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三叶青黄酮经p38MAPK和NF-κB途径抑制老年小鼠急性肺损伤



全 文 :网络出版时间:2015 - 11 - 24 11:00 网络出版地址:http:/ /www. cnki. net /kcms /detail /34. 1086. R. 20151124. 1100. 038. html
三叶青黄酮经 p38MAPK和 NF- κB途径抑制老年小鼠急性肺损伤
刘丹丹1,2,曹 纲1,张 琦2,叶夷露2,韩立凯3,葛卫红1
(1.浙江中医药大学药学院,浙江 杭州 310053;2.浙江医学高等专科学校基础医学部,浙江 杭州 310053;
3.浙江省人民医院病理科,浙江 杭州 310046)
doi:10. 3969 / j. issn. 1001 - 1978. 2015. 12. 019
文献标志码:A 文章编号:1001 - 1978(2015)12 - 1725 - 06
中国图书分类号:R-332;R284. 1;R322. 35;R329. 25;R563;
R563. 8
摘要:目的 探讨三叶青总黄酮(RTFs)对老年小鼠急性肺
损伤(ALI)的保护作用及可能机制。方法 采用老年
C57BL /6J小鼠支气管滴注脂多糖(LPS)诱导 ALI 模型,三
叶青黄酮灌胃给药 3 d。取支气管肺泡灌洗液(BALF),瑞氏
-吉姆萨染色计算白细胞数,ELISA 检测炎症因子水平;
ELISA和 Western blot分析肺组织 MAPKs、NF-κB蛋白表达,
TransAM检测核蛋白 NF-κB 活性。结果 支气管滴注 LPS
成功诱导 ALI模型,三叶青黄酮可明显减少 BALF 中白细胞
和中性粒细胞数(P < 0. 01),降低 IL-1β、IL-6、IL-12p40、
TNF-α和 sTNF-R1 的分泌水平(P < 0. 01),改善肺组织病理
损伤。三叶青黄酮明显抑制肺组织 p38MAPK、NF-κB 的磷
酸化及 NF-κB的 DNA结合活性(P < 0. 01)。结论 三叶青
黄酮抑制 p38MAPK、NF-κB炎症通路,保护 LPS诱导的老年
小鼠 ALI。
关键词:三叶青;黄酮;p38MAPK;NF-κB;脂多糖;急性肺损
伤;老年小鼠
收稿日期:2015 - 07 - 08,修回日期:2015 - 09 - 18
基金项目:浙江省中药现代化专项资助(No 2010350)
作者简介:刘丹丹(1978 -),女,博士生,副教授,研究方向:中药药
理学,Tel:0571-87692676,E-mail:7559220@ qq. com;
葛卫红(1969 -),男,博士,教授,博士生导师,研究方向:
中药新产品开发与研究,通讯作者,Tel:0571-86613537,
E-mail:geweihong@ hotmail. com
急性肺损伤(acute lung injury,ALI)/急性呼吸窘
迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)
是临床上常见的呼吸系统急危重症之一,具有发病
急、进展快、病情凶险、病死率高等特点[1]。我国人口
日趋老龄化,老年 ALI的发病率是我国总人口发病率
的 110多倍,严重危害老年患者的身体健康。大量临
床资料分析发现,革兰阴性杆菌感染是引起 ALI,并
导致死亡的主要原因之一。内毒素是革兰阴性杆菌
细胞外膜成分之一,主要致病物质是脂多糖(LPS)。
抗生素可杀灭侵入机体的细菌,但对细菌释放的内毒
素无作用,应用抗生素使细菌裂解和死亡后,可释放
更多的 LPS[2]。MAPKs和 NF-κB是 LPS引起炎症的
两条主要信号通路。MAPKs家族成员主要包括 p42 /
44ERK、JNK和 p38MAPK[3],均参与机体炎症反应的
发生发展。NF-κB是重要的核內转录因子,在 ALI病
变过程中可引起多种炎症因子的大量释放。因此,以
MAPKs和 NF-κB为靶点的 ALI治疗药物成为当前的
