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穿山龍總皂苷對膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎大鼠關(guān)節(jié)滑膜組織NF-κB p65活性及STAT3表達(dá)的影響

2012-09-07 09:14高亞賢梁秀軍董文娟肖麗君宋鴻儒
關(guān)鍵詞:信號轉(zhuǎn)導(dǎo)雷公藤滑膜

高亞賢,梁秀軍,董文娟,肖麗君,宋鴻儒

(承德醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室,河北 承德 067000)

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種以關(guān)節(jié)滑膜炎癥為特征,以多對稱性關(guān)節(jié)炎為主要臨床表現(xiàn)的異質(zhì)性、系統(tǒng)性的慢性自身免疫功能障礙性疾病,其病理特征為滑膜細(xì)胞增生、血管新生增多、血管翳形成等。血管新生和血管翳的形成在RA的發(fā)生發(fā)展過程中起了至關(guān)重要的作用。抑制滑膜新生血管形成,減少血管翳的血液供應(yīng),可以阻止血管翳的生長和進(jìn)一步對軟骨、骨的破壞,可能是治療RA的一種重要方法[1,2]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)穿山龍總皂苷對膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎(collagen induced arthritis,CIA)大鼠關(guān)節(jié)滑膜組織的新生血管數(shù)量及對血管形成具有特異性的因子——血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表達(dá)水平具有顯著性的抑制作用,但其作用機(jī)制尚不完全清楚[3]。已有研究表明,核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclear transcription factors-κB,NF-κB)與血管翳生成、關(guān)節(jié)軟骨侵蝕密切相關(guān)[4],通過抑制NF-κB的活性可減少VEGF的產(chǎn)生[5],另有研究發(fā)現(xiàn),JAKSTAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的重要底物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)蛋白可以直接調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)。因此,本研究通過觀察穿山龍(rhizoma dioscreae nipponicae,RDN)總皂苷對CIA大鼠滑膜組織中NF-κB p65及STAT3蛋白表達(dá)的影響,旨在從信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路方面探索穿山龍總皂苷治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

清潔級健康Wistar大鼠80只,雌雄各半,體質(zhì)量(160±20)g,購于北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司,合格證號:0189066,許可證號SCXK(京)2006-0009。

1.2 藥物與試劑

牛Ⅱ型膠原購自美國Chondrex公司,弗氏完全佐劑(CFA)購自 Sigma公司,Nuclear Extract Kit,TransAMTMNF-κB p65活性檢測試劑盒,Recombinant NF-κB p65 protein均購自美國 Active Motif公司,BCA蛋白濃度測定試劑盒購自美國Pierce公司,兔抗STAT3單克隆抗體購自美國Epitomics公司,兔超敏二步法免疫組化檢測試劑盒購自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司。RDN由承德醫(yī)學(xué)院中藥研究所提取。雷公藤多甙片購自黃石飛云制藥有限公司,薯蕷皂苷元購自南京澤朗醫(yī)藥科技有限公司,穿山龍水溶性薯蕷皂苷片購自東盛科技股份有限公司西安制藥廠。

1.3 CIA模型的建立

將溶于醋酸的牛Ⅱ型膠原(2 mg/mL)與CFA等體積混合,充分乳化,制成Ⅱ型膠原乳劑。大鼠用10%的水合氯醛(400 mg/kg)麻醉后,在無菌條件下,于大鼠背部及尾根部多點注射(每只0.2 mL)配制好的Ⅱ型膠原乳劑,7 d后按上述方法、相同劑量加強(qiáng)1次,作為激發(fā)注射。正常對照組按同樣的方法注射等體積的生理鹽水。用關(guān)節(jié)炎指數(shù)(AI)作為判斷模型是否成功的標(biāo)準(zhǔn)。肢體關(guān)節(jié)腫脹按0~Ⅳ級評分:0,無紅腫;Ⅰ,趾關(guān)節(jié)稍腫;Ⅱ,趾關(guān)節(jié)及足趾關(guān)節(jié)腫脹;Ⅲ,踝關(guān)節(jié)以下足爪腫脹;Ⅳ,包括踝關(guān)節(jié)在內(nèi)的全部足爪腫脹。AI值=四肢肢體關(guān)節(jié)腫脹級評分之和(Ⅰ級為1分,總分為16分)[6]。AI≥4分為造模成功。

