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Comparative study of regulation of TLR / TRAF signaling pathway of classicpriscriptions that deals with arthralgia syndrome based on releventtheory of priscription and syndrome

基于"方证相关"理论的治"痹"经方调控TLR/TRAF信号通路的比较研究



全 文 :基于“方证相关”理论的治“痹”经方调控
TLR/TRAF信号通路的比较研究
徐世军1,2,3,4,李磊3,4,张文生3,4,王永炎5
(1成都中医药大学 药学院,四川 成都 610075;2教育部中药材标准化重点实验室,四川 成都 611137;
3中药资源保护与利用北京市重点实验室,北京 100875;4北京师范大学 资源学院 中药资源与
资源药物研究所,北京 100875;5中国中医科学院,北京 100700)
[摘要] 目的:在方证相关理论指导下,比较乌头汤、桂枝芍药知母汤和白虎加桂枝汤调控佐剂性关节炎大鼠脾脏
TLR2,TRAF6,Faslg基因表达的差异。方法:建立佐剂性关节炎大鼠模型,采用实时荧光定量PCR技术,以18sRNA为内参基
因,用SYBRGreenI染料法检测脾脏TLR2,TRAF6,Faslg基因相对表达,2-ΔΔCT法进行进行计算和数据分析。结果:佐剂性关
节炎大鼠脾脏TLR2,TRAF6,Faslg基因均较空白组显著高表达,乌头汤、桂枝芍药知母汤和白虎加桂枝汤各剂量均能显著抑
制或降低模型TLR2,TRAF6,Faslg基因的异常高表达,临床等效剂量时降低的TLR2和Faslg基因表达作用由强到弱依次是乌
头汤>桂枝芍药知母汤>白虎加桂枝汤,但降低TRAF6作用强度趋势刚好与TLR2和Faslg基因相反。结论:乌头汤、桂枝芍
药知母汤和白虎加桂枝汤均对佐剂性关节炎大鼠脾脏异常高表达 TLR2,TRAF6,Faslg基因有下调作用,但强度存在差异,与
药效学和调节T细胞亚群趋势较为一致,提示对TLR2/TRAF6信号通路和凋亡受体Faslg基因下调可能是3个经方药效学及
对外周T细胞亚群的不同调节强度的原因之一。
[关键词] 乌头汤;桂枝芍药知母汤;白虎加桂枝汤;TLR/TRAF信号通路;Faslg
[收稿日期] 20090927
[基金项目] 国家中医药管理局中医科技进步工程专项(06
07ZQ12)
[通信作者] 徐世军,博士,主要从事中药效应的信号转导机制、
神经退行性疾病的中医防治及方证相关研究,Tel:(028)61800231,
Email:docxu@126com
  “方证相关”是中医辨证论治的核心,其基本属
性就是以方药的固有属性(性味、归经等)来调整机
体阴阳寒热之偏(证)的一个动态平衡过程。方剂
通过对病证相关生物网络的调控,在干预病证有关
生物分子组合及通路上发挥“多因微效”的“整体综
合调节”作用;证候疗效表征是在多靶点调节的微
小变动的基础上,系统“涌现”的结果[12]。现有中
医药的研究多采用疾病模型,但是疾病模型无法表
征“证候”的实质,从方证相关的角度看很难揭示不
同治则、不同治法、不同偏性方剂的科学内涵。是病
与方对应,还是证与方对应,缺少具有说服力的实验
数据。乌头汤、桂枝芍药知母汤和白虎加桂枝汤是
临床治疗类风湿性关节炎(rheumatoidarthritis,RA)
的3个寒热属性不同的经典代表方,3方均源于《金
匮要略》,乌头汤主“病历节不可屈伸,疼痛”,桂枝
芍药知母汤主“诸肢节疼痛,身体魁羸,脚肿如脱,
头眩短气,温温欲吐”,白虎加桂枝汤主痹症“身无
寒但热,骨节疼烦”,后世分别用于治疗寒痹、风寒
湿痹伴关节局部灼热者和热痹。已知RA是一种免
疫损伤引起的以T细胞紊乱为特征的全身性疾病,
可导致多系统的损伤,致残率很高[3]。为了比较3
个经方在同一疾病动物模型上“表征”的异同,课题
组前期采用佐剂性关节炎模型为载体进行了研究,
研究结果表明3个经方在抗炎、镇痛和对外周血 T
细胞亚群调节上存在差异,整体来说,乌头汤、桂枝
芍药知母汤抗炎作用明显,且乌头汤对弗氏完全佐
剂所致的免疫性炎症的拮抗作用优于桂枝芍药知母
汤,而白虎加桂枝汤仅对早期炎症有一定的拮抗效
应,乌头汤、桂枝芍药知母汤具有较好的镇痛作用,
而白虎加桂枝汤镇痛作用不明显。虽然3个经方都
有调节外周血 T细胞亚群紊乱的作用,但在提高
CD8+T细胞和降低CD4+/CD8+方面强度不同,作
用由强到弱依次为桂枝芍药知母汤>乌头汤>白虎
加桂枝汤[4]。为了进一步揭示这种差异性内涵,从
T淋巴细胞活化和T,B淋巴细胞数量平衡密切相关
