全 文 :收稿日期:2012-10-17
基金项目:三峡大学化学与生命科学学院科技开发预研基金
通信作者:陈剑锋(1979-),男,讲师,博士,主要研究方向为药理学.E-mail:chenjianfeng2003@yahoo.com.cn
三峡区域特色药材宜昌润楠正丁醇
提取物体外抗炎活性研究
张 秀1 付雪娇1 王桂萍1 程 凡1,2 陈剑锋1
(1.三峡大学 化学与生命科学学院 天然产物研究与利用湖北省重点实验室,湖北 宜昌 443002;2.北京林业
大学 生物科学与技术学院,北京 100083)
摘要:目的:探讨宜昌润楠正丁醇提取物(MCB)的体外抗炎活性.方法:利用细菌脂多糖(LPS)刺
激经佛波酯(PMA)诱导的人单核细胞THP-1建立体外炎症模型,MTT法检测样品的细胞毒性,
ELISA方法检测药物干预前后细胞上清液中IL-1β、IL-6、TNF-α和NO的分泌量,综合评价 MCB
对炎性细胞因子和介质的抑制作用.结果:MCB显著性地抑制了IL-6和TNF-α以及NO的产生,
并且其抑制作用具有时间和剂量依耐性,但对IL-1β没有明显的抑制效果.结论:本研究初步验证
了宜昌润楠的体外抗炎作用,为其民间应用提供了理论依据,也为进一步分离生物活性物质提供
了方向.
关键词:宜昌润楠; 体外抗炎活性; 人单核细胞THP-1
中图分类号:R285 文献标识码:A 文章编号:1672-948X(2013)03-0098-05
Anti-inflammatory Activity in Vitro of n-BuOH Extracts from Machilus Ichangensis
Zhang Xiu1 Fu Xuejiao1 Wang Guiping1 Cheng Fan1,2 Chen Jianfeng1
(1.Hubei Key Laboratory of Natural Products Research &Development,Colege of Chemistry &Life Sci-
ences,China Three Gorges Univ.,Yichang 443002,China;2.Colege of Biological Sciences &Biotechnolo-
gy,Beijing Forestry Univ.,Beijing 100083,China)
Abstract To evaluate the anti-inflammatory activity in vitro of n-BuOH extracts from Machilus ichangensis
(MCB).Inflammation model in vitro was established by stimulating human acute monocytic leukemia cel line
(THP-1)with lipopolysaccharide(LPS)after which were differentiated into macrophages by phorbol ester
(PMA);Cytotoxicity of MCB was determined by MTT assay;The anti-inflammatory potential of MCB was
evaluated by monitoring its effects on the modulation of cytokines and the mediators of inflammation,such as
interleukin 1β(IL-1β),interleukin 6(IL-6),tumor necrosis factor-α(TNF-α)and nitric oxide(NO)in cel
culture medium using ELISA methods.MCB showed great significant dose-and time-dependent inhibitory ac-
tivity on IL-6,TNF-αand NO synthesis,but slight effect on IL-1β,al of which are involved in the inflamma-
tory response.This study preliminary validate the anti-inflammatory activity in vitro of MCB and for its tradi-
tional applications provide the pharmacological basis.Therefore,this plant is a promising candidate for fur-
ther screening of its active compounds through activity-guided fractionation.
Keywords machilus ichangensis; anti-inflammatory activity in vivro; human monocytic cel line THP-1
宜 昌 润 楠 (Machilus ichangensis Rehd.et Wils.)是樟科润楠属常绿植物[1],主要产于湖北、四
第35卷 第3期
2013年6月
三峡大学学报(自然科学版)
J of China Three Gorges Univ.(Natural Sciences)
Vol.35No.3
Jun.2013
川、陕西南部和甘肃西部,资源十分丰富[2].宜昌润楠
在我国传统和民间医药典籍中有应用记载,茎、叶、皮
药用,治霍乱、吐泻不止、抽筋及足肿,在三峡区域民
间主要应用其治疗各种皮肤炎症、关节肿痛和风湿性
疾病,疗效显著,且无明显的毒副作用[3].目前国内外
尚未见到有关宜昌润楠化学成分和药理作用的报道,
临床使用经验提示宜昌润楠具有较好的抗炎效果,但
其抗炎药效的物质基础和作用机制尚未阐明.本试验
采用佛波酯(PMA)诱导人单核细胞 THP-1分化成
巨噬细胞,再利用细菌脂多糖(LPS)刺激产生白介素
1(IL-1β)、白介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF-α)和
一氧化氮(NO)等炎性细胞因子和炎性介质,构建炎
症细胞模型,观察宜昌润楠正丁醇提取物(MCB)对
上述炎性细胞因子和介质的影响,初步探索其抗炎活
性作用机制,为宜昌润楠的民间药用提供药理学依
据.