研究热点。本研究旨在探讨三叶青黄酮对 ALI 的保
护作用及其在 MAPKs 和 NF-κB 信号通路上的可能
作用机制。
1 材料与方法
1. 1 材料 实验动物:采用 22 月龄 C57BL /6J 小
鼠(购自上海斯莱克实验动物有限公司),体质量 45
~ 50 g,随机分为 4 组:对照组、模型组、低剂量组、
高剂量组,每组 14 只。实验试剂:LPS(L2880,大肠
杆菌 055:B5)购自美国 Sigma 公司;Bradford 蛋白
定量试剂盒购自江苏碧云天生物技术公司;小鼠炎
症因子和 MAPKs信号分子 ELISA 检测试剂盒购自
上海艾莱萨生物科技有限公司;核蛋白抽提和 NF-
κB活性检测试剂盒购自美国 Active Motif公司。
1. 2 三叶青总黄酮的制备 称取三叶青(购自浙
江中医药大学附属医院药房)饮片粗粉 50 g,置于
烧瓶中,加入 5 倍量的体积分数为 0. 6 的乙醇溶液,
水浴提取 2 次,每次提取 1. 5 h,趁热抽滤,滤渣按上
述操作重复提取 1 次。合并提取液,三叶青总黄酮
得率为 33. 2 mg·g -1。旋蒸除去乙醇,得到粗提物
浓缩液,溶于水,利用 HPD826 吸附树脂对三叶青总
黄酮粗提取物进行纯化,收集洗脱液,旋蒸,真空干
燥得三叶青纯化物。称取一定量的纯化物,用乙醇
定容于容量瓶中,得到三叶青纯化物中总黄酮纯度
为 516. 2 mg·g -1。
1. 3 ALI 模型的诱导及给药 参考前人方法[4],
用 400 μg·g -1的水合氯醛小鼠腹腔注射,麻醉后仰
卧于 45°倾斜的平板上。镊子轻轻拉出小鼠的舌,
移液枪吸取 1 g·L -1的 LPS,以 2. 5 μg·g -1体重的
剂量,滴于小鼠咽后壁,马上捏住小鼠鼻子。20 s
后,松开舌及鼻,放于笼中让其自然苏醒。实验组同
·5271·中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2015 Dec;31(12):1725 ~ 30
时灌胃给予三叶青黄酮 40 μg·g -1(低剂量组)和
80 μg·g -1(高剂量组) ,对照组分别给予相等剂量
的生理盐水。持续给药 3 d。
1. 4 支气管肺泡灌洗液(BALF)及肺组织匀浆的
获得 给药 3 d后,7 只小鼠行颈部手术分离气管进
行插管,以 0. 5 mL PBS灌洗 3 次,收集灌洗液,离心
BALF,上清于 - 80 ℃保存,待 ELISA 检测。沉淀用
PBS悬起,血细胞计数仪计算白细胞总数,用瑞氏 -
吉姆萨染色进行细胞分类。取出另 7 只小鼠肺组
织,左肺于 40 g·L -1多聚甲醛磷酸盐缓冲液固定待
病理切片检查。右肺用组织匀浆器研磨后,分别提
取组织总蛋白和核蛋白,保存于 - 80 ℃冰箱中,用
于信号分子表达和活性测定。
1. 5 肺组织切片及 HE染色 肺组织固定 12 h 以
上,常规石蜡包埋,4 μm连续切片。常规脱蜡至水,
苏木精染色 5 min,伊红染色 1 min,梯度乙醇脱水,
二甲苯透明,中性树胶封片。最后由经验丰富的医
生根据炎症细胞浸润、肺水肿、出血和肺泡壁增厚等
病理变化程度进行组织学评分。每个指标分 5 个等
级:0:最小损伤,1:轻微损伤,2:中度损伤,3:严重损
伤,4:最大损伤。
1. 6 ELISA 测定 按照 ELISA 试剂盒说明书操
作,检测 BALF 中的炎症因子和肺组织匀浆中
MAPKs信号蛋白分子的表达。
1. 7 核蛋白的提取和 NF-κB p65 的活性测定 根
据试剂盒说明,方法简述如下:96 孔板中固定 NF-
κB p65 的保守结合位点(5-GGGACTTCC-3) ,加入
核蛋白提取液,封板,室温孵育、洗涤;依次加入 NF-
κB p65 抗体、HRP-标记的二抗孵育、洗涤。最后加
入显色剂,室温避光孵育 2 ~ 10 min终止反应(由蓝
色变为黄色) ,5 min内 450 nm 波长测其吸光度值。
1. 8 Western blot 检测 NF-κB p65 蛋白的表达
配制 PAGE胶,取肺组织总蛋白提取物上样,电泳。
