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Protective effect of curcumine on oleic-induced acute lung injury in rats

姜黄素对大鼠油酸型急性肺损伤的保护作用



全 文 :depressedexpressionofEcadherinandincreasedsecretionoffibronectinandcolagenI(P<005)ComparedtoTGFβ1induced
group,ginsenosideRg1partlyabrogatedtheαSMAexpressionandEcadherindepressiontriggeredbyTGFβ1intubularepithelial
celsinadosedependentmanner(P<005)Meanhile,ginsenosideRg1blockedmorphologictransformationoftubularepithelial
celsanddecreasedlevelsofcolagenIandfibronectin(P<005)Conclusion:GinsenosideRg1couldinhibitTGFβ1inducedthe
tubularepithelialmyofibroblasttransdiferentiationanddecreasedlevelsofcolagenIandfibronectininNRK52E
[Keywords] ginsenosideRg1;tubularepithelialmyofibroblasttransdiferentiation;transforminggrowthfactorβ1;extracelar
matrix
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20070825
[基金项目] 江苏省高校自然科学基金重点项目(06KJA31024)
[通讯作者] 余书勤,Tel:(025)85891265,Email:yushuqin@
jlonlinecom
姜黄素对大鼠油酸型急性肺损伤的保护作用
朱瑞芳,周 敏,何建林,丁福云,余书勤,绪广林
(南京师范大学 生命科学学院 江苏省医药超分子材料及应用重点实验室
江苏省分子医学生物技术重点实验室,江苏 南京 210046)
[摘要] 目的:研究姜黄素对大鼠油酸型急性肺损伤(ALI)的保护作用,探讨其作用机制。方法:动物随机分
为空白组、模型组、姜黄素组(剂量分别为5,10,20mg·kg-1)、地塞米松组1mg·kg-1。制备大鼠油酸型ALI模
型,以动物肺功能测定仪测定动态肺顺应性(Cdyn)的变化,利用光镜观察肺部组织形态学变化,称重法计算肺指
数及湿/干比(W/D),紫外分光光度法检测肺组织微血管的渗透性和支气管肺泡灌洗液(BALF)中蛋白含量,酶联
免疫吸附法(ELISA)检测BALF中肿瘤坏死因子α(TNFα),白介素6(IL6)和白介素10(IL10)的含量。结果:姜
黄素可明显抑制Cdyn降低,改善大鼠肺功能,降低肺指数及湿/干重比,降低肺渗透性,降低BALF中蛋白及TNFα
(2504±216vs17253±1488,1222±1098,10869±339)ng·L-1,IL6(7636±8833vs20741±1555,
17213±2191,14292±432)ng·L-1的水平,提高 IL10(9890±299vs20844±1630,21843±623,
25270±2058)ng·L-1的含量,减轻肺组织病理学损伤。结论:姜黄素对油酸型ALI具有保护作用,其可能机制
为调节致炎因子与抗炎因子。
[关键词] 姜黄素;急性肺损伤;肺功能;支气管肺泡灌洗液
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)17214105
  急性肺损伤(acutelunginjury,ALI)是由多种
原因引起的以肺泡毛细血管膜通透性增高为特征的
肺损伤,是临床重症监护病人主要的死亡原因,死亡
率达到30%~50%[13],迄今仍无有效治疗 ALI的
方法和药物。现有研究表明,炎症细胞、肺泡上皮细
胞和成纤维细胞产生的细胞因子扩大和加重了肺损
伤中的炎症反应,细胞因子构成的炎症因子网络在
其中发挥重要的作用[36]。因此,研究 ALI中炎症
因子的表达及相互关系,对更好地了解 ALI发生机
制及药物干预是非常重要的,并可为其治疗和预防
提供新的途径。姜黄素具有抗炎、抗血管生成、抗氧
化、创伤愈合及抗癌等多种生物活性[78],但在 ALI
中研究不多。本实验以油酸制备大鼠 ALI模型,观
