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    辣蓼黃酮對脂多糖誘導(dǎo)下RAW264.7細(xì)胞活性氧及炎性因子分泌的影響

    2017-10-11 08:20:32羅文涓陶俊宇韋英益胡庭俊
    動物醫(yī)學(xué)進(jìn)展 2017年8期
    關(guān)鍵詞:調(diào)節(jié)作用抗炎空白對照

    羅文涓,陶俊宇,楊 劍,曾 蕓,韋英益,胡庭俊*

    (1.廣西大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,廣西南寧 530005;2.廣西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,廣西南寧 530021)

    研究論文

    辣蓼黃酮對脂多糖誘導(dǎo)下RAW264.7細(xì)胞活性氧及炎性因子分泌的影響

    羅文涓1,陶俊宇2△,楊 劍1,曾 蕓1,韋英益1,胡庭俊1*

    (1.廣西大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,廣西南寧 530005;2.廣西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,廣西南寧 530021)

    采用酶解-超聲偶聯(lián)法提取辣蓼全草中的總黃酮,并經(jīng)過萃取分離結(jié)合大孔樹脂純化富集獲得辣蓼乙酸乙酯部分黃酮(FEA)與辣蓼正丁醇部分黃酮(FNB),并通過MTT法測定藥物安全濃度。采用不同劑量的FEA與FNB作用于脂多糖(LPS)刺激所誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞炎癥體外模型,測定細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)及炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10水平。結(jié)果表明,F(xiàn)EA與FNB能明顯減少LPS誘導(dǎo)的ROS釋放量;不同濃度的FEA與FNB可以抑制LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞分泌NO水平的升高。FEA與FNB均能減少LPS刺激所誘導(dǎo)的促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8釋放,F(xiàn)EA能促進(jìn)抗炎因子IL-10的生成。說明一定濃度的FEA和FNB具有顯著的抗炎效果,且其抗炎作用的產(chǎn)生可能與抗氧化途徑有關(guān)。

    辣蓼黃酮;脂多糖;細(xì)胞;炎性因子

    辣蓼(PolygonumhydropiperLinn)是蓼科蓼屬一年生草本植物[1],其植物資源豐富,主要產(chǎn)于長江以南,包括廣東、廣西、湖南等省。中國古代許多醫(yī)書有相關(guān)的描述,《別錄》:“蓼葉,歸舌,除大小腸邪氣,利中益志?!薄侗静菔斑z》:“蓼葉,主痃癖,每日取一握煮服之;又霍亂轉(zhuǎn)筋,多取煮湯及熱捋腳;葉搗敷狐刺痣;亦主小兒頭瘡?!?其味辛,溫,具有祛風(fēng)利濕,散瘀止痛,解毒消腫,驅(qū)蟲止癢等功效?!度珖胁菟巺R編》中記載,辣蓼主要用于痢疾、腸胃炎、腹瀉、風(fēng)濕關(guān)節(jié)痛、腳氣、跌打腫痛、功能性子宮出血,外用于治療毒蛇咬傷、皮膚濕疹等。辣蓼主要含黃酮類,倍半萜類、蒽醌類、揮發(fā)油類、蓼酸等,具有抗微生物、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、殺蟲等生物活性[2]。研究表明,黃酮類化合物的生理活性較為廣泛,前期試驗用酶解-超聲偶聯(lián)法提取辣蓼全草中的總黃酮,并經(jīng)過萃取分離雜質(zhì),結(jié)合大孔樹脂純化富集獲得辣蓼乙酸乙酯部分黃酮(flavonoids of ethyl acetate fromPolygonumhydropiper,F(xiàn)EA)和辣蓼正丁醇部分黃酮(flavonoids of butanol fromPolygonumhydropiper,F(xiàn)NB),經(jīng)高效液相色譜法對兩者蘆丁、槲皮苷、槲皮素含量進(jìn)行測定,結(jié)果表明FEA與FNB中這3種指標(biāo)成分存在差異。有研究表明,蘆丁、槲皮苷、槲皮素都有一定體外抗炎效果,為了進(jìn)一步研究FEA與FNB的抗炎效果,本試驗選用不同劑量的FEA與FNB作用于脂多糖( lipopolysaccharide,LPS)刺激所誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞炎癥體外模型,了解其對炎癥反應(yīng)下活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)及炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10的調(diào)節(jié)作用。

    1 材料與方法

    1.1 材料

    1.1.1 主要儀器 EnSpire多功能熒光酶標(biāo)儀,PerkinElmer公司產(chǎn)品;制冰機,SANYO公司產(chǎn)品;微量離心機(TYPE1-14),SIGMA公司產(chǎn)品;超聲波清洗機(DTDN),寧波新芝生物科技有限公司產(chǎn)品;TS100倒置顯微鏡,Nikon公司產(chǎn)品。