冷却后电转印到 PVDF膜上,洗膜,阻断液封闭。一
抗为 NF-κB p65 兔抗人 IgG,二抗为 HRP 标记的羊
抗兔 IgG,依次孵育洗涤后,感光,ECL 显色,以
GAPDH作内参。用密度比值表示目的蛋白量。
1.9 统计学处理 实验结果以珋x ± s表示,用 Prism 软
件分析、作图。进行多组结果比较时采用单因素方差
分析,进一步采用 q检验法进行两组间的比较分析。
2 结果
2. 1 肺泡灌洗液中的白细胞计数 与对照组相比,
模型组的白细胞总数和中性粒细胞数明显升高(P
< 0. 01) ,而三叶青总黄酮可明显降低老年 ALI 小
鼠肺组织的白细胞渗出(P < 0. 01) ,结果见 Tab 1。
Tab 1 Effect of RTFs on leukocyte infiltration in
BALF of aged ALI mice(珋x ± s,n = 7)
Group
Leukocyte
number (× 105)
Neutrophil
number (× 105)
Control 3. 64 ± 0. 26 1. 68 ± 0. 18
Model 19. 05 ± 1. 20## 18. 77 ± 1. 48##
RTFs Low dose 12. 91 ± 1. 10** 9. 56 ± 0. 91**
High dose 8. 08 ± 0. 81** 5. 66 ± 0. 52**
##P < 0. 01 vs control;**P < 0. 01 vs model group.
2. 2 BALF 炎症因子水平 ELISA 法定量检测
BALF 中 IL-1β、IL-6、IL-12p40、TNF-α 和 sTNF-R1
的分泌水平(Fig 1)。与对照组相比,支气管滴注
LPS明显提高了小鼠 BALF 中各种促炎因子的分泌
水平(P < 0. 01)。给予三叶青黄酮后,上述炎症因
子的分泌明显减少(P < 0. 01) ,可能和肺组织中巨
噬细胞、上皮细胞和内皮细胞的活性受到抑制有关。
2. 3 肺组织的病理学改变 如 Fig 2所示,对照组老
年小鼠肺组织结构清晰,无明显病理变化。炎症模型
组小鼠肺组织结构严重破坏,血管扩张充血严重,肺
泡腔出血,中性粒细胞等白细胞弥漫浸润,肺泡壁明
显增厚,但给予三叶青黄酮后,病变明显改善。组织
学评分进一步以半定量的方式证明了三叶青黄酮对
ALI老年小鼠的肺组织病理损伤的逆转效果。
2. 4 肺组织中 MAPKs 信号蛋白的表达 如 Fig 3
所示,模型组肺组织中 p38MAPK、ERK、JNK 及其磷
酸化蛋白的表达水平明显升高,但与对照组比较,仅
p38MAPK分子的磷酸化水平大幅升高(P < 0. 01)。
给予三叶青黄酮可明显降低 p38MAPK分子的磷酸化
水平(P < 0. 01) ,而 ERK 和 JNK 的磷酸化水平改变
不明显。
2. 5 肺组织中 NF-κB 的表达和活性水平 与对照
组相比,LPS刺激使 NF-κB 的表达水平、磷酸化水平
和 DNA结合活性都明显升高(P < 0. 01)。但随着三
叶青黄酮给药剂量的增加,NF-κB p65 的表达水平、
磷酸化水平以及 DNA 结合活性均逐渐降低(P <
0. 01,Fig 4)。
3 讨论
三叶青是我国民间常用中草药之一,具有抗肿
瘤[5]、免疫调节、抗病毒、抗炎等作用,且毒副作用
小。近年来,三叶青的消炎功效日益成为人们研究
的焦点,三叶青对Ⅱ型胶原所致实验性关节炎小鼠
有一定的治疗作用[6]。三叶青提取物具有较好的
抗炎、镇痛及解热作用,与相关的中医临床功效及主
治相符。三叶青以块根入药,黄酮是三叶青根提取
物中具有抗炎生物活性的主要成分之一。通过超高
·6271· 中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2015 Dec;31(12)
Fig 1 Secretion of inflammatory factors in BALF
##P < 0. 01 vs control;**P < 0. 01 vs model group.