察姜黄素对油酸型 ALI的干预作用,探讨其可能的
作用机制。
1 材料
11 动物 清洁级 SD大鼠,雄性,体重180~240
g,东南大学医学院实验动物中心提供,许可证号
SCXK(苏)20070003。饲养温度19~23℃,照明时
间每天12h,大鼠饲养1周后进行实验。
12 药物与试剂 姜黄素,含量 >98%(IL,USA,
794995);地塞米松磷酸钠注射液(浙江仙居制药股
份有限公司,批号 050302)。油 酸 (IL,USA,
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ChinaJournalofChineseMateriaMedica
       
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267084),牛血清白蛋白(bovineserum albumin,
BSA)(Sigma,USA),戊巴比妥钠(上海化学试剂公
司分装,F20021216),乌拉坦(上海精细化工科技有
限公司,20050301),维库溴铵(IL,USA,193887),
考马斯亮蓝蛋白测定试剂盒(南京建成生物公司,
20061130),大鼠肿瘤坏死因子α(tumornecrosisfac
torα,TNFα)ELISA试剂盒(BPB,USA,060812),
大鼠白介素6(interleukin6,IL6)和白介素10(in
terleukin10,IL10)ELISA试剂盒(BioSource,USA,
20061015),伊文思蓝(evansblue,EBD)(IL,USA,
599972),其他试剂均为国产分析纯。
13 仪器 AniRes2005型动物肺功能分析系统(北
京贝兰博科技有限公司),Centrifuge5417R型低温离
心机(德国Eppendorf),MDF-382E型三洋超低温保
存箱(日本三洋),UV-2450紫外可见分光光度计
(日本岛津),Model680型酶标仪(美国 BIOTEK公
司),恒温水浴锅(常州国华电器有限公司),病理组
织制片系统及光学显微镜。
2 方法
21 动物分组及给药 大鼠随机分为:正常组,给
等体积05%羧甲基纤维素钠腹腔注射;模型组,以
油酸静脉注射制备肺损伤[5](油酸以01%BSA振
荡混匀);姜黄素低、中、高组(剂量分别为5,10,20
mg·kg-1),注射油酸前腹腔注射连续给药4d,每
天2次;地塞米松组,1mg·kg-1,注射油酸前腹腔
注射连续给药2d。每组动物数为20只。
22 肺功能相关指标观测 实验由Ⅰ,Ⅱ两部分组
成,其中每部分每组动物数 10只。造模前动物 ip
乌拉坦(20mg·kg-1)致深度麻醉。麻醉后立即分
离气管、左颈总动脉和右外颈静脉。在试验Ⅰ中将
动物移至体描仪,开启呼吸机,接通气管通气,潮气
量5mL·kg-1,呼吸频率80次/min。分别进行静
脉和动脉插管,iv戊巴比妥钠(40mg·kg-1)维持麻
醉。密闭体描箱,由肺功能测定软件实时监控和记
录相关指标:肺体积(V)、气道压力(P)、吸气气道
阻力(Ri)、呼气气道阻力(Re)、动态肺顺应性
(Cdyn),计算造模后5,10,30,60,90,120min的动
物肺动态顺应性。待系统运行稳定(约10min)后,
除正常组外,油酸(012mL·kg-1,以01%BSA稀
释成混悬液)制备ALI模型[5]。实验中继续观察上
述指标,持续2h,实验结束前30min静脉注射给
EBD。
23 肺组织病理检测 经10%福尔马林固定的实
验Ⅱ各组动物的右肺,按常规方法制作石蜡病理切片,
染色镜检。主要观察肺泡水肿、间质水肿、出血、肺不
张、肺坏死、炎症细胞浸润、肺充血等。
24 肺指数及湿/干重测定 实验Ⅰ结束后,取全
肺称重,并按如下公式计算肺指数:肺指数 =肺重
(mg)/体重(g)×10。实验Ⅱ结束后,取右肺固定部
分称重,置烘箱烘成恒重后,再次称重,进行湿/干质
量比(W/D)计算。通过判别水肿程度。
25 肺微血管渗透性测定[6] 实验Ⅰ结束前 30
min静脉注射 EBD(20mg·kg-1),实验结束后,开
胸取左肺保存。测定时肺组织用甲酰胺组织匀浆并
在37℃孵化18h,然后离心,收集上清液在620nm
行吸光度检测,EBD浓度以每克组织中含有的微克
量表示。
26 BALF中的蛋白含量和细胞因子测定 实验
结束后分离气管及主支气管,在近气管分叉处结扎
右侧主支气管,然后进行气管插管,左肺以4℃无
菌生理盐水(10mL·kg-1)进行支气管肺泡灌洗
(bronchoalveolarlavagefluid,BALF),分2次进行:
第1次将生理盐水经气管插管缓慢注入动物肺脏,
保留05~1min,同时轻轻按摩胸壁,反复灌洗3
次后回收获得的 BALF;第2次仅灌洗1次。将2