1.4 實驗動物分組及給藥

80只Wistar大鼠,隨機(jī)選取12只作為正常對照組,其余68只大鼠均建立CIA模型,將造模成功的60只CIA大鼠隨機(jī)分為CIA模型組(CIA)、雷公藤組(TP)、穿山龍總皂苷組(RDN)、薯蕷皂苷元組、穿山龍水溶性皂苷片組,每組各12只。在初次免疫后16 d起,雷公藤組大鼠給予雷公藤多甙片(12 mg·kg-1·d-1)灌胃,穿山龍總皂苷組大鼠給予穿山龍總皂苷(25 mg·kg-1·d-1)灌胃,薯蕷皂苷元組大鼠給予薯蕷皂苷元(25 mg·kg-1·d-1)灌胃,穿山龍水溶性皂苷片組大鼠給予穿山龍水溶性皂苷片(45 mg·kg-1·d-1)灌胃,正常組和CIA模型組大鼠分別給予等體積溶媒(0.5%CMC)灌胃,各組連續(xù)用藥時間均為35 d。

1.5 取材

每組隨機(jī)選擇6只大鼠,用10%水合氯醛(400 mg/kg)腹腔麻醉后,仰面固定,經(jīng)腹腔靜脈取血處死,立即分別沿著雙側(cè)后腿膝關(guān)節(jié)正中縱行剪開皮膚,充分暴露出膝關(guān)節(jié),沿髕骨上緣約0.3~0.4 cm處向下切割至脛骨,打開膝關(guān)節(jié)腔,用眼科鑷完整取下滑膜組織,標(biāo)記,迅速置于液氮中保存,用于TransAMTMNF-κB p65活性檢測。剩余6只大鼠按同樣方法迅速取下滑膜組織,置于Bouin液中固定,用于檢測STAT3的免疫組織化學(xué)染色。

1.6 NF-κB p65 活性測定

1.6.1 滑膜細(xì)胞核蛋白的提取:參照Nuclear Extract Kit說明書的操作步驟,提取滑膜細(xì)胞的核蛋白,采用二辛可酸法(BCA分析法)測定樣本核蛋白的濃度,將樣本蛋白分別溶解成1∶50、1∶100的濃度,用酶聯(lián)儀準(zhǔn)確測量,最后計算取平均值作為核蛋白的濃度。將核蛋白分裝置于-80℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.6.2 TransAMTM檢測 NF-κB p65的 DNA活性:TransAMTMNF-κB p65活性檢測試劑盒內(nèi)含一個96孔板,板上包被有NF-κB同源序列(5′-GGGACTTTC C-3′)的寡核苷酸,細(xì)胞核內(nèi)活化的NF-κB可以特異性地結(jié)合到寡核苷酸。參照試劑盒說明書設(shè)立空白對照孔(不加入細(xì)胞核提取物)、陽性對照孔、特異性或非特異性競爭對照孔(加入野生型或突變型同源寡核苷酸)、recombinant protein孔及各樣品核蛋白孔。首先向各檢測孔中分別加入30 μL完全連接緩沖液或30 μL含有2 μL特定寡核苷酸(野生型或突變型)的完全連接緩沖液;再加入20 μL含有相同質(zhì)量各樣本核提取物或含有1 μL Jurkat(陽性對照)的完全裂解緩沖液,Recombinant protein孔中依次加入20 μL梯度液,封板,室溫下?lián)u床孵育1 h;然后依次經(jīng) NF-κB p65 抗體(1∶1 000),HRP-標(biāo)記的二抗(1∶1 000)室溫孵育,最后每孔加入室溫的顯色劑和終止液,5 min之內(nèi)450 nm波長測量出吸光度值,通過標(biāo)準(zhǔn)曲線,換算成ng值,得到蛋白含量。

1.7 用免疫組織化學(xué)染色(SP法)檢測滑膜組織STAT3的表達(dá)