Fig 2 Histopathologic examination and score of HE-stained lung tissues
##P < 0. 01 vs control;**P < 0. 01 vs model group.
效液相色谱串联三重四级杆质谱法(UPLC-MS /MS)
已测定三叶青根中 10 种黄酮类成分的含量[7]。
支气管滴注内毒素 LPS 可诱导 ALI 动物模型。
LPS刺激促使白细胞,尤其是中性粒细胞向感染病
灶的迁移,加速对免疫反应的调节[8]。同时,LPS 通
过单核巨噬细胞趋化因子-1(MCP-1)的分泌,趋化
并激活静止的肺泡巨噬细胞,引起炎症和 ALI。本
研究发现,老年小鼠支气管滴注 LPS 后,肺间质充
满了活化的肺泡巨噬细胞和中性粒细胞,但三叶青
黄酮给药后 BALF 中白细胞数量明显减少,表明三
叶青黄酮可抑制 LPS 引起的白细胞浸润和向病灶
的迁移。另外,LPS刺激后肺组织充血水肿严重,肺
泡间隔增厚,肺组织评分也快速升高,但三叶青黄酮
给药可逆转这一损伤性变化,可见三叶青黄酮对
LPS引起的肺损伤有明显疗效。
血管内皮损伤在 ALI 的发作中有重要作用,
气—血屏障的破坏,促进中性粒细胞的游出和肺泡
腔的炎性渗出。LPS 诱导的 IL-1β、IL-6、IL-12p40
和 TNF-α 的过量释放,增加了肺组织血管的渗透
性,引起血管内皮细胞损伤[9]。三叶青黄酮灌胃给
药可明显减少上述炎症因子的产生,可见三叶青黄
酮对 ALI血管内皮损伤具有保护作用和抗炎效果。
此外,三叶青黄酮除了抑制 IL-1β、IL-6、IL-12、
p40、TNF-α 等促炎因子的分泌外,还影响 sTNF-R1
的产生。TNF 的所有生物学功能都依赖于 TNFR,
TNFR主要有两种亚型:TNF-R1和 TNF-R2。膜结
·7271·中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2015 Dec;31(12)
Fig 3 Expression of MAPKs in lung tissues
#P < 0. 05,##P < 0. 01 vs control;* P < 0. 05,**P < 0. 01 vs model group.
