吉潔,徐新榮,周春剛,唐苗苗,唐穎,王榮榮,王科蕾
脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization,CNV)是較為常見(jiàn)的眼底病變,CNV 的發(fā)病因素較為復(fù)雜,可能與Bruch’s 膜的損傷、視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)細(xì)胞外基質(zhì)變化、炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激密切相關(guān)[1]。目前關(guān)于CNV 的形成機(jī)制對(duì)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的研究較多[2]。近年來(lái)研究表明,核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)在新生血管形成中具有重要作用,其可調(diào)控多種基因的轉(zhuǎn)錄,包括血管形成因子、黏附因子等細(xì)胞因子[3]。誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)與新生血管的形成具有密切的聯(lián)系,而iNOS 表達(dá)的機(jī)制是通過(guò)抑制NF-κB 的活化抑制iNOS 的轉(zhuǎn)錄水平[4]。目前對(duì)CNV 的治療主