的TLR/TRAF信号通路进行了研究。
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1 材料
11 动物
雄性SD大鼠,体重180~220g,SPF级,由四川
省医学科学院实验动物研究所提供,合格证号
SCXK(川)200416。
12 药物
乌头汤、桂枝芍药知母汤、白虎加桂枝汤组成及
用量均采用上海中医学院1982年版的《中医方剂与
临床手册》,乌头汤由麻黄、芍药、黄芪 、甘草、川乌
组成;桂枝芍药知母汤由桂枝、芍药、甘草、麻黄、生
姜、白术、知母、防风、附子组成;白虎加桂枝汤由知
母、甘草、石膏、粳米、桂枝组成。上述3方均加8倍
量水,乌头汤和桂枝芍药知母汤中的川乌与附子先
煎2h,口尝舌无发麻感时加入其他药材,文火煎30
min,取汁浓缩至100%标准煎液,4℃冰箱保存备
用;白虎加桂枝汤中石膏先煎1h,加入其他药材后
煎30min至米熟,取汁浓缩至100%标准煎液,4℃
冰箱保存备用,动物按照人日用量的等效剂量相应
倍数换算,灌胃给药;醋酸地塞米松注射液(西南药
业股份有限公司,批号66040099)。
13 试剂与仪器
弗氏完全佐剂(Sigma公司)。TaKaRarealtime
PCRcorekit,SYBR PremixExTaqTM(TaKaRa,日
本);3SSpinAgaroseGelDNAPurificationkit(申能
博彩科技有限公司);RNAisoReagent,RTReagents
(TaKaRa,日本)。ABI7300荧光定量 PCR仪;Ver
SaDoc凝胶成像系统(美国 BioRad公司);Thermo
Forma超低温冰箱;CARY50Probe紫外分光光度
计。
2 方法
21 RA动物的建模与动物分组
130只 SD大鼠按体重随机分为13组,即对照
组、模型组、醋酸地塞米松对照组(25mg·kg-1)、
帕夫林对照组(50mg·kg-1)、乌头汤高、中、低剂
量组(1596,798,399g·kg-1)、桂枝芍药知母汤
高、中、低剂量组(1931,966,483g·kg-1)、白虎
加桂枝汤高、中、低剂量组(3360,1680,840g·
kg-1),每组10只。除正常组外,各组大鼠均按造模
方法造模。鼠右后足跖皮内注射弗氏完全佐剂01
mL/只诱导关节炎[5]。
22 给药方法、足肿胀测定及标本制备
各给药组动物 ig相应的药液10mL·kg-1,正
常组和模型组ig5mg·kg-1的生理盐水,地塞米松
组ip10mL·kg-1醋酸地塞米松注射液,造模当日
开始给药,每天1次,连续给药21d。末次给药后大
鼠禁食24h,股动脉放血处死,无菌条件下取大鼠脾
脏,锡箔纸编号包裹后液氮冻存备用。
23 目标基因RTrealtimePCR方法的建立
231 引物设计 根据GenBank中大鼠18SrRNA
以及Faslg,TLR2,TRAF6mRNA序列,使用DNAStar
软件的 MegAlign功能,分别找出各基因的保守区
域,并采用 PrimerPremier50软件在保守区域设计
用于realtimePCR的引物。上下游引物序列如表
1,引物均由大连宝生物工程有限公司合成。
表1 18SrRNA,Faslg,TLR2,TRAF6基因引物信息
引物名称 序列(5′3′)
产物长度
/bp
18SrRNA(V01270) F:GACTCAACACGGGAAACCTCA 121
R:CAGACAAATCGCTCCACCAA
TLR2(NM_013134) F:CTTACAGGACACTGGGGGAAAC 134
R:AAGTTCGTTGAGAGAGGTCAGC
Faslg(NM_012908) F:CAGAGCCACCAGCACCAT 125
R:CACCTCCATCACCACTACCA
TRAF6(NM_001107754)F:CAGGGATATGATGTGGAGT 150
R:TACCGTCAGGGAAAGAAT
232 总 RNA提取及 cDNA合成 总 RNA的提
取采用TaKaRaRNAisoReagent试剂盒,按产品说明
书进行,提取总RNA于-80℃保存备用。cDNA合
成:RNA样本经 DNaseI处理后,采用 TaKaRaRT
Reagents试剂盒,按产品说明书进行。
233 RTrealtimePCR方法的建立 Realtime
PCR条件优化:利用SYBRGreenI染料法,realtime
PCR均在 ABI7300realtimePCR仪上进行。采用
25μL的总反应体系,以得到最小的CT值、最大的荧
光值(ΔRn)和熔解曲线不产生非特异性峰为指标,
对 18SrRNA,Faslg,TLR2,TRAF6基因的 SYBR
GreenIrealtimePCR的退火温度、退火时间、引物