1 材料与仪器
1.1 细胞
THP-1细胞购自中国科学院上海生命科学研究
院细胞资源中心(编号:TCHu 57),按推荐的方法保
存、传代及培养.
1.2 药物与试剂
佛波酯PMA(CAS#16561-29-8)购自Promega
公司;脂多糖LPS(from Escherichia coli 0111:B4)购
自Sigma-Aldrich;人IL-1βELISA 检测试剂盒、人
IL-6ELISA检测试剂盒以及人TNF-αELISA检测
试剂盒购自达科为生物技术有限公司;人NO ELISA
检测试剂盒购自上海信然生物技术有限公司.
1.3 主要仪器
ELX800NB酶标仪(BioTek);倒置显微镜(O-
lympus CKX41);CO2 培养箱(Thermo 3111).
2 方法
2.1 润楠正丁醇提取物的制备
取宜昌润楠干燥枝叶1kg,常温下95%乙醇浸
提,减压浓缩得浸膏103g,浸膏依次用石油醚、乙酸
乙酯、正丁醇萃取,得到正丁醇部位32g.正丁醇部位
上大孔树脂后用80%乙醇洗脱,洗脱液浓缩干燥,得
润楠正丁醇提取物(MCB)18g.
2.2 MCB对THP-1细胞生长状况的影响
应用 MTT法测定 MCB对THP-1细胞的细胞
毒性.步骤如下:将处于对数生长期的人单核细胞
THP-1(2×105 个/mL)接种于24孔细胞培养板中(1
mL/孔),12h后加入终浓度为100nM的PMA,继续
培养48h,待细胞贴壁后分别添加:①正常细胞组:细
胞培养孔中仅加入相同体积的完全培养基;②阳性药
物组:于细胞培养孔中加入终质量浓度为50μg/mL
的丝裂霉素;③给药组:于细胞培养孔中加入终质量
浓度为50~1 600μg/mL的 MCB.每组6个复孔,药
物作用48h后OD490测定吸光度,根据公式:抑制率
(1-给药组OD490/正常组OD490)×100%计算抑制
率.
2.3 MCB对炎性细胞因子分泌的影响
2.3.1 固定药物浓度,观察作用不同时间的 MCB
对炎性细胞因子分泌的影响
将处于对数生长期的人单核细胞 THP-1(2×
105 个/mL)接种于24孔细胞培养板中(1mL/孔),12
h后加入终质量浓度为100nM的PMA,继续培养48
h,待细胞贴壁后分别添加:①正常组,细胞培养孔中
仅加入相同体积的完全培养基;②模型组,于细胞培
养孔中加入终质量浓度为1μg/mL LPS;③给药组,
于细胞培养孔中加入终质量浓度为1μg/mL LPS以
及800μg/mL的 MCB;37℃,5%CO2 下培养不同时
间后(2h、4h、8h、12h、24h等)收取细胞上清,ELISA
试剂盒分别检测IL-1β、IL-6、TNF-α和 NO的含量.
根据公式:抑制率=(1-给药组浓度/模型组浓度)×
100%测定抑制率.
2.3.2 固定药物作用时间,观察不同浓度的 MCB
对炎性细胞因子分泌的影响
将处于对数生长期的人单核细胞 THP-1(2×
105 个/mL)接种于24孔细胞培养板中(1mL/孔),12
h后加入终质量浓度为100nM的PMA,继续培养48
h,待细胞贴壁后分别添加:①正常组,细胞培养孔中
仅加入相同体积的完全培养基;②模型组,于细胞培
养孔中加入终质量浓度为1μg/mL LPS;③给药组,
于细胞培养孔中加入终质量浓度为1μg/mL LPS以
及不同质量浓度的 MCB(50~800μg/mL);37℃,5%
CO2 下培养相同时间后同时收取细胞上清,ELISA
试剂盒分别检测IL-1β、IL-6、TNF-α和 NO的含量,
计算 MCB对相应细胞因子的抑制率.抑制率=(1-
给药组浓度/模型组浓度)×100%测定抑制率.
2.4 数据处理
所有实验数据均以x±sD 表示,并应用Graph-
Pad Prism5.0软件进行图表绘制和统计分析.