次回收的 BALF经双层无菌纱布过滤后,在 4℃
下,500r·min-1离心10min,取上清液分装后保
存于 -80℃。紫外分光光度法测定 BALF中蛋白
含量,ELISA法检测BALF中TNFα,IL6和IL10
的含量。
27 统计学处理 由于动物肺动态顺应性基础水
平存在着个体差异,为消除这种差异所导致的误
差,对动态肺顺应性的下降百分数(Δ%)(降幅)进
行统计比较。所有实验数据均以 珋x±s表示,应用
Excel软件,采用t检验进行组间统计学分析。
Δ%=(C0-Cn)/C0×100%
C0为注射油酸或空白对照前动态肺顺应性测得
值,Cn为注射油酸或空白对照后测得值,n为注射油
酸后的时间点,分别是5,10,30,60,90,120min。
3 结果
31 姜黄素对ALI大鼠肺功能的影响 实验中各
组动物动态肺顺应性均明显下降,其中模型组降幅
最大,对照组最小。和对照组相比,除5,10min时
间点外,模型组降幅均显著大于对照组(P<001)。
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姜黄素与模型组相比,10mg·kg-1组在30,90,120
min时间点能显著抑制肺顺应性的下降(P<001),
20mg·kg-1组在30,60,90,120min时间点能显著
抑制肺顺应性的下降(P<001)。5mg·kg-1组肺
顺应性与模型组比差异无统计学意义。结果显示,
姜黄素能剂量依赖性地改变肺顺应性。与模型组
比,地塞米松除5,60min时间点外可非常显著地抑
制肺顺应性的下降,见表1。
表1 姜黄素对油酸诱导ALI大鼠肺功能的影响(珋x±s,n=10)
组别 剂量/mg·kg-1 5min 10min 30min 60min 90min 120min
正常   - 506±149 792±418 1228±397 1801±326 2137±835 2655±1527
模型   - 1452±651) 2065±8201) 3546±13162) 3811±15252) 4596±11692) 4988±10491)
姜黄素  5 1028±498 1387±233 2434±224 3405±464 4219±319 4878±178
  10 598±2853) 906±3743) 1333±6494) 1971±9633) 2472±9864) 2819±9224)
  20 581±1843) 812±1893) 1303±1574) 1862±3524) 2355±2574) 2772±1604)
地塞米松 1 556±4023) 623±2344) 1367±6194) 1837±5273) 2344±4704) 3062±6294)
  注:与空白组比1)P<005,2)P<001;与模型组比3)P<005,4)P<001(表2,3同)
32 姜黄素对ALI大鼠肺指数,湿/干重比,微血管
渗透性和BALF中蛋白含量的影响 同对照组相比,
模型组大鼠的肺指数,湿/干重比,微血管渗透性和
BALF中的蛋白含量均有显著升高(P<001),不同
剂量的受试药物组肺指数,湿/干重比,微血管渗透
性和BALF中蛋白含量虽均高于正常组,但与模型组
相比有显著差异(P<001)(除低剂量组湿/干比)。
结果提示姜黄素能剂量依赖性的抑制肺指数,湿/干
重比,微血管渗透性和BALF中蛋白含量的升高。与
模型组相比,阳性药地塞米松也可明显降低肺指数,
湿/干重比,微血管渗透性和BALF中蛋白含量,并且
差异均非常显著(P<001),见表2。
表2 姜黄素对油酸诱导ALI大鼠肺指数,湿/干重比,微血管渗透性和BALF中蛋白含量的影响(珋x±s,n=10)
组别 剂量/mg·kg-1 肺指数 湿/干 渗透量/μg·g-1 蛋白/g·L-1
正常   - 7452±072 451±012 1259±027 046±008
模型   - 10477±7332) 539±0352) 4203±9842) 125±05582)
姜黄素  5 8416±234) 484±0543) 1988±1264) 249±0544)
  10 8275±10434) 464±0184) 1826±3614) 176±0144)
  20 7994±14434) 458±024) 1588±0994) 159±0294)
地塞米松 1 7920±7124) 462±0284) 1391±1674) 149±0344)
33 姜黄素对ALI大鼠BALF中细胞因子水平的影
响 与正常组相比,模型组TNFα和 IL6含量显著
增加(均 P<001),IL10含量也明显增加(P<
005)。姜黄素能显著抑制BALF中IL6和TNFα的
水平,能显著提高BALF中IL10的含量,并且存在剂