浓度以及荧光数据收集温度等条件进行优化,确定
各目标基因扩增的最佳条件,本研究所有 realtime
PCR反应均以此优化条件进行。标准品的制备及
标准曲线的建立:采用上述引物,对各基因分别进行
常规PCR扩增,PCR产物与 pMD18T载体连接并
转化至TOP10感受态细胞,筛选阳性克隆,提取质
粒作为标准品。对标准品进行10倍系列稀释,并采
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用上述优化的条件进行 realtimePCR反应,得到各
基因realtimePCR标准曲线。根据各基因realtime
PCR的扩增效率,确定计算方法。
234 样本中目标基因的 realtimePCR检测 各
试验组样本均提取总 RNA并转录为 cDNA,并采用
优化结果,对样本中进行 18SrRNA,Faslg,TLR2,
TRAF6基因的 mRNA表达水平进行 realtimePCR
检测。以18SrRNA为内参基因对结果进行标化,
比较模型组其他各组与之间 Faslg,TLR2,TRAF6基
因mRNA表达量变化情况。
3 结果
31 18SrRNA,Faslg,TLR2,TRAF6基因 RTreal
timePCR方法的建立
311 RTrealtimePCR条件的优化结果 各基因
的反应体系均为 25μL,即 SYBR PremixEx
TaqTM125μL,Primers02μL·L-1,模板 2μL,
ddH2O95μL。优化的RTrealtimePCR反应条件
分别为:18SrRNA扩增条件为95℃变性5min(95
℃ 15s,58℃ 30s),40个循环,72℃延伸5min,熔
点温度为58℃;TLR2扩增条件为95℃变性5min
(95℃ 15s,52℃ 30s),40个循环,72℃延伸 5
min,熔点温度为52℃;TRAF6扩增条件为95℃变
性5min(95℃ 15s,55℃ 30s),40个循环,72℃
延伸5min,熔点温度为55℃;Faslg扩增条件为95
℃变性5min(95℃15s,58℃30s),40个循环,72
℃延伸5min,熔点温度为58℃。
312 对照品的制备及标准曲线的建立 总RNA
经反转录合成 cDNA后,分别用各对引物进行 PCR
扩增和克隆,对所得阳性质粒进行 PCR鉴定,分别
得到 121bp(18SrRNA),125bp(Faslg),134bp
(TLR2),150bp(TRAF6)大小的片段,与预期结果
一致,见图1。
118SrRNA;2Faslg;3TRAF6;
4TLR2;M相对分子质量标准。
图1 目标基因标准品的PCR鉴定
  对阳性标准品进行10倍系列稀释,采用优化的
条件进行realtimePCR,以相对拷贝数的对数为横坐
标,以Ct值为纵坐标,分别得到各基因的标准曲线。
结果表明,各基因在较广的范围内均有很好的线性关
系,18SrRNA,Faslg,TLR2,TRAF6的标准曲线回归方
程分别为:Y=-329X+3442,Y=-333X+
4086,Y=-328X+3658,Y=-333X+3706;r均
为0999;线性范围依次为 1196~2831,1687~
3421,1603~3345,1509~3308。
313 熔解曲线分析 在 SYBRGreenIrealtime
PCR后进行熔解曲线分析,结果表明 18SrRNA,
Faslg,TLR2,TRAF6基因的熔解温度分别为 823,
839,803,849℃,其中,4个基因均只有1个特异
性峰。说明设计引物有很好的特异性,PCR反应条
件得到了较好的优化。
314 相对定量计算方法的确定 通过比较基因
标准曲线的斜率看出,内参基因18SrRNA和目的
基因 Faslg,TLR2,TRAF6的扩增效率分别为
10122%,997%,1018%,997%,均接近100%,
故可以采用2-ΔΔCT法进行进行计算和数据分析。
32 样本realtimePCR定量分析结果
与模型组相比(其表达量作为1),其他各组3
种基因 mRNA表达水平的倍数变化见图2。由图2
可以看出,模型组 TLR2,TRAF6,Faslg基因表达均
较空白组显著增高(分别为75,1634,1288倍),
提示佐剂性关节炎模型 TLR2/TRAF6/Faslg信号通
路处于高度活化状态;乌头汤、桂枝芍药知母汤和白
虎加桂枝汤各组 TLR2,TRAF6,Faslg基因表达均较
模型组显著降低,临床千克体重剂量等倍数条件下,
3个经方对 TLR2,TRAF6,Faslg基因异常高表达下
调强度存在差异。
图2 各组Faslg,TLR2,TRAF6基因mRNA相对表达结果
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4 讨论
