shí)驗(yàn)大鼠第8天水合氯醛腹腔內(nèi)注射麻醉后處死,觀察各組大鼠大腸的大體改變。用預(yù)冷生理鹽水將大腸洗凈,于結(jié)腸末端距離肛門1 cm處剪取0.5 cm結(jié)腸,用0.4%多聚甲醛浸泡、石蠟包埋、切片、HE染色做病理學(xué)分析。其余標(biāo)本于-70 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

      1.3 結(jié)腸組織大體和組織學(xué)評(píng)估 參照Hamamoto等標(biāo)準(zhǔn)[5]計(jì)算疾病活動(dòng)指數(shù)(Disease activity index,DAI)評(píng)分。結(jié)腸組織切片常規(guī)HE染色,參照Dieleman等[6]的方法,在光學(xué)顯微鏡下依據(jù)炎癥程度病變深度、隱窩破壞情況、病變范圍、進(jìn)行結(jié)腸炎病理學(xué)(組織學(xué)損傷)評(píng)分。

      1.4 組織IL-4、IL-13的RT-PCR檢測(cè) 結(jié)腸黏膜組織總RNA提取按天根公司試劑盒說明書進(jìn)行。將RNA樣本進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄得到對(duì)應(yīng)的cDNA,在PCR儀上進(jìn)行擴(kuò)增。用引物設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行引物設(shè)計(jì)。所有序列引物由生工生物工程(上海)有限公司合成。IL-4上游引物CCTTGCTGTCACCCTGTTCTG,引物長(zhǎng)度21 bp,退火溫度60.4 ℃,產(chǎn)物長(zhǎng)度181 bp;下游引物CTCGTTCTCCGTGGTGTTCCT,引物長(zhǎng)度21 bp,退火溫度61.4 ℃。IL-13上游引物長(zhǎng)度20 bp,退火溫度55.8 ℃,產(chǎn)物長(zhǎng)度194 bp;下游引物GATATAAACTGGGCTACTTCG,引物長(zhǎng)度21 bp,退火溫度51.9 ℃。β-actin上游引物GGAGATTACTGCCCTGGCTCCTAGC,引物長(zhǎng)度25 bp,退火溫度60.1 ℃,產(chǎn)物長(zhǎng)度155 bp;下游引物GGCCGGACTCATCGTACTCCTGCTT,引物長(zhǎng)度25 bp,退火溫度62 ℃。在PCR管中加入如下反應(yīng)體系:cDNA模板1 μL,上下游引物各1 μL,2×Taq PCR Master-mix 10 μL,用ddH2O補(bǔ)足至20 μL。根據(jù)設(shè)計(jì)PCR反應(yīng)程序進(jìn)行擴(kuò)增,共30次循環(huán),然后4 ℃ 5 min終止反應(yīng)。PCR產(chǎn)物片段經(jīng)1.5%的瓊脂糖凝膠電泳。電泳后利用凝膠成像系統(tǒng)對(duì)得到的凝膠進(jìn)行拍照,分析目的條帶的灰度值。

      1.5 結(jié)腸組織IL-4、IL-13 Western blot免疫印跡檢測(cè) 主要操作參照試劑盒蛋白提取說明書進(jìn)行。提取結(jié)腸黏膜總蛋白,SDS-PAGE蛋白質(zhì)電泳,采用半干式電轉(zhuǎn),然后進(jìn)行Western雜交。一抗:IL-4、IL-13,1∶1 000;二抗:IgG-HRP,1∶5 000稀釋。內(nèi)參抗體Mouse antiβ-actin-HRP 1∶10 000稀釋。GEL-PRO凝膠成像系統(tǒng)成像,分析目的條帶的灰度值。

