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Vol.34,Issue 2
January,2009
第 34 卷第 2 期
2009 年 1 月
蒿甲醚、双氢青蒿素对小鼠硬皮病模型的影响
马 捷 1,陈丽华 1 ,廖 荣 2,徐树光 2,李 敏 1,徐东辉 1,李卫东 1*
(1. 北京大学 医学部 基础医学院 药理学系,北京 100083;
2.昆明制药集团股份有限公司 ,云南 昆明 650106)
[摘要] 目的:研究蒿甲醚及双氢青蒿素对小鼠硬皮病模型的影响。方法:随机将 60 只 Balb/c 小鼠分为正常组,模型组,
溶媒组,阳性药组(青霉胺 200 mg·kg-1),蒿甲醚低,高剂量组(5,20 mg·kg-1),双氢青蒿素低,高剂量组(5,25 mg·kg-1)。
以 0.1 mL 200 mg·L-1博莱霉素对小鼠进行皮下注射,持续 3 周,制备硬皮病模型。造模同时灌胃给予不同剂量药物 4 周。给
药完成后次日取皮肤和肺进行分析。观察 HE 染色后小鼠皮肤厚度和真皮纤维化程度,对皮肤羟脯氨酸含量,胶原含量进行
测定。结果:与模型组相比,各药高剂量组皮肤厚度,胶原含量显著减少,其他各治疗组小鼠皮肤硬化程度也得到一定的改
善。结论:蒿甲醚、双氢青蒿素对预防性治疗硬皮病小鼠有一定的疗效。
[关键词] 蒿甲醚;双氢青蒿素;硬皮病;小鼠模型;博莱霉素
17系统性硬皮病(systemic sclerosis,SSc)是一
种自身免疫性疾病,病因不明。发病时一般会进行
性地侵犯皮肤,导致内脏纤维化,显著改变微循环
系统并导致细胞及体液免疫异常。SSc 主要特征为
血管异化和胶原蛋白异常增生。本病病程长,极难
根治,由于病因不明,现仍无特效药。在作者前期
工作中已发现,双氢青蒿素具有明显地免疫抑制作
用,在防治实验性红班狼疮方面有一定作用,因此
提示,有必要对双氢青蒿素及同系物蒿甲醚在硬皮
病小鼠模型方面的影响进行探讨。
1 材料
1.1 动物 Balb/c 小鼠,购自北京大学医学部动物
中心(合格证号 SKXK(京)20060008),雌性,9
周龄,体重 17~20 g 。置于清洁级动物饲养室,
20~24 ℃,普通饲料和水喂养。
1.2 药物配制及主要试剂 蒿甲醚、双氢青蒿素
(纯度≥99%)(昆明制药集团股份有限公司)。将
蒿甲醚、双氢青蒿素各加入 1 mL 山梨醇甲酯,待
药物溶解后,加 2 mL 1%羧甲基纤维素钠水溶液,
于研钵中研磨,再加入 2 mL 水,并研磨均匀,用
于灌胃。每日即用即配。博莱霉素 15 mg/支 (日
本化药株式会社生产,批号 360410),用 PBS 配成
200 mg·L-1 的磷酸缓冲液。 青霉胺[上海医药(集
[收稿日期] 2008-05-14
[通信作者] *李卫东,Tel:13522524097,E-mail:level_sec7@sina.com
团)有限公司信谊制药总厂,批号,070303]。羟脯
氨酸测试盒和蛋白测试盒(南京建成生物工程研究
所,批号 20070905)。
1.3 仪器 医学彩色病理图像分析系统,细胞免疫
组化定量分析系统(上海申腾信息技术有限公司医
疗软件分公司)。
2 方法
2.1 硬皮病小鼠模型的建立
实验前,剃去小鼠背部中央区的被毛。正常组
小鼠背部皮下注射 0.1 mL PBS,其余各组则均皮下
注射 0.1 mL 200 mg·L-1 的博莱霉素,每天 1 次,注
射 21 d。造模同时进行药物或溶媒灌胃。
2.2 分组和给药
60 只小鼠按体重随机分为 8 组,分别为正常组
(PBS 对照组),模型组,溶媒组,阳性药组 (青霉
胺 200 mg·kg-1),蒿甲醚低、高剂量组(5,20
mg·kg-1),双氢青蒿素低、高剂量组(5,25 mg·kg-1)。
除模型组和溶媒组每组 6 只外,其余 6 组每组 8 只。
造模同时给各组小鼠进行灌胃(每 10 g 体重 0.2
mL),正常组、模型组给予等体积的蒸馏水,溶媒
组给等体积溶媒(溶媒配制:1 mL 山梨醇甲酯,2 mL
1%CMC-Na,2 mL 蒸馏水,研钵研匀),其余各给
药组按剂量给药。每日 1 次,连续给药 4 周。
2.3 组织学检测
末次给药后第 2 天,处死小鼠。眼眶取血,-80
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℃保存。取小鼠背部注射部位的皮肤,切成 2 块。
1 块固定于 4%多聚甲醛磷酸缓冲液,石蜡包埋,苏
木素-伊红(HE)染色,另一块速冻于液氮,随后