    1.1.2 試劑和細(xì)胞 脂多糖(LPS),Sigma公司產(chǎn)品;相關(guān)炎癥因子用ELISA試劑盒測定,新博盛公司產(chǎn)品;ROS活性氧探針,北京普利萊公司產(chǎn)品;MTT,北京普利萊公司產(chǎn)品;RAW264.7細(xì)胞,購自XX微生物保存中心。

    1.1.3 FEA和FNB 辣蓼生藥購自南寧市山草堂,經(jīng)酶解-超聲偶聯(lián)法提取后濾液經(jīng)過石油醚、氯仿、乙酸乙酯及正丁醇萃取。收集乙酸乙酯部分與正丁醇部分,經(jīng)XDA-8大孔吸附樹脂分離純化,得辣蓼乙酸乙酯部分黃酮(FEA)與辣蓼正丁醇部分黃酮(FNB)。FEA為淡黃色粉末,F(xiàn)NB為棕黃色粉末。

    1.2 方法

    1.2.1 FEA與FNB安全濃度的測定 通過MTT法篩選出體外抗炎試驗安全劑量。取對數(shù)生長期狀態(tài)良好的RAW264.7細(xì)胞(2×105個/mL)鋪在96孔細(xì)胞板上,每孔100 μL,40 mL/L FBS的DMEM維持培養(yǎng)液培養(yǎng)過夜。用一定量DMSO和維持培養(yǎng)液稀釋FEA和FNB(DMSO終濃度小于5 mL/L),配成系列濃度的藥液(400、300、200、150、120、80、60 、40 、20 μg/mL),空白對照組加入100 μL維持培養(yǎng)液;藥物組分別加入由維持培養(yǎng)液稀釋的不同濃度的FEA或FNB 100 μL。培養(yǎng)20 h后每孔加入10 μL 的5 mg/mL MTT,繼續(xù)培養(yǎng)4 h。培養(yǎng)結(jié)束后,吸棄上清,加入100 μL DMSO,輕輕振蕩,避光反應(yīng)10 min后在酶標(biāo)儀上測定OD 490 nm的吸光值并記錄結(jié)果。

    1.2.2 ROS的測定 對數(shù)生長期狀態(tài)良好的RAW264.7細(xì)胞(2×105個/mL)鋪在96孔細(xì)胞板上,每孔100 μL,40 mL/L FBS的DMEM維持培養(yǎng)液培養(yǎng)過夜。棄去上清,空白組加入維持培養(yǎng)基,模型組加入含LPS終濃度為1 μg/mL的維持培養(yǎng)基,藥物處理組先加入含80、40、20 μg/mL的FNB或FEA的維持培養(yǎng)基與細(xì)胞孵育1 h之后棄去上清,再加入含LPS終濃度為1 μg/mL的維持培養(yǎng)基。LPS刺激12、24、48 h后分別棄上清,每孔加入200 μL 10 μmol/L DCFH-DA熒光探針,37℃,體積分?jǐn)?shù)為5% CO2孵育30 min,每10 min輕輕搖勻1次。孵育完畢后棄上清,PBS洗3次,于激光共聚焦顯微鏡以激發(fā)波長488 nm和發(fā)射波長525 nm觀察綠色熒光,用熒光酶標(biāo)儀讀取各組吸光值。

    1.2.3 NO的測定 LPS刺激12、24、48 h后取細(xì)胞上清液100 μL,加入等量的Griess試劑,振蕩混勻,室溫避光反應(yīng)10 min,酶聯(lián)免疫檢測儀檢測OD 550 nm值,根據(jù)NaNO2標(biāo)準(zhǔn)曲線計算RAW264.7細(xì)胞在LPS刺激12、24、48 h后NO的含量。

    1.2.4 炎癥因子的測定 參照“1.2.2”中的方法,LPS刺激24 h后取上清液,采用ELISA試劑盒測定,按說明書要求操作,在酶標(biāo)儀上檢測各孔OD 450 nm值。

    2 結(jié)果

    2.1 不同濃度的FEA與FNB對RAW264.7活性的影響

    由圖1可知,與空白組相比,F(xiàn)EA在400 μg/mL~ 40 μg/mL濃度范圍對RAW264.7細(xì)胞的活性無顯著影響,20 μg/mL的FEA能顯著增加RAW264.7細(xì)胞的活性;與空白組相比,F(xiàn)NB在濃度為400 μg/mL時極顯著的抑制了RAW264.7細(xì)胞的活性,300 μg/mL~60 μg/mL濃度范圍對RAW264.7細(xì)胞的活性無顯著影響,40 μg/mL的FNB能顯著增加RAW264.7細(xì)胞的活性,20 μg/mL的FNB能極顯著增加RAW264.7細(xì)胞的活性。