      2 結(jié)果

      2.1 一般情況及腸組織損傷大體形態(tài) D1組大鼠在TNBS灌腸后第2天出現(xiàn)精神萎靡、體毛凌亂、活動(dòng)減少,肛周可見稀便沾染甚至血便,體重逐漸減輕,TP組大鼠未見肉眼血便,體重逐漸增加,癥狀明顯輕于D1組。C組大鼠未見明顯異常。C組結(jié)腸大體正常,大腸腺體規(guī)則,可見大量胞質(zhì)富含黏液的杯狀細(xì)胞,黏膜固有層、黏膜下層未見炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。D1組腸組織可見腸壁壞死、變薄,腸黏膜可見潰瘍,炎癥程度較重,可見腸黏膜和黏膜下組織大量中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞及嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn),杯狀細(xì)胞胞質(zhì)黏液分泌減少,腸黏膜隱窩變形,隱窩膿腫形成,黏膜下組織充血、水腫,伴急性小血管炎癥、出血和纖維素樣壞死。與D1組相比,TP組可見不同程度的炎癥消散,表現(xiàn)為炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減少、隱窩變形恢復(fù)和杯狀細(xì)胞胞質(zhì)黏液增多,潰瘍縮小修復(fù)。

      2.2 結(jié)腸組織炎性因子IL-4、IL-13的RT-PCR檢測(cè) RT-PCR結(jié)果表明,與C組比較,D1組大鼠結(jié)腸組織IL-4、IL-13相對(duì)表達(dá)水平明顯下調(diào),相對(duì)表達(dá)量由低到高依次為D1組、TP組、C組(見圖1、圖2)。統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果顯示,D1組與TP組IL-4、IL-13的表達(dá)與正常組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01,P<0.05)。TP組與D1組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);D1組IL-13的表達(dá)與C組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),TP組與C組和D1組比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

      圖1 大鼠結(jié)腸組織IL-4、IL-13的表達(dá)(RT-PCR檢測(cè))

      圖2 大鼠結(jié)腸組織中IL-4、IL-13的光密度值比較(RT-PCR法)

      2.3 WB法檢測(cè)結(jié)腸組織炎性因子IL-4、IL-13的表達(dá) 采用Western blot法檢測(cè)各組大鼠結(jié)腸組織IL-4的表達(dá),以β-actin為內(nèi)參。C組大鼠結(jié)腸組織IL-4處于較高水平表達(dá)(IL-4/β-actin:0.72±0.06);D1組大鼠結(jié)腸組織IL-4表達(dá)明顯低于C組(IL-4/β-action:0.25±0.03,P<0.01);TP組(IL-4/β-action:0.45±0.04)IL-4表達(dá)低于C組,高于D1組(P<0.05)。和IL-4表達(dá)類似,大鼠結(jié)腸組織IL-13在C組中也處于較高水平表達(dá)(IL-13/β-actin:0.97±0.06);D1組IL-13表達(dá)明顯低于C組(IL-13/β-actin:0.41±0.03,P<0.01);TP組IL-13表達(dá)較C組明顯減少(IL-13/β-actin:0.71±0.06,P<0.05);TP組IL-13表達(dá)高于D1組,與D1組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見圖3、圖4。

      圖3 大鼠結(jié)腸組織IL-4、IL-13的表達(dá)(WB法)

      圖4 大鼠結(jié)腸組織中IL-4和IL-13的光密度值比較(WB法)

      3 討論

      UC是腸道炎性疾病,腸道局部炎性損傷是其重要的病理改變,以大量的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)腸壁和持續(xù)活化為主要特征。盡管其發(fā)病機(jī)制尚未明了,但在遺傳、免疫、感染、環(huán)境等多種致病因素中,免疫機(jī)制是一個(gè)重要方面。有文獻(xiàn)報(bào)道,T輔助細(xì)胞亞群多種炎性因子表達(dá)異常參與了UC的病理?yè)p傷過程,在黏膜免疫屏障中起重要的作用[7-8]。其中1型T輔助細(xì)胞(Th1)分泌的致炎因子可以調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞表面受體與功能,導(dǎo)致細(xì)胞損傷。2型T輔助細(xì)胞(Th2)分泌的抑炎因子可以抑制Th1細(xì)胞的增殖與功能,同時(shí)抑制腸道炎癥的發(fā)生。既往的研究指出,在炎癥性腸病動(dòng)物模型和患者的腸黏膜免疫反應(yīng)中,Th1細(xì)胞致炎因子表達(dá)明顯偏高[9-10],而Th2細(xì)胞抑炎因子表達(dá)很少或不表達(dá)[11-13]。在上述這些炎性因子中,IL-4和IL-13在炎性細(xì)胞浸潤(rùn)及腸道炎癥形成過程中起著重要作用。