立刻放入-80 ℃冰箱备用,用以测定皮肤中胶原蛋
白的含量。摘取小鼠双肺,固定于 10%甲醛溶液,
石蜡包埋,HE 染色,观察肺的纤维化程度。摘取
小鼠胸腺,脾脏,称重。
2.3.1 皮肤与肺的病理学改变 按常规操作制作
皮肤和肺切片,并进行 HE 染色。观察皮肤和肺的
组织学改变。以彩色病理图像分析系统测定真皮厚
度,每张切片随机取 5 处,测量皮肤厚度,取其均
值。再求得各组皮肤厚度的均值和标准差,观察各
组间差异。
2.3.2 胶原含量分析 用光电比色法测定皮肤中
羟脯氨酸和蛋白的含量来推断胶原含量。从-80 ℃
冰箱中取出小鼠皮肤,解冻,剪成 6 mm×6 mm 大
小。剪碎后与 49 倍生理盐水研磨成 2%的组织匀
浆,3 000 r·min-1 ,离心 10 min,取上清分别测定
蛋白含量及羟脯氨酸含量,操作严格按说明书要求
执行。组织中羟脯氨酸含量(mg·g-1)=(A 测定管– A
空白管)/(A 标准管–A 空白管)×标准管浓度(2 mg·L-1)/蛋
白含量(g·L-1),求得每管羟脯氨酸含量(蛋白)。依上
法,每份组织匀浆分别取 3 管进行测定,求其均值
后,算出每管羟脯氨酸含量。小鼠皮肤组织中的胶
原含量=每管羟脯氨酸量× 100/13×稀释倍数
(100/13是从羟脯氨酸换算为胶原时的计算常数)。
2.3.3 脏器指数 取小鼠的脾脏,胸腺,称重,计
算脏器指数。
脏器指数(mg·g-1)=脏器质量/体重
2.4 统计方法
采用 SPSS 10.0 统计软件进行数据处理。实验
结果以 ±x s 表示,行单因素方差分析。P<0.05 表示
差异有统计学意义。
3 结果
3.1 皮肤病理学改变
模型组和溶媒组小鼠注射部位真皮层明显增
厚,胶原纤维显著增粗,数量增加,排列紧密。真
皮小血管周围有炎症细胞浸润,小血管壁显著增厚,
管腔变小,甚至闭塞。皮肤附属结构(毛囊,汗腺)
减少,脂肪层变薄甚至缺失。各给药组小鼠局部皮
肤略有增厚,其程度比正常组重,但比模型组轻,
胶原纤维排列较疏散,毛囊出现炎性细胞浸润减少。
给药组皮肤厚度与剂量有一定的关系,同一药物高
剂量组效果比低剂量组好。阳性药组则与正常组类
似。显示蒿甲醚和双氢青蒿素在预防性治疗博莱霉
素所致小鼠硬皮病上有一定的疗效(图 1)。
a. 正常组;b. 模型组;c.溶媒组;d. 阳性药组;e. 蒿甲醚低剂量组;f. 蒿甲醚高剂量组;g. 双氢青蒿素低剂量组;h. 双氢青蒿素高剂量组。
图1 各组小鼠的皮肤病理变化(HE,×100)
各组皮肤厚度比较见表 1。
模型组和溶媒组小鼠皮肤厚度比正常组显著
增加,P<0.001,表明小鼠硬皮病模型造模成功; 各
给药组与模型组比较,皮肤厚度较薄,其中,阳性
药组,蒿甲醚高剂量组,双氢青蒿素高剂量组与模
型组有显著差异,P<0.001; 而蒿甲醚低剂量组,双
氢青蒿素低剂量组的皮肤厚度比模型组薄,但比正
常组仍显著增厚 P<0.01; 正常组,阳性药组,蒿甲
醚/双氢青蒿素高剂量组这 4 组之间没有显著性差
异。模型组和溶媒组之间没有显著性差异。
3.2 皮肤胶原含量改变
模型组和溶媒组与正常组胶原蛋白的含量有
显著性差异 P<0.05,模型组和溶媒组含量显著增
高;各用药组胶原蛋白相较模型组含量要低,其中
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表 1 各组小鼠皮肤厚度和皮肤胶原含量比较( ±x s )
组别 剂量
/mg·kg-1
n
皮肤厚度
/μm
胶原含量
/mg·L-1
正常 - 8 17.00±2.41 746.96±208.76
模型 - 6 28.13±5.302) 1180.98±422.66 1)
溶媒 - 6 28.19±7.432) 1215.58±321.841)
青霉胺 200 8 18.01±3.864) 809.31±138.383)
蒿甲醚 5 8 23.60±3.94 920.06±217.99
20 8 16.28±2.454) 895.57±226.763)
双氢青蒿素 5 8 26.43±3.53 961.53±106.38
25 8 16.33±2.904) 905.97±190.81
注:与正常组比较 1)P<0.05,2)P<0.001;与模型组比较 3)P<0.05,
4)P<0.001。
阳性药组与蒿甲醚高剂量组与模型组胶原含量有
显著性差异 P<0.05,见表 1。
3.3 肺组织病理学改变
模型组小鼠肺泡间隔增厚,并伴有单核细胞浸
润,但增厚程度并不明显。各用药组肺组织切片肺
泡间隔较模型组变薄,程度同样不明显。
3.4 脏器指数