T淋巴细胞及其亚群间的动态平衡在保证自身
免疫稳定中起着重要作用。研究表明,RA患者体
内长期存在着自身反应性炎性 T细胞,其不断产生
炎症因子和对组织细胞的直接杀伤,导致了免疫系
统对机体、主要是关节滑膜和软骨的病理免疫,引起
关节滑膜炎症、增生、纤维化和关节软骨的血管翳,
最终导致关节的功能丧失[6]。因此目前普遍认为
RA的病因是抗原提呈细胞和 CD4+T细胞相互作
用的结果[7]。已有研究资料表明 RA患者 CD4+
Th2细胞功能亢进,Thl细胞功能受抑,T细胞亚群
平衡紊乱与参与调节的细胞因子失控和 T细胞活
化过程中的信号传导异常密切相关[8]。此外,外周
血中高滴度的类风湿因子(RF)和多克隆性免疫球
蛋白表达为 RA的特征,提示 B细胞免疫功能处于
亢进状态,但B细胞的活化主要以 T细胞信号依赖
性,T细胞在胸腺依赖性 B细胞的活化中发挥着重
要的调节功能。研究表明,T细胞活化与 TLR2/
TRAF信号通路有关,该通路被激活能诱导 T细胞
共刺激分子 B71的表达[9],T细胞共刺激分子
B71的表达又是调控T细胞激活必不可少的信号,
TLR的活化不仅可以启动炎症性细胞因子、趋化因
子、组织破坏性酶和I型干扰素的产生,也可以通过
上调抗原提呈细胞的共刺激分子在适应性免疫系统
的活化和发展中扮演重要作用[10]。活化的 TLR能
诱导T细胞共刺激分子B71的表达,T细胞上共刺
激分子B71与其受体相互作用,可通过与下游细
胞内信号分子———肿瘤坏死因子受体相关因子
(TRAF)家族成员结合发挥细胞活化或凋亡等多种
效应功能,一方面通过活化转录因子NFκB或AP1
以促进细胞因子、趋化因子等基因转录;另一方面也
通过下游的TRAF分子经不同途径介导抗凋亡或凋
亡作用[1112]。CD95(Fasl)分子在参与诱导 T细胞
凋亡过程中起关键作用,决定着 T,B细胞在数量上
的平衡[1314],上述研究说明,TLR2/TRAF6/Faslg信
号通路与佐剂性关节炎炎性损伤及 T细胞亚群密
切关联。
本次研究结果表明佐剂性关节炎模型脾脏
TLR2,TRAF6,Faslg基因显著高表达,而乌头汤、桂
枝芍药知母汤和白虎加桂枝汤各剂量均可以显著抑
制/降低 TLR2,TRAF6,Faslg3个基因的异常高表
达,提示 TLR2/TRAF6/Faslg信号通路是 3个经方
抗炎及调节外周血 T细胞亚群作用途径之一。从
实验结果看,3个经方在人临床千克体重用量等倍
数条件下对3个异常高表达基因下调强度存在差
异,下调TLR2和 Faslg基因异常高表达趋势一致,
依次为乌头汤>桂枝芍药知母汤 >白虎加桂枝汤;
下调TRAF6基因高表达则相反,依次为白虎加桂枝
汤>桂枝芍药知母汤>乌头汤;3个经方抑制 TLR2
和Faslg基因异常高表达的结果与抗炎药效及外周
血T细胞亚群调节趋势基本一致,但TRAF6基因研
究结果则刚好相反。从3个经方组方来看,乌头汤
和桂枝芍药知母汤2方均含有川乌(附子)、麻黄、
芍药等,均具有温经祛寒,除湿止痛的功效,但桂枝
芍药知母汤中含有知母等滋阴清热之品,相对减弱
了温经散寒的强度;白虎加桂枝汤主要含知母、桂
枝、石膏等药,清热通络强,散寒通经作用更弱,从处
方寒热属性来看,温经散寒作用由强到弱依次为乌
头汤、桂枝芍药知母汤和白虎加桂枝汤。提示TLR2
和Faslg的实验研究结果与3个经方的寒热药性基
本一致。对TRAF6基因调节的作用与三方的寒热
药性强弱,考虑一是TRAF6基因是多条信号通路细
胞内转导的一环,其表达受其他信号通路的调节,二
是信号通路与神经内分泌免疫调控网络存在着多
重交互作用,这种差异可能与神经内分泌免疫调
控网络有关。
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ComparativestudyofregulationofTLR/TRAFsignalingpathwayofclassic
priscriptionsthatdealswitharthralgiasyndromebasedonrelevent
theoryofpriscriptionandsyndrome
XUShijun1,2,3,4,LILei3,4,ZHANGWensheng3,4,WANGYongyan5
(1PharmacySchoolofChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu610075,China;
2KeyLaboratoryofStandardizationinTraditionalChineseMedicinalMaterials,MinistryofEducation,Chengdu611137,China;