取大鼠滑膜組織固定的標(biāo)本,常規(guī)脫水、透明、石蠟包埋,連續(xù)5 μm切片,脫蠟至水以后操作按試劑盒說明書進(jìn)行,滴加1∶50的兔抗STAT3單克隆抗體,用PBS代替一抗作為陰性對照,DAB顯色劑室溫顯色,蘇木素復(fù)染。免疫組織化學(xué)染色以細(xì)胞質(zhì)和/或細(xì)胞核中出現(xiàn)清晰棕黃色顆粒為陽性細(xì)胞。采用MiVnt圖像分析系統(tǒng),以免疫陽性產(chǎn)物面積占視野面積的比值作為STAT3蛋白的相對表達(dá)水平。每只大鼠選取6張切片,每張切片觀察3個視野,取平均值。

1.8 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 CIA大鼠治療前后AI評分

大鼠初次免疫后14 d逐漸出現(xiàn)足趾部及踝關(guān)節(jié)皮膚發(fā)紅,輕度腫脹等關(guān)節(jié)炎癥狀。造模成功分組以后分別于 16、23、30、37、44、50 d 檢測各組大鼠AI評分,CIA模型組大鼠AI值與正常對照組相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);穿山龍總皂苷組、雷公藤組、薯蕷皂苷元組、穿山龍水溶性皂苷片組可明顯抑制CIA大鼠AI值(P<0.01);各治療組之間兩兩比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 不同時間各組大鼠AI評分(±s,n=12)Tab.1 AIofeach group rat s′ paw s i n di f f erentt i m e poi nt s(±s,n=12)Group 16 d 23 d 30 d 37 d 44 d 50 d Normal control 0 0 0 0 0 0 CIA 3.29±0.201) 8.59±0.601) 7.87±0.521) 6.54±0.361) 5.50±0.211) 4.54±0.301)TP 3.36±0.20 6.69±0.382) 6.42±0.242) 5.45±0.522) 4.03±0.552) 3.54±0.562)RDN 3.30±0.24 6.67±0.512) 6.43±0.232) 5.38±0.422) 4.57±0.322) 3.55±0.242)Diosgenin 3.31±0.16 6.75±0.322) 6.40±0.132) 5.48±0.382) 4.64±0.132) 3.86±0.242)Diosgenin tablets 3.25±0.12 6.68±0.352) 6.24±0.182) 5.77±0.212) 4.67±0.182) 3.58±0.122)1)P < 0.01 vs normal control group;2)P < 0.01 vs CIA model group.

2.2 TransAMTMNF-κB p65 kit檢測CIA大鼠滑膜細(xì)胞核NF-κB p65的DNA結(jié)合活性

CIA模型組與正常對照組比較,大鼠滑膜細(xì)胞核蛋白提取物中NF-κB p65的DNA結(jié)合活性顯著增高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);與CIA模型組相比,穿山龍總皂苷組、雷公藤組、薯蕷皂苷元組、穿山龍水溶性皂苷片組的NF-κB p65 DNA結(jié)合活性顯著降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);各治療組之間兩兩比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見圖1。

2.3 關(guān)節(jié)滑膜組織STAT3蛋白的表達(dá)情況

STAT3陽性信號主要分布于細(xì)胞質(zhì),少量在細(xì)胞核中。STAT3蛋白在CIA模型組大鼠關(guān)節(jié)滑膜中的表達(dá)與正常對照組相比顯著增多,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);與CIA模型組相比,穿山龍總皂苷組、雷公藤組、薯蕷皂苷元組、穿山龍水溶性皂苷片組STAT3蛋白的表達(dá)顯著減少,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);各治療組之間兩兩比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見圖 2,表 2。

3 討論

表2 各組大鼠滑膜組織S T A T 3蛋白表達(dá)情況(±s)T a b.2 E x p r e s s i o n o f S T A T 3 p r o t e i n i n s y n o v i u m o f r a t s i n e a c h g r o u p(±s)G r o u p n S T A T 3(%)N o r m a l c o n t r o l 6 0.4 4 8±0.3 5 4 C I A 6 1 1.6 6 9±2.3 7 4 1)T P 6 2.8 3 6±1.6 2 5 2)R D N 6 3.2 8 1±1.3 7 4 2)D i o s g e n i n 6 3.1 0 5±1.6 4 8 2)D i o s g e n i n t a b l e t s 6 2.8 2 6±1.2 8 2 2)1)P < 0.0 1 v s n o r m a l c o n t r o l g r o u p;2)P < 0.0 1 v s C I A m o d e l g r o u p.