    “**”表示與空白對照組相比差異極顯著(P<0.01) “**” indicates extremely significant difference compared with negative control group (P<0.01)

    2.2 不同濃度的FEA與FNB對LPS刺激RAW264.7細(xì)胞所產(chǎn)生的ROS的調(diào)節(jié)作用

    由圖2和圖3可知,與空白組相比,在終濃度為1 μg/mL的LPS刺激12、24、48 h之后RAW264.7細(xì)胞的ROS含量極顯著升高。與LPS模型組相比,用80、40、20 μg/mL的FEA或FNB作用于RAW264.7細(xì)胞1 h,再用終濃度為1 μg/mL的LPS刺激,12、24、48 h后藥物組的ROS含量均極顯著的低于模型組。

    “**”表示與空白對照組相比差異極顯著(P<0.01);“##”表示與LPS組相比差異極顯著(P<0.01)

    “**” indicates extremely significant difference compared with negative control group (P<0.01);“##” indicates extremely significant difference compared with LPS group (P<0.01)

    圖2不同濃度的FEA對LPS刺激RAW264.7細(xì)胞所產(chǎn)生的ROS的調(diào)節(jié)作用

    Fig.2 Effect of FEA on LPS-induced ROS production in RAW 264.7 macrophages

    “**”表示與空白對照組相比差異極顯著(P<0.01);“##”表示與LPS組相比差異極顯著(P<0.01)

    “**” indicates extremely significant difference compared with negative control group (P<0.01);“##” indicates extremely significant difference compared with LPS group (P<0.01)

    圖3不同濃度的FNB對LPS刺激RAW264.7細(xì)胞所產(chǎn)生的ROS的調(diào)節(jié)作用

    Fig.3 Effect of FNB on LPS-induced ROS production in RAW 264.7 macrophages

    2.3 不同濃度的FEA與FNB對LPS刺激RAW264.7細(xì)胞所產(chǎn)生的NO的調(diào)節(jié)作用

    由圖4和圖5可知,與空白組相比,在終濃度為1 μg/mL的LPS刺激12、24、48 h之后RAW264.7細(xì)胞的NO釋放量極顯著升高。與LPS模型組相比,用80、40、20 μg/mL的FEA作用于RAW264.7細(xì)胞1 h,再用終濃度為1 μg/mL的LPS刺激,12、24、48 h后藥物組的NO量均極顯著的低于模型組。用80、40、20 μg/mL的FNB作用于RAW264.7細(xì)胞1 h,再用終濃度為1 μg/mL的LPS刺激,12 h后藥物處理組與模型組相比無顯著差異,24 h后藥物組的NO量均極顯著的低于模型組,48 h后,80 μg/mL和40 μg/mL濃度組的NO量均極顯著的低于模型組。

    2.4 不同濃度的FEA與FNB對LPS刺激RAW264.7細(xì)胞所產(chǎn)生的炎癥因子的調(diào)節(jié)作用

    由圖6可知,與空白組相比,在終濃度為1 μg/mL的LPS刺激下RAW264.7細(xì)胞的TNF-α分泌量顯著升高。用80 μg/mL和40 μg/mL FNB作用于RAW264.7細(xì)胞1 h,能極顯著降低LPS誘導(dǎo)的TNF-α分泌量升高;用80、40、20 μg/mL FEA作用于RAW264.7細(xì)胞1 h,均能極顯著降低LPS誘導(dǎo)的TNF-α分泌量升高。由圖7可知,與空白組相比,在終濃度為1 μg/mL的LPS刺激下RAW264.7細(xì)胞的IL-10升高,用80、40、20 μg/mL的FNB處理RAW264.7細(xì)胞1 h后再用LPS刺激,藥物組的IL-10含量與LPS組相比差異不顯著;用80、40、20 μg/mL的FEA處理RAW264.7細(xì)胞1 h后,處理組IL-10含量極顯著高于LPS組。與空白組相比,在終濃度為1 μg/mL的LPS刺激下RAW264.7細(xì)胞的IL-8顯著升高;用80 μg/mL FNB處理RAW264.7細(xì)胞1 h后能極顯著的降低IL-8的含量;用80、40、20 μg/mL的FEA處理RAW264.7細(xì)胞1 h后,處理組IL-8含量極顯著低于LPS組。與空白組相比,在終濃度為1 μg/mL的LPS刺激下RAW264.7細(xì)胞的IL-6顯著升高;用80、40、20 μg/mL的FNB或FEA處理RAW264.7細(xì)胞1 h后,處理組IL-6含量極顯著低于LPS組。與空白組相比,在終濃度為1 μg/mL的LPS刺激下RAW264.7細(xì)胞的IL-1β顯著升高;用80 μg/mL、40 μg/mL的FNB處理RAW264.7細(xì)胞1 h后,處理組IL-1β含量極顯著低于LPS組;80、40、20 μg/mL的FEA處理RAW264.7細(xì)胞1 h后,處理組IL-1β含量極顯著低于LPS組。