合型 TNFR(mTNFR)在蛋白酶等作用下,可裂解成
sTNF-R1 和 sTNF-R2 等亚型,释放到血液或组织液
中[10]。sTNFR仍有结合 TNF的活性,从而调节 TNF
的生物学功能。当 TNF 释放时,sTNFR 也迅速释
放,这可能作为一种反馈保护机制,以减少直接发挥
作用的 TNF及细胞表面的 mTNFR数量。三叶青黄
酮抑制 TNF 表达的同时,也降低了 sTNFR 的水平,
使两者保持着动态平衡,从而阻碍了炎症的过度发
展,促进组织微环境的稳定。
LPS通过MAPKs 和 NF-κB信号级联途径调节炎
症介质的表达和释放。其中,NF-κB 是宿主抗感染反
应的重要转录因子。静息状态下,NF-κB 存在于细胞
质中,和 IκB 聚合形成异源三聚体。受 LPS 刺激后,
IκB发生降解并释放出 NF-κB 异源二聚体,NF-κB 转
移至细胞核内,启动各种炎症因子基因的转录和翻译,
发挥转录水平的调控作用,促进 ALI 的病变发展[11]。
因此,阻断 NF-κB的活化有望缓解 ALI。本研究证实,
三叶青黄酮灌胃可明显抑制老年 ALI小鼠肺组织 NF-
κB的表达和磷酸化,降低核内 NF-κB的 DNA结合活
性,并呈现浓度依赖性。NF-κB 的活性变化和下游炎
症因子的分泌水平完全一致。因此,NF-κB 是三叶青
黄酮拮抗 LPS所致小鼠 ALI炎症的重要作用靶点。
MAPKs信号通路是介导细胞反应的重要信号
转导系统,MAPKs 家族成员均可对炎症进行调控。
当受到 LPS 刺激后,细胞内的 ERK、JNK 和
p38MAPK被激活,作用于各自的底物,从而影响转
录因子的活性,调控包括 IL-1β、IL-6、IL-12p40、
TNF-α等多种细胞因子的表达。而这些细胞因子又
能激活 MAPKs,最终调控其它炎症介质的生成[12]。
本实验结果显示,三叶青黄酮明显抑制 p38MAPK
的表达和磷酸化,且这种抑制作用呈剂量依赖性,而
对 JNK和 ERK无明显影响。p38MAPK的磷酸化水
平和 NF-κB的磷酸化及 DNA 结合活性呈正相关。
有研究指出,在 MAPK 信号通路中,与 NF-κB 的激
活关系最为密切的是p38MAPK,若p38MAPK的表
达受到抑制,NF-κB 的激活也会受到影响[13]。因
此,p38MAPK 和 NF-κB 都是抗炎机制中的重要环
节,是抗炎药物作用的重要靶点。
·8271· 中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2015 Dec;31(12)
Fig 4 Expression and DNA binding activity of
NF-κB p65 in lung tissues
A:Relative expression of NF-κB p65 and p-p65 detected by West-
ern blot;B:DNA binding activity of NF-κB detected with TransAM kit.
#P < 0. 05,## P < 0. 01 vs control;* P < 0. 05,** P < 0. 01 vs model
group.
综上所述,本研究证实三叶青黄酮对 LPS 诱导
的老年小鼠 ALI具有明显抗炎效果,减轻病变,改善
肺功能。p38MAPK和 NF-κB 信号通路是三叶青黄
酮发挥抗炎作用的主要途径。其对 ALI小鼠肺内巨
噬细胞、内皮细胞、上皮细胞等细胞水平的影响还有
待进一步深入研究。
(致谢:感谢浙江中医药大学中药药理实验室、动物实
验中心和浙江医学高等专科学校科研实验中心提供的大力
支持。)
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·9271·中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2015 Dec;31(12)
Inhibition effect of flavonoids from Radix tetrastigmae on acute lung injury
of aged mice through p38MAPK and NF-κB pathway
LIU Dan-dan1,2,CAO Gang1,ZHANG Qi2,YE Yi-lu2,HAN Li-kai3,GE Wei-hong1
(1. School of Pharmacy,Zhejiang Chinese Medical University,Hangzhou 310053,China;2. Dept of Basic Medicine,Zhejiang
Medical College,Hangzhou 310053,China;3. Dept of Pathology,Peoples Hospital of Zhejiang Province,Hangzhou 310046,China)
Abstract:Aim To investigate the protective effect of
flavonoids from Radix tetrastigmae (RTFs)on lipopo-
lysaccharide (LPS)induced acute lung injury (ALI)
of aged mice and the mechanism. Methods Aged
C57BL /6J mice were bronchially instillated LPS to in-
duce ALI. RTFs were orally administered to treat ALI.
After 3 days,bronchoalveolar lavage fluid (BALF)
was collected to enumerate leukocytes with Wright-Gi-
emsa staining,and to detect inflammatory cytokines
with ELISA. ELISA and Western blot methods were al-
so used to detect the expression of MAPKs and NF-κB
in lung tissues. The activity of NF-κB in nucleic pro-
tein extract was detected with TransAM kit. Results
ALI models were successfully induced through LPS in-
stillation. RTFs significantly reduced leukocyte,espe-
cially neutrophil infiltration in BALF,inhibited IL-1β,
IL-6,IL-12p40,TNF-α and sTNF-R1 secretion,and
improved pathohistological change of lung tissues. Be-
sides,RTFs significantly attenuated the phosphoryla-
tion of p38MAPK,NF-κB and the activity of NF-κB.