      IL-4由Th2細(xì)胞產(chǎn)生,是促進(jìn)Th0細(xì)胞發(fā)育分化為Th2細(xì)胞的最主要因素,對(duì)淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞有免疫調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn),UC患者結(jié)腸黏膜IL-4表達(dá)明顯降低;體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)亦發(fā)現(xiàn),UC患者的IL-4分泌細(xì)胞數(shù)顯著降低,且隨著IL-4水平的降低,其抑制炎癥反應(yīng)的作用減弱,導(dǎo)致體內(nèi)自身的免疫平衡遭到破壞,從而促使疾病發(fā)展[14-17]。

      雷公藤甲素是雷公藤的主要有效成分之一,藥理和臨床試驗(yàn)表明,其具有免疫抑制、抗炎等生物活性。作為一種新型的免疫抑制劑,雷公藤甲素廣泛用于多種疾病的治療。研究表明,雷公藤甲素對(duì)小鼠淋巴細(xì)胞體外活化[18-19]和細(xì)胞免疫[20]均有抑制作用。對(duì)細(xì)胞因子IL-10缺陷小鼠腹腔注射雷公藤甲素,發(fā)現(xiàn)其能夠降低術(shù)后腸內(nèi)炎癥發(fā)生,減輕術(shù)后腸粘結(jié),顯著降低了IFN-α的表達(dá)。Wu等[21]研究了雷公藤甲素免疫抑制作用的分子機(jī)制,認(rèn)為雷公藤甲素可上調(diào)細(xì)胞中抑制蛋白的表達(dá)水平,導(dǎo)致胞內(nèi)IB增多,而抑制NF-κB活性[22]。雷公藤甲素治療TNBS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎IL-17、RORC表達(dá)顯著降低[23]。這是由于雷公藤甲素上調(diào)Foxp3,促進(jìn)Treg細(xì)胞形成,抑制Th17細(xì)胞引起的過度炎癥反應(yīng),進(jìn)而減輕腸道炎癥。Tam等[24]研究發(fā)現(xiàn),雷公藤甲素和雷帕霉素聯(lián)用可上調(diào)小鼠脾臟細(xì)胞中IL-4和IL-10的表達(dá),下調(diào)IL-12和IFN-γ的表達(dá),并能增加血清中IL-4的濃度。

      本研究發(fā)現(xiàn),D1組大鼠結(jié)腸組織中IL-4表達(dá)水平較C組顯著降低;TP組IL-4的表達(dá)明顯高于D1組。說明雷公藤甲素可上調(diào)抑炎細(xì)胞因子的分泌,提高IL-4表達(dá)活性。通過其明顯的抗炎作用阻抑由T細(xì)胞、單核細(xì)胞等分泌的炎性分子,降低免疫細(xì)胞對(duì)炎癥的反應(yīng)性,從而有利于消除炎癥、修復(fù)損傷。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其他中藥制劑對(duì)UC小鼠腸組織IL-4表達(dá)影響的研究結(jié)果一致[25-26]。