脾指数各组之间无明显差异。胸腺指数显示,
模型组比正常组要低。4 个给药组与模型组之间有
明显差异(P<0.05),而给药组与正常组之间无显著
性差异,显示药物可能具有一定的防胸腺萎缩作
用。见表 2。
表 2 各组小鼠脏器指数比较( ±x s )
组别 剂量
/mg·kg-1
n 脾指数
/mg·g-1
胸腺指数
/mg·g-1
正常 - 8 3.99±0.32 2.61±0.62
模型 – 6 4.15±0.43 2.14±0.37
溶媒 – 5 4.03±0.41 2.32±0.26
青霉胺 200 8 4.23±0.66 2.50±0.73
蒿甲醚 5 8 4.03±0.65 2.68±0.321)
20 8 4.28±0.51 2.68±0.311)
双氢青蒿素 5 8 4.14±0.30 2.81±0.391)
25 8 4.09±0.27 2.84±0.511)
注:与模型组比 1)P<0.05。
4 讨论
系统性硬皮病是一种自身免疫性疾病,主要表
现为皮肤,内脏和血管进行性纤维化或硬化,微循
环系统改变以及细胞、体液免疫异常。临床上,硬
皮病分为很多种,从仅侵犯少数组织的局部硬皮病
(如指(趾)硬皮病,肢端硬皮病)到扩散到全身,
严重侵犯多个内脏组织,使其纤维化而失去功能的
全身性硬皮病,甚至偶见病程发展极快,最终导致
多个器官功能衰竭的突发性硬皮病[1]。硬皮病的发
病率和死亡率与内脏纤维化程度和微循环系统变
化程度密切相关。
尽管现在硬皮病发病机制还不是很清楚,也没
有找到确切的病因,但以下 3 个方面在硬皮病发展
过程中起重要作用:胶原及大分子物质过度沉积于
皮肤和相应的内脏组织;动脉小血管损伤;细胞和
体液免疫的改变。现在,还不清楚究竟是以上哪个
因素在硬皮病发病过程中起主导作用。
治疗硬皮病的药物,也主要是围绕以上三方面
研发,现有药物可囊括为以下几类:血管活性药物,
抗纤维化药物,免疫抑制剂和对症治疗。而由于病
因不明,目前还没有一种绝对有效的治疗药物出
现。
本实验所选用的阳性药物为青霉胺。自 20 世
纪 60 年代起,青霉胺就一直作为治疗硬皮病的主
要药物。它的药理作用主要体现在抗纤维化,阻止
胶原合成上,但对骨髓、肾脏、神经的毒性限制了
它的应用。就本实验而言,选择抗纤维化药物作为
阳性对照药比较合理,因为 Balb/c 小鼠硬皮病模型
的主要特征是皮肤及肺的纤维化。
双氢青蒿素( dihydroarteannuin )、蒿甲醚
(artemether)是青蒿素类的衍生物,除了在抗疟方
面有显著疗效,还有其他药理作用。孙秀珍等[3]通
过给小鼠注射不同剂量的双氢青蒿素,发现其可以
明显抑制小鼠的体液免疫和细胞免疫。本实验室的
董妍君等[4-5] 也针对双氢青蒿素对狼疮肾炎的作用
进行了一系列相关研究,发现其能增加狼疮性
BXSB 小鼠 T 淋巴细胞的数量,同时抑制 B 淋巴细
胞增殖,起到双向调节免疫的作用。且能显著抑制
BXSB 小鼠血清中抗 ds-DNA 抗体以及 TNF-α水
平,减少自身抗体,缓解炎症,以此达到治疗红斑
狼疮的目的[6]。
蒿甲醚则具有抗纤维化作用,对预防性治疗和
对已患矽肺的患者治疗均有效,其能显著降低肺
重、肺胶原含量和肺组织矽[7]。贺光照等[8]用青蒿
素霜剂局部治疗 50 例增生性瘢痕,治疗后瘢痕厚
度、硬度明显降低,皮肤色泽好转,总有效率达
88%。此外,也有报道指出蒿甲醚具有免疫调节作
用[9]。
比较蒿甲醚和双氢青蒿素,发现双氢青蒿素免
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疫调节方面的报道较多,其可以直接或间接抑制 B
淋巴细胞的活性,减少免疫球蛋白自身抗体的产
生,来治疗自身免疫性疾病,而蒿甲醚通过抑制纤
维细胞增殖,降低胶原合成,促胶原分解起到抗纤
维化作用。故本实验选取这 2 种药物,研究其对小
鼠硬皮病模型的影响。
博莱霉素(bleomycin,BLM)是治疗恶性肿瘤
的常用抗癌药物,其在治疗肿瘤时,主要副作用之
一是导致肺纤维化,对皮肤的副作用在于使皮肤纤
维化、角化并伴有色素沉积及脱发等。本实验中,
利用其副作用对 Balb/c 小鼠造模。实验结果表明,
对 Balb/c 小鼠每日进行背部皮下注射 BLM 磷酸缓
冲液,持续 3 周,可以使小鼠背部注射区域皮肤显
著增厚;病理切片下可见胶原纤维增生明显,小血
管壁增厚,甚至闭塞,皮肤附属结构减少;皮肤胶
原含量明显增高,肺上可见肺泡间隔增厚,并伴有
单核细胞浸润,这表明小鼠硬皮病模型复制成功。
比较 2 种给药组,发现各高剂量组效果要优于