量依赖性。地塞米松也可明显降低BALF中IL6和
TNFα的水平,并且能明显提高BALF中 IL10的含
量,与模型组比差异性非常显著(均P<001)见表3。
表3 姜黄素对ALI大鼠BALF中细胞因子水平的影响(珋x±s,n=10)
组别 剂量/mg·kg-1 TNFα/ng·L-1 IL10/ng·L-1 IL6/ng·L-1
正常   - 5396±1549 7771±2111 9300±2801
模型   - 25040±2162) 9890±2991) 76360±88332)
姜黄素  5 17253±14884) 20844±16304) 20741±15554)
  10 12220±10984) 21843±6234) 17213±21914)
  20 10869±3394) 25270±20584) 14292±4324)
地塞米松 1 11462±6414) 26450±29284) 17688±19004)
34 姜黄素对ALI大鼠肺组织的病理学影响 肉
眼可见,模型组大鼠肺表面血红病变区,肺水肿且
体积增大,胸腔积血,在灌洗时支气管有血色泡沫
外渗。经姜黄素干预治疗后,肺损伤减轻,接近正
常组,肺表面血红色区减少,水肿和充血大部分消
失,支气管灌洗时血色泡沫基本消失。光镜下正常
组肺泡腔完好,肺泡炎细胞很少,几乎无肺水肿,支
气管上皮无变形和管周炎。模型组肺泡腔消失,肺
泡壁增厚和炎细胞增多,肺水肿和支气管上皮变形
严重。姜黄素干预治疗后,肺泡腔消失、肺泡壁增
厚、肺水肿和支气管变形等现象明显减轻或者消
失,肺泡炎细胞和肺间质炎细胞明显减少。阳性药
地塞米松也可使肺泡腔消失、肺充血水肿、支气管
上皮细胞变性和炎细胞等现象明显减轻或者消失,
说明地塞米松对油酸诱导的肺损伤有很好的保护
作用。见图1。
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A正常;B模型组;C姜黄素10mg·kg-1剂量组;D地塞米松1mg·kg-1
图1 姜黄素对ALI大鼠肺组织的病理学影响
4 讨论
大鼠注射油酸后出现肺动态肺顺应性下降,肺
体积增大,肺充血水肿等,镜检显示肺泡腔消失,肺
泡壁增厚和炎细胞增多,这些变化较好地模拟了临
床上急性肺损伤的病理变化,表明本研究的造模是
成功的。
将姜黄素引入肺损伤的研究报道尚少,Ven
katesan等进行了系列研究,在以环磷酰胺制备大鼠
肺损伤[9]、博莱霉素[1011]诱导的肺纤维化及百草
枯[12]致肺损伤的多模型研究中均取得了阳性结果。
在百草枯致肺损伤研究[12]中,姜黄素不仅能降低其
致全身毒性和死亡率,而且能抑制 BALF中蛋白、血
管紧张素转化酶、碱性磷酸酶、葡萄糖胺酶、硫代巴
比土酸和中性粒细胞含量。近年来,Punithavathi
等[13]及Lian等[14]分别报道了姜黄素对博莱霉素或
脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)致及大鼠肺损伤具
有保护作用,可能通过抑制致中性粒细胞趋化的细
胞因子I(cytokineinducedneutrophilchemoatrac
tantI,CINC1)而使中性粒细胞聚集与活化作用减
弱。笔者以油酸型ALI模型也证明了姜黄素的保护
作用。
炎症反应在ALI发生发展中具有重要意义,促
炎因子促使肺功能异常和造成肺上皮细胞及内皮细
胞的损伤[35],而抗炎因子如 IL10水平对炎症损伤
的修复非常重要[15]。在 SIRS病人,血中有高水平
的IL10能提高存活率[16]。此外,巨噬细胞中IL10
水平的增加能抑制炎症因子 TNFα,IL6的产
生[17]。本实验发现,在油酸诱导的ALI中炎症因子
TNFα,IL6在BALF大量表达,经姜黄素干预后其
水平显著降低,且提高了抗炎因子 IL10的水平,揭
示姜黄素对ALI的保护作用与调节致炎因子与抗炎
因子的平衡表达有关。
信号转导研究是目前 ALI研究的热点之一,与
炎症相关的信号通路有 NFκB,MAPKs,AP1,PI3k
及 JAK/STAT。姜 黄 素 可 作 用 于 NFκB[18],
MAPKs[19]及 JAK/STAT[20]信号通路。但本研究尚
不能说明在ALI发生发展中究竟涉及到多种信号通
路还是某一个,是多种信号通路协同或者其中一个
信号通路起重要作用以及各信号通路之间如何交
谈,以及本实验中姜黄素对 ALI的具体作用还有待
进一步的研究。
总之,本研究表明姜黄素对大鼠油酸型 ALI有
一定保护作用,其作用机制可能在于姜黄素具有调
节致炎因子与抗炎因子的作用。但其对炎症因子水
平调节机制和对信号通路的影响尚需做更进一步的
研究。
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BiochemBiophysResCommun,2006,340:359