      IL-13是另一個(gè)與Th2細(xì)胞介導(dǎo)的腸黏膜炎癥密切相關(guān)的細(xì)胞因子。作為Th2介導(dǎo)的UC中關(guān)鍵性的效應(yīng)因子,IL-13與腸上皮細(xì)胞的緊密連接、細(xì)胞凋亡和修復(fù)密切相關(guān)[27]。Vainer等[28]研究發(fā)現(xiàn),隨著炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)程度的加強(qiáng),IL-13的濃度逐漸降低,提示UC病變黏膜中IL-13的降低程度與其炎癥程度呈平行關(guān)系。周宇等[29]亦發(fā)現(xiàn),重度UC患者較輕度UC患者,活動(dòng)期較之靜止期,血漿IL-13濃度均明顯降低。范震等[30]在中藥復(fù)方潰結(jié)靈對(duì)UC模型大鼠血清IL-13表達(dá)影響的研究中指出,與對(duì)照組比較,TNBS模型組血清IL-13表達(dá)降低(P<0.01);與TNBS模型組組比較,潰結(jié)靈組血清IL-13表達(dá)增高(P<0.05)。張濤等[31]研究了清腸栓對(duì)UC大鼠血清IL-1與IL-13的影響后指出,TNBS模型組血清IL-13含量低于正常組。而治療7 d后,隨著癥狀的改善,對(duì)照組及治療組血清IL-13水平均呈上升趨勢(shì),與TNBS模型組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這進(jìn)一步說明IL-13是具有抗炎作用的細(xì)胞因子,與組織損害程度呈負(fù)相關(guān)。有報(bào)道,中重度UC患者結(jié)腸組織IL-4和IL-13 mRNA的表達(dá)減少[15-17]。中重度UC患者血清中IL-4和IL-13的表達(dá)與對(duì)照組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在大鼠結(jié)腸炎組織中,IL-13在C組表達(dá)最高,D1組最低,而TP組中的表達(dá)介于兩者之間。IL-13與IL-4表達(dá)相似,可能是因?yàn)镮L-13與IL-4共用Ⅱ型受體,與IL-4在結(jié)構(gòu)和功能上的相似性,是因?yàn)槎咴诎被崴接胁糠滞葱缘木壒省?/p>

      綜上所述,抑炎性因子IL-4和IL-13與大鼠實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎的發(fā)病關(guān)系密切,雷公藤甲素可以增大這兩種抑炎因子的表達(dá),減輕和改善結(jié)腸炎癥狀。但表達(dá)調(diào)控的具體過程等尚有待進(jìn)一步研究。

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      Effects of triptolide on the expression of intestinal mucosa IL-4 and IL-13 in experimental colitis rats

      YANG Li1*,XIAO Ming-ming1,SANG Li-xuan2,LI Yan3,XING Yu1,WANG Yan1,YAO Yuan1

      (1.Department of Gastroenterology,People′s Hospital of Liaoning Province,Shenyang 110016,China;2.Department of Geriatrics,The First Affiliated Hospital of China Medical University,Shenyang 110001,China;3.Department of Gastroenterology,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

      Objective To evaluate the curative effect of triptolide on TNBS induced colitis and the expression of intestinal mucosa IL-4 and IL-13 in experimental colitis rats and to investigate the underlying mechanisms.Methods 18 adult Sprague-Dawley rats were randomized into three groups:normal control group (group C),model group (group D1),tripotlide treatment group (group TP).The general status of the rats was observed,and the histopathologic changes in the colon were examined.Reverse transcription-polymerase chain reaction (PCR) and Western blot (WB) techniques were used to detect the expression of IL-4 and IL-13.Results PCR and WB methods showed that the expression levels of IL-4 and IL-13 in group C were higher than those of group D1 and group TP(P<0.05),and the expression levels in group D1 were lover than those of group TP (P<0.05).Conclusion Triptolide could effectively improve the TNBS-induced colitis in rats by promoting the expression of IL-4 and IL-13 and inhibiting the development of inflammation.

      Experimental colitis;Triptolide;Interleukin-4;Interleukin-13

      2015-07-15

      1.遼寧省人民醫(yī)院消化內(nèi)一科,沈陽 110016;2.中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院老年消化科,沈陽 110001;3.中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院消化科,沈陽 110004

      遼寧省自然科學(xué)基金課題(201102106)

      10.14053/j.cnki.ppcr.201511004

      *通信作者

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