Conclusion RTFs inhibits LPS-induced ALI through
p38MAPK and NF-κB pathway and exhibits significant
anti-inflammation effect on aged mice.
Key words: Radix tetrastigmae; flavonoids;
p38MAPK;nuclear factor-κB (NF-κB) ;lipopolysac-
charide (LPS) ;acute lung injury (ALI) ;aged mice
网络出版时间:2015 - 11 - 24 11:00 网络出版地址:http:/ /www. cnki. net /kcms /detail /34. 1086. R. 20151124. 1100. 040. html
玉郎伞查尔酮调控 PI3K /Akt信号通路
抗心肌缺血 /再灌注损伤的作用及机制研究
禤霏霏,黄建春,唐静芝,黄婉苏,黄仁彬
(广西医科大学药学院,广西 南宁 530021)
doi:10. 3969 / j. issn. 1001 - 1978. 2015. 12. 020
文献标志码:A 文章编号:1001 - 1978(2015)12 - 1730 - 05
中国图书分类号:
摘要:目的 探讨玉郎伞查尔酮(YLSC)调控 PI3K /Akt信号
通路抗心肌缺血 /再灌注损伤的作用及机制。方法 40 只
♂ SD大鼠随机分为 5 组:假手术组、模型组、YLSC组、YLSC
+ PI3K抑制剂 wortmannin组(YLSC + WM 组)、PI3K 抑制剂
wortmannin组(WM 组) ,每组 8 只。除假手术组外,其它各
组大鼠均结扎冠状动脉左前降支制备心肌缺血模型,缺血
收稿日期:2015 - 08 - 05,修回日期:2015 - 10 - 16
基金项目:国家自然科学基金资助项目(No 81160533) ;广西科技基
础条件平台建设项目(No 12-97-20) ;广西研究生创新课
题(No YCSZ2014104)
作者简介:禤霏霏(1990-) ,女,硕士生,研究方向:心血管病药物,E-
mail:819971485@ qq. com;
黄仁彬(1955 -) ,男,博士,教授,博士生导师,研究方向:
心血管病药物,E-mail:huangrenbin518@ 163. com
30 min,再灌注 120 min。实验结束后,采用比色法测定大鼠
血清中肌酸激酶同工酶(CK-MB)、乳酸脱氢酶(LDH)及一氧
化氮(NO)水平,ELISA法测定血清肿瘤坏死因子(TNF-α)的
含量,Western blot 法检测心肌组织中总 Akt(t-Akt)、磷酸化
Akt(p-Akt)及自噬相关蛋白 LC3-Ⅱ的表达,FQ-PCR法分析内
皮型一氧化氮合酶(eNOS)、凋亡因子 caspase-3及自噬相关基
因 Beclin1 的表达量变化。结果 与 I /R 组比较,YLSC 组
CK-MB、LDH 以及 TNF-α血清含量明显降低,NO 水平升高,
Beclin1、caspase-3及 LC3-Ⅱ的表达量均明显下降,同时 Akt 的
磷酸化水平与 eNOS mRNA表达增加,上述各项指标差异具有
统计学意义(P < 0. 05) ,而上述变化能够被 PI3K/Akt 信号通
路的特异性阻断剂 wortmannin 所阻断,且其差异具有统计学
意义(P <0. 05)。结论 YLSC通过激活 PI3K/Akt 信号通路
抑制缺血 /再灌注所致的心肌细胞凋亡和过度自噬,从而发
挥对心肌缺血 /再灌注损伤的保护作用。
关键词:玉郎伞查尔酮;调控;PI3K /Akt;凋亡;自噬;心肌缺
血 /再灌注损伤
·0371· 中国药理学通报 Chinese Pharmacological Bulletin 2015 Dec;31(12) :1730 ~ 4