同组低剂量组。2 药相比,蒿甲醚的作用要优于双
氢青蒿素。这可能是因为蒿甲醚抗纤维化作用较
强,所以在降低皮肤厚度,皮肤胶原含量方面比双
氢青蒿素组效果优异。模型组与溶媒组之间没有显
著性差异。
总之,本实验研究结果表明,蒿甲醚和双氢青
蒿素可以有效的预防系统性硬皮病的发生。
[参考文献]
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Effects of artemether and dihydroarteannuin on mouse model of scleroderma
MA Jie1,CHEN Lihua1,LIAO Rong2,XU Shuguang2,LI Min1,XU Donghui1,LI Weidong1*,
(1.Department of Pharmacology,Science Health Center of Peking University ,Beijing 100083,China;
2.Kunming Pharmaceutical Co., Ltd.,Kunming 650106,China)
[Abstract] Objective:To study the effects of artemether and dihydroarteannuin on the mouse model of scleroderma.
Method: Sixty mice were randomly divided into 8 groups: PBS control group,model group,menstruum group (20% Tween-80,
0.4%CMC-Na),positive medicine group(penicillamine 200 mg·kg-1),low-dose artemether group (5 mg·kg-1),high-dose artemether
group(20 mg·kg-1),low-dose dihydroarteannuin group (5 mg·kg-1),high-dose dihydroarteannuin group (25 mg·kg-1). We have
established a mouse model for scleroderma in Balb/c mice by subcutaneous injections of bleomycin 0.1 mL per day (200 mg·L-1
BLM) for 3 weeks. Meanwhile,the administration lasted for 4 weeks. The back skin was removed in the next day after the final
administration. Treated skins and lungs were harvested and analyzed for histological sclerosis. The thickness of the skin and fibrosis
degree of derma were observed and made an analysis of the contents of collagen and hydroxyproline. Result: Compared with the
model groups,the high-dose groups markedly inhibited the thickness of derma (P<0.001),furthermore,the contents of collagen and
hydroxyproline in the skin were also significantly reduced (P<0.05). Other groups of mice showed improvement on scleroderma.
Conclusion: Our results suggest that administration of artemether or dihydroarteannuin may be an effective approach in preventing
systemic sclerosis.
[Key words] artemether; dihydroarteannuin; scleroderma; animal model; bleomycin
[责任编辑 古云侠]