    “**”表示與空白對照組相比差異極顯著(P<0.01);“##”表示與LPS組相比差異極顯著(P<0.01)

    “**” indicates extremely significant difference compared with negative control group (P<0.01);“##” indicates extremely significant difference compared with LPS group (P<0.01)

    圖4不同濃度的FEA對LPS刺激RAW264.7細(xì)胞所產(chǎn)生的NO的調(diào)節(jié)作用

    Fig.4 Effect of FEA on LPS-induced NO production in RAW 264.7 macrophages

    “**”表示與空白對照組相比差異極顯著(P<0.01);“##”表示與LPS組相比差異極顯著(P<0.01)

    “**” indicates extremely significant difference compared with negative control group (P<0.01);“##” indicates extremely significant difference compared with LPS group (P<0.01)

    圖5不同濃度的FNB對LPS刺激RAW264.7細(xì)胞所產(chǎn)生的NO的調(diào)節(jié)作用

    Fig.5 Effect of FNB on LPS-induced NO production in RAW 264.7 macrophages

    3 討論

    黃酮對炎癥因子具有一定調(diào)節(jié)作用。本試驗研究了FEA與FNB對LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子水平的調(diào)節(jié)作用,結(jié)果顯示在FEA與FNB預(yù)處理1h后均能減少LPS刺激所誘導(dǎo)的促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8釋放,降低此類因子的釋放而有助于降低炎癥損傷,此外FEA預(yù)處理1 h后能促進(jìn)抗炎因子IL-10的生成,表明一定濃度的FEA和FNB具有顯著的抗炎效果。本試驗結(jié)果與Jin J H等[3]有關(guān)苦參黃酮的抗炎研究結(jié)果相似。黃酮類物質(zhì)具有ROS清除作用。有學(xué)者研究了異戊烯黃酮artelastind對LPS誘導(dǎo)下J774巨噬細(xì)胞ROS的調(diào)節(jié)作用,結(jié)果表明artelastind對氧自由基與活性氧ROS均有高效的清除作用[4]。芫花黃酮對LPS誘導(dǎo)的NO釋放的調(diào)節(jié)作用研究發(fā)現(xiàn),芫花黃酮能顯著抑制LPS誘導(dǎo)下RAW264.7細(xì)胞的NO釋放[5],類似作用在干漆黃酮上也有報道[6]。

    “**”表示與空白對照組相比差異極顯著(P<0.01);“##”表示與LPS組相比差異極顯著(P<0.01)

    “**” indicates extremely significant difference compared with negative control group (P<0.01);“##” indicates extremely significant difference compared with LPS group (P<0.01)

    圖6不同濃度的FEA與FNB對LPS刺激RAW264.7細(xì)胞產(chǎn)生的TNF-α調(diào)節(jié)作用

    Fig.6 Effect of FEA and FNB on LPS-induced TNF-αproduction in RAW 264.7 macrophages

    “**”表示與空白對照組相比差異極顯著(P<0.01);“##”表示與LPS組相比差異極顯著(P<0.01)

    “**” indicates extremely significant difference compared with negative control group (P<0.01);“##” indicates extremely significant difference compared with LPS group (P<0.01)

    圖7不同濃度的FEA與FNB對LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞炎癥因子的調(diào)節(jié)作用

    Fig.7 Effect of FEA and FNB on LPS-induced cytokine production in RAW 264.7 macrophages