Protectiveefectofcurcumineonoleicinducedacutelunginjuryinrats
ZHURuifang,ZHOUMin,HEJianlin,DINGFuyun,YUShuqin,XUGuanglin
(JiangsuKeyLaboratoryforSupramolecularMedicinalMaterialsandApplications,JiangsuKeyLaboratoryfor
MolecularandMedicalBiotechnology,ColegeofLifeScience,NanjingNormalUniversity,Nanjing210046,China)
[Abstract] Toinvestigatetheefectofcurcumineonacutelunginjuryinducedbyoleicacidinratandthepossiblemechanism
ofactionTheratsweredividedinto6groupsrandomly:normalgroup,controlgroup,curcuminegroups(5,10,20mg·kg-1)and
dexamethasonegroup(1mg·kg-1)Duringtheexperiment,acutelunginjurywasinducedbyoleicacidinratThechangesofdy
namiclungcompliancewererecordedbyanrise2005pulmonaryfunctiontestapparatus,lightmicroscopewasusedtoexaminehistologi
calchangesandlungindexaswelaswettodryweightratiowascalculatedbyweightingmethodLungvascularpermeabilityandpro
teinlevelinBALFweredetectedbyultravioletspectrophotometry,andtheconcentrationsofTNFα,IL6andIL10inBALFwere
measuredbyenzymelinkedimmunosorbentassay(ELISA)Theresultshowedthatthechangesofpulmonarycompliancewereinhibi
tedandpulmonaryfunctionwasimprovedbycurcumineTheOAinducedelevationoflungindexwasrestrained,aswelaswettodry
weightratio,lungvascularpermeability,proteinlevel,TNFα(2504±216vs17253±1488,1222±1098,10869±339)
ng·L-1,IL6(7636±8833vs20741±1555,17213±2191,14292±432)ng·L-1inBALFincurcuminegroups,IL10
(9890±299vs20844±1630,21843±623,25270±2058)ng·L-1inBALFwasincreased,respectivelysignificantly
LightmicroscopefindingsshownthattheimpairmentincurcuminegroupswasfarlessseverethanthatinmodelgroupsPretreatmentof
curcumineshowedbeneficialefectonacutelunginjuryinducedbyoleicacidinratsThemediationofbothproinflammatoryfactorand
antiinflammatoryfactorbycurcuminemaybeinvolvedinmechanismofactionofcurcumineefects
[Keywords] curcumine;acutelunginjury;lungfunction;BALF
[责任编辑 古云侠]
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第33卷第17期
2008年9月
         
    中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
       
Vol.33,Issue 17
September,2008