3KeyLaboratoryofResourcesProtectionandUtilizationofTraditionalChineseMedicine,Beijing100875,China;
4InstituteofNaturalMedcineChineseMedicineResources,ColegeofMedicineResources,BeijingNormalUniversity,
Beijing100875,China;5ChinaAcademyofTraditionalChineseMedicine,Beijing100700,China)
[Abstract] Objective:Basedonreleventtheoryofpriscriptionandsyndrome,tocomparethegeneexpressiondiferencesof
TLR2,TRAF6,andFaslgwithadjuvantarthritisinratspleenamongWutoudecoction,GuizhiShaoyaoZhimudecoctionandBaihu
GuizhidecoctionMethod:TheexperimentanimalmodelofadjuvantarthritisinratswasestablishedRelativeexpressionamountof
TLR2,TRAF6,andFaslginratsspleenwasdetectedbySYBRGreenIdyemethodsandimplementationoffluorescencequantitativePCR
technologywith18sRNAasaninternalgene2-ΔΔCTmethodwasusedforcomputinganddataanalysisResult:TLR2,TRAF6,and
FaslggeneinadjuvantarthritisratspleenwassignificantlyhigherthanthoseintheblankgroupThevariousdosesofWutoudecoction,
GuizhiShaoyaoZhimudecoctionandBaihuGuizhidecoctioncansignificantlyinhibitorreducetheabnormalyhighexpressionofTLR2,
TRAF6,andFaslggenesThegeneexpressionlevelcausedbythreedecoctionsmentionedabovewasfolowedbystrongtoweakasWutou
decoction,GuizhiShaoyaoZhimudecoctionandBaihuGuizhidecoctionwiththeclinicalequivalentdose,butthestrengthofthetrendto
reducetheroleofTRAF6isjusttheoppositewiththeTLR2andFaslggenesConclusion:Wutoudecoction,GuizhiShaoyaoZhimude
coctionandBaihuGuizhidecoctioncanreducetheabnormalyhighexpressionofTLR2,TRAF6andFaslginratspleenwithadjuvantar
thritis,butthediferencesofintensityexistandremainrelativelyconsistentwiththatofpharmacodynamicsandregulationtrendsofTcel
subsetsResultssuggestthatthesuppressionofTLR2/TRAF6signalpathwayandapoptosisFaslgreceptorgenemaybethereasonsthat
thepharmacodynamicsofthreedecoctionsonperipheralTcelsubsetsinregulatingintensitywasdiferent
[Keywords] Wutoudecoction;GuizhiShaoyaoZhimudecoction;BaihuGuizhidecoction;TLR/TRAFsignalpathway;Faslg
doi:10.4268/cjcmm20100819
[责任编辑 张宁宁]
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