99第35卷 第3期 张 秀,等 三峡区域特色药材宜昌润楠正丁醇提取物体外抗炎活性研究
3 结 果
3.1 MCB对THP-1细胞生长状况的影响
结果如图1所示,加入药物后培养48h,发现
1600μg/mL的 MCB明显抑制了细胞生长,与正常细
胞相比,有显著性差异,表明1 600μg/mL的 MCB对
THP-1细胞具有一定毒性.但50 ~800μg/mL的
MCB对THP-1细胞不表现毒性,与未加药的正常细
胞相比,反而促进了细胞生长,表明 MCB对THP-1
细胞的安全质量浓度应该在800μg/mL及以下.
**:P<0.01,***:P<0.001,与正常细胞组相比,显
著性抑制细胞生长;△:P<0.001,与正常细胞组相比,
显著性促进细胞生长.
图1 宜昌润楠正丁醇提取物(MCB)对
THP-1细胞生长状况的影响
3.2 MCB对IL-1β分泌的影响
3.2.1 加药后不同时间 MCB对IL-1β分泌的影响
加入800μg/mL的 MCB后,于37℃,5%CO2 下
培养2、4、8、12、24h后收取细胞上清.每个时间段设
3个复孔;ELISA试剂盒检测IL-1β的含量.结果如
图2所示,随着LPS刺激时间的延长,IL-1β的分泌
量逐渐增大,在12h时达到顶峰.在加入药物2h以
内,与模型组相比,800μg/mL的 MCB能极显著地抑
制IL-1β的分泌(P<0.001).但随着时间的增加,在
加药4h及以后 MCB均没有表现出抑制IL-1β分泌
的活性.
***:P<0.001.
图2 800μg/mL的 MCB作用不同时间(2~24h)
对IL-1β分泌的影响
3.2.2 不同质量浓度的 MCB对IL-1β分泌的影响
加入不同质量浓度的 MCB(50~800μg/mL),每
个浓度设3个复孔,继续培养2h后取细胞上清,
ELISA试剂盒检测IL-1β的含量.结果图3所示,随
着药物浓度的增大,MCB对 THP-1细胞分泌L-1β
的抑制率也随之增大,当MCB质量浓度达到800μg/
mL时,有最大抑制率,约为75%左右.
图3 不同质量浓度的 MCB对IL-1β分泌的抑制率
(作用时间:2h)
3.3 MCB对IL-6分泌的影响
3.3.1 加药后不同时间 MCB对IL-6分泌的影响
加入800μg/mL的 MCB后,于37℃,5%CO2 下
培养2、4、8、12、24h后收取细胞上清.每个时间段设
3个复孔;ELISA试剂盒检测IL-6的含量.结果如图
4所示,LPS刺激4h后,THP-1细胞开始分泌IL-6,
随着刺激时间的延长,IL-6的分泌量逐渐增大.与模
型组相比,加药组(800μg/mL的 MCB)的IL-6含量
在不同的时间段均明显下降,表明 MCB对LPS诱导
的IL-6有极显著的抑制作用(P<0.001).
***:P<0.001.
图4 800μg/mL的 MCB作用不同时间(2~24h)
对IL-6分泌的影响
3.3.2 不同质量浓度的 MCB对IL-6分泌的影响
加入不同浓度的 MCB(50~800μg/mL),每个浓
度设3个复孔,继续培养8h后取细胞上清,ELISA
试剂盒检测IL-6的含量.结果图5所示,可见随着药
物浓度的增大,MCB对THP-1细胞分泌L-6的抑制
率也随之增大,当 MCB质量浓度达到800μg/mL
时,有最大抑制率,约为98%左右.
3.4 MCB对TNF-α分泌的影响
3.4.1 加药后不同时间 MCB对TNF-α分泌的影响
加入800μg/mL的 MCB后,于37℃,5%CO2 下
培养2、4、8、12、24h后收取细胞上清.每个时间段设
001 三 峡 大 学 学 报(自 然 科 学 版) 2013年6月
图5 不同质量浓度的 MCB对IL-6分泌的抑制率
(作用时间:8h)
3个复孔;ELISA试剂盒检测TNF-α的含量.结果如
图6所示,LPS刺激 THP-1细胞后开始分泌 TNF-
α,随着刺激时间的延长,TNF-α的分泌量逐渐增大.
与模型组相比,加药组(800μg/mL的 MCB)的TNF-
α含量在不同的时间段均明显下降,表明 MCB对
LPS诱导的 TNF-α有极显著的抑制作用 (P<
0.001).