RA是一種以關(guān)節(jié)滑膜增生,血管翳形成及對稱性、破壞性的關(guān)節(jié)病變?yōu)橹饕±硖卣鞯穆宰陨砻庖咝约膊?,其發(fā)病機(jī)制尚不十分清楚。VEGF及其受體在血管新生中起著最關(guān)鍵的作用,調(diào)控著內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移、管腔形成等重要環(huán)節(jié)[7]。IL-1、TNF-α均可刺激VEGF的表達(dá),進(jìn)一步促進(jìn)血管新生。宋鴻儒等[8]早期研究證實穿山龍水煎劑具有免疫抑制作用。穿山龍總皂苷是從RDN的干燥根中提取的有效成分。本課題組前期大量實驗的研究表明,穿山龍總皂苷對佐劑性關(guān)節(jié)炎有一定的治療作用[9],還可以抑制 CIA 大鼠血清中 IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性細(xì)胞因子的水平,減少CIA大鼠膝關(guān)節(jié)滑膜新生血管數(shù)量,顯著性下調(diào)VEGF及其受體Flk-1的表達(dá)[3]。本實驗中,穿山龍總皂苷可以顯著抑制CIA大鼠的AI值。這些治療作用所通過的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑需要進(jìn)一步研究。

NF-κB是RA滑膜炎性反應(yīng)發(fā)生發(fā)展的一條重要炎性細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。NF-κB與κB抑制蛋白(inhibitory κB,IκB) 相結(jié)合于靜止期細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中,隨著IκB的磷酸化和降解,NF-κB被釋放游離并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核并激活靶基因表達(dá)。這一經(jīng)典途徑中觸發(fā)激活作用最明顯的是p65亞單位的磷酸化。Benito等[4]采用免疫組織化學(xué)及凝膠電泳遷移率改變分析法(EMSA)對早期RA患者關(guān)節(jié)組織的配對研究顯示,在軟骨與血管翳交界部位(CPJ),NF-κB陽性細(xì)胞絕對值顯著高于關(guān)節(jié)內(nèi)其他非CPJ部位,提示NF-κB與血管翳生成、關(guān)節(jié)軟骨侵蝕密切相關(guān)。在高表達(dá)NF-κB的裸鼠胰腺癌移植瘤中封閉NF-κB的表達(dá),將下調(diào)VEGF,IL-8等多種促血管生成因子,推測在基因水平上NF-κB調(diào)節(jié)著VEGF的表達(dá)[10]。另有研究發(fā)現(xiàn)在CIA大鼠滑膜組織中NF-κB與VEGF兩者表達(dá)顯著正相關(guān),提示在RA中兩者作用密切相關(guān),NF-κB可能參與了VEGF基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,通過正向調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá),進(jìn)而影響滑膜血管翳的形成[11]。本實驗選擇的陽性對照藥物雷公藤是目前治療RA藥物中療效最被肯定的單味中藥。雷公藤內(nèi)酯醇可以通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子如NF-κB的活性來減少VEGF的產(chǎn)生[5]。課題組前期實驗中表明穿山龍總皂苷能顯著性下調(diào)CIA大鼠關(guān)節(jié)滑膜組織中VEGF及其受體Flk-1的表達(dá),本研究應(yīng)用TransAMTMNF-κB p65活性檢測試劑盒可以快速、高敏感性、定量分析核轉(zhuǎn)錄因子的活性,采用ELISA方式進(jìn)行敏感的特異性檢測,其靈敏度是傳統(tǒng)凝膠電泳遷移率實驗法(EMSA)的10倍,結(jié)果亦發(fā)現(xiàn),CIA模型組大鼠關(guān)節(jié)滑膜組織中NF-κB p65的DNA結(jié)合活性顯著增高,穿山龍總皂苷治療組能顯著降低其NF-κB p65活性,其治療效果與雷公藤陽性對照組、薯蕷皂苷元組、穿山龍水溶性皂苷片組相比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義,提示穿山龍總皂苷可能通過抑制NF-κB p65 DNA結(jié)合活性下調(diào)VEGF的表達(dá),進(jìn)而減少RA血管新生的,與文獻(xiàn)報道相一致。