    為進(jìn)一步探討FEA和FNB抗炎作用與抗氧化途徑之間的相關(guān)性,我們考察了FEA與FNB對LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞的ROS、NO的調(diào)節(jié)作用,結(jié)果表明在RAW264.7受到LPS刺激,ROS的釋放急劇增多,但經(jīng)FEA與FNB預(yù)處理1 h能明顯減少LPS誘導(dǎo)的ROS釋放量;不同濃度的FEA與FNB可以抑制LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞分泌NO水平的升高。曹志方[7]研究發(fā)現(xiàn)牛大力抗炎機理為其通過總黃酮增強機體抗氧化能力,抑制有害ROS的大量釋放發(fā)揮抗炎協(xié)同作用。結(jié)合本研究的FEA與FNB的抗炎作用結(jié)果發(fā)現(xiàn),筆者認(rèn)為FEA與FNB的抗炎作用可能通過抗氧化途徑發(fā)揮體外抗炎作用,具體表現(xiàn)為一定濃度的FEA與FNB通過顯著抑制LPS刺激所誘導(dǎo)的ROS及NO水平的升高,對LPS刺激所誘導(dǎo)的促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8釋放水平產(chǎn)生抑制作用,促進(jìn)抗炎因子IL-10的生成,從而發(fā)揮抗炎作用。而FEA與FNB的抗炎作用機制與抗氧化途徑之間的分子機制需從蛋白、基因表達(dá)、信號通路水平進(jìn)一步深入探討。

    當(dāng)然,許多學(xué)者研究證明黃酮對炎癥因子的調(diào)節(jié)作用也與其他多種信號通路有關(guān)。高良姜素對LPS誘導(dǎo)下的THP-1巨噬細(xì)胞中TNF-α、IL-1β、IL-6的釋放有抑制作用,進(jìn)一步研究表明該抑制作用是因為高良姜素抑制了TNF-α、IL-1β、IL-6的蛋白表達(dá),抑制了LPS誘導(dǎo)的NF-kB激活[8]。楊曉露等[9]研究發(fā)現(xiàn)甘草乙酸乙酯部位部分通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)中的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶信號通路抑制iNOS和COX-2基因和蛋白的表達(dá)而達(dá)到抗炎效果。筆者認(rèn)為,探討抗炎、抗氧化及相關(guān)信號通路三者間的相關(guān)性及分子機制研究將有助于抗炎藥物的開發(fā)與應(yīng)用。

    黃酮類化合物具有生物抗氧化性、清除自由基作用、免疫、抗炎、抗菌等功能。本研究結(jié)果表明FNB與FEA可通過對ROS、NO水平產(chǎn)生抑制作用,抑制LPS刺激所誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞分泌IL-10、IL-6、IL-8、IL-1β、TNF-α水平從而發(fā)揮抗炎作用,且抗炎作用的產(chǎn)生可能與抗氧化途徑有關(guān)。

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    Abstract:Total flavonoids in the whole plant ofPolygonumhydropiperumLinn.were extracted by enzymolysis-ultrasonic coupling method.The FEA and FNB parts of the flavonoids were obtained by extracting and separating,followed with macroporous resin purification and enrichment.The safe ranges of concentration of the two flavonoids to RAW264.7 cells were determined.The different doses of FEA or FNB were used to treat RAW264.7 cellsinvitroinduced by lipopolysaccharide (LPS).The values of intracellular reactive oxygen species (ROS),nitric oxide (NO) and the levels of TNF-α,IL-1β,IL-6,IL-8 and IL-10 were determined by ELISA method.The result showed that FEA and FNB could significantly reduce the amount of ROS induced by LPS.Different concentrations of FEA and FNB could inhibit the increase of NO secretion induced by LPS in RAW264.7 cells.Both FEA and FNB could reduce the release of proinflammatory factor TNF- alpha,IL-1 beta,IL-6 and IL-8 induced by LPS,and FEA could promote the production of anti-inflammatory factor IL-10.The results showed that the certain concentrations of FEA and FNB had significant anti-inflammatory effect,and the anti-inflammatory effect was related to the antioxidant pathway.

    Keywords:Polygonumflavonoids; lipopolysaccharide; cells; inflammatory factors

    EffectsofFlavonoidsfromPolygonumhydropiperonLevelsofReactiveOxygenSpeciesandInflammatoryFactorsinRAW264.7CellsInducedbyLipopolysaccharide

    LUO Wen-juan1,TAO Jun-yu2,YANG Jian1,ZENG Yun1,WEI Ying-yi1,HU Ting-jun1

    (1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,GuangxiUniversity,Nanning,Guangxi,530005,China; 2.SchoolofPreclinicalMedicine,GuangxiMedicalUniversity,Nanning,Guangxi,530021,China)

    S853.76

    A

    1007-5038(2017)08-0001-06

    2016-12-05

    國家自然科學(xué)基金項目(31560708); 2016年廣西研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育暨聯(lián)合培養(yǎng)基地示范建設(shè)項目-獸醫(yī)學(xué)研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地項目(20160976)

    羅文涓(1992-),女,四川瀘州人,碩士研究生,主要從事獸醫(yī)藥理與毒理學(xué)研究。

    △共同第一作者*

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