***:P<0.001.
图6 800μg/mL的 MCB作用不同时间(2~24h)
对TNF-α分泌的影响
3.4.2 不同质量浓度的 MCB对TNF-α分泌的影响
加入不同质量浓度的 MCB(50~800μg/mL),每
个浓度设3个复孔,继续培养4h后取细胞上清,
ELISA试剂盒检测TNF-α的含量.结果图7所示,可
见随着药物浓度的增大,MCB对 THP-1细胞分泌
TNF-α的抑制率也随之增大,当 MCB质量浓度达到
800μg/mL时,有最大抑制率,约为90%左右.
图7 不同质量浓度的 MCB对TNF-α分泌的抑制率
(作用时间:4h)
3.5 MCB对NO产生的影响
3.5.1 加药后不同时间 MCB对NO产生的影响
加入800μg/mL的 MCB后,于37℃,5%CO2 下
培养8、12、24、36、72h后收取细胞上清.每个时间段
设3个复孔;ELISA试剂盒检测NO的含量.结果如
图8所示,LPS刺激 THP-1细胞36h后开始产生
NO,随着刺激时间的延长,NO的含量逐渐增大.与
模型组相比,加药组(800μg/mL的 MCB)在药物作
用72h后能极显著地抑制NO的产生(P<0.001).
*:P<0.05.***:P<0.001.
图8 800μg/mL的 MCB作用不同时间(2~24h)
对NO分泌的影响
3.5.2 不同质量浓度的 MCB对NO产生的影响
加入不同质量浓度的 MCB(50~800μg/mL),每
个浓度设3个复孔,继续培养72h后取细胞上清,
ELISA试剂盒检测NO的含量.结果图9所示,可见
随着药物浓度的增大,MCB对THP-1细胞产生NO
的抑制率也随之增大,当MCB质量浓度达到800μg/
mL时,有最大抑制率,约为50%左右.
图9 不同质量浓度的 MCB对NO分泌的抑制率
(作用时间:72h)
4 讨 论
炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过
程,症状表现为局部的红肿热痛,病理检查可发现有
大量炎症细胞,如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组
织坏死,在这一过程中,一些细胞因子起到重要的促
进作用,如IL-1β、IL-6、和TNF-α以及NO等介质可
促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放,加重
炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞
因子的水平升高[4].当重度感染时,腹腔巨噬细胞受
101第35卷 第3期 张 秀,等 三峡区域特色药材宜昌润楠正丁醇提取物体外抗炎活性研究
到大量LPS刺激,产生大量的IL-1β、IL-6和TNF-α,
它们相互诱生,相互协同.由于这些细胞因子的过量
存在,进一步激活多形核白细胞和内皮细胞等效应细
胞,并释放氧自由基、蛋白酶等,加速花生四烯酸代
谢,释放血栓素A2、前列腺素、白三烯等炎症介质,形
成瀑布效应,导致过度炎症反应[5].目前己开始利用
细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病,例如利用IL-1β的
受体拮抗剂和抗TNF-α抗体治疗内毒素性休克、类
风湿关节炎等,收到了初步疗效[6-7].
宜昌润楠是三峡区域一种常见的民间药材,多用
来治疗关节肿痛和风湿类风湿性关节炎以及各种皮
肤瘙痒症.采集新鲜的枝叶捣碎后外敷患部或水煮液
口服,可有效缓解局部红肿热痛的症状,且极少发生
毒副作用或其它不良反应,深受当地老百姓的喜爱.
但目前国内外尚未见到有关宜昌润楠化学成分和药
理作用的报道,根据其临床使用经验和用药方式,推
测其可能具有较好的抗炎效果.本研究以宜昌润楠正
丁醇提取物为研究对象,初步探索其抗炎的物质基础
和作用机制,为宜昌润楠这一民间药物的应用奠定基
础.根据试验结果,发现其对细胞基本无毒性,高浓度
的正丁醇提取物甚至还可以促进细胞的生长,这可能
是其临床应用毒副作用极小的原因之一.另外,正丁
醇提取物虽然对IL-1β的抑制效果不明显,但对炎性
细胞因子IL-6和 TNF-α以及炎性介质 NO的产生
均具有极显著的抑制效果,随着剂量的增加,其抑制
效果也随之增大,可以初步确定抑制炎症反应过程中
IL-6、TNF-α和NO的产生是其发挥抗炎活性的原因
之一.但本研究对其抗炎活性的评价并不全面,诸如
对前列腺素、白三烯、血栓素A2、氧自由基释放等均
未评价,这也是需要进一步研究的地方.
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[责任编辑 周文凯]
201 三 峡 大 学 学 报(自 然 科 学 版) 2013年6月