JAK-STAT是一條重要的介導(dǎo)細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)的通路,細(xì)胞因子能與靶細(xì)胞上相應(yīng)的受體相結(jié)合,通過JAK-STAT通路將信號由細(xì)胞膜傳至細(xì)胞質(zhì)并最終傳至細(xì)胞核,而發(fā)揮多種生物學(xué)效應(yīng)[12]。RA滑膜組織中許多細(xì)胞因子的表達(dá)顯著升高,在RA的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用,而其大多細(xì)胞因子通過JAK-STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)揮作用,因此推測針對性阻斷JAK-STAT通路將可能達(dá)到改善RA病理過程的目的[13]。JAK-STAT通路在CIA大鼠發(fā)病過程中處于激活狀態(tài),給予CIA大鼠JAKSTAT信號通路特異性阻斷劑AG490后,可以抑制STAT1及STAT3的酪氨酸磷酸化,并呈現(xiàn)劑量依賴性,明顯改善關(guān)節(jié)炎大鼠的臨床過程及預(yù)后[14]。STAT3作為JAK-STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的底物在介導(dǎo)RA滑膜細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮重要的作用。STAT3是一種能與靶基因調(diào)控區(qū)DNA結(jié)合的細(xì)胞質(zhì)蛋白,既具有信號傳導(dǎo)功能又有轉(zhuǎn)錄活化功能。Funamoto有研究證實STAT3蛋白在VEGF基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中起著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn),VEGF啟動子區(qū)上存在著STAT3的結(jié)合位點,STAT3蛋白通過該結(jié)合位點可以直接調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá),VEGF是STAT3的直接靶基因。當(dāng)在細(xì)胞外信號刺激下,STAT3的酪氨酸基團(tuán)被磷酸化而激活成p-STAT3并在SH2區(qū)形成同源或異源二聚體,隨后p-STAT3蛋白二聚體迅速轉(zhuǎn)位入核結(jié)合并誘導(dǎo)下游基因如VEGF等的異常高表達(dá)[15]。本研究檢測大鼠關(guān)節(jié)滑膜組織中STAT3蛋白的表達(dá)情況,結(jié)果表明,CIA模型組大鼠關(guān)節(jié)滑膜組織中STAT3蛋白的表達(dá)顯著增高,而與模型組相比,穿山龍總皂苷及其他治療組均可以顯著的抑制滑膜組織中STAT3蛋白的表達(dá),其治療效果與雷公藤陽性對照組、薯蕷皂苷元組、穿山龍水溶性皂苷片組相比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義,考慮如文獻(xiàn)報道,穿山龍總皂苷通過對STAT3蛋白的抑制直接降低了VEGF的水平。

綜上所述,穿山龍總皂苷可能是通過抑制NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中NF-κB p65的DNA結(jié)合活性和JAK-STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中重要底物STAT3蛋白的表達(dá),直接下調(diào)VEGF的水平,從而起到抑制類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎血管新生的作用。另外,胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一個復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò),各條通路存在各種交互聯(lián)系,相互協(xié)同,相互制約,穿山龍總皂苷對類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎血管新生的抑制作用,可能還會通過其他的途徑,有待于進(jìn)一步研究。

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Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在瘢痕疙瘩形成中的作用機(jī)制研究
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纈沙坦和雷公藤多苷聯(lián)合治療慢性腎小球腎炎蛋白尿的效果
油菜素內(nèi)酯在植物抗逆中的作用及信號傳導(dǎo)機(jī)制綜述
植物鈣依賴蛋白激酶CDPK基因功能綜述
關(guān)節(jié)鏡在膝關(guān)節(jié)滑膜軟骨瘤病診治中的應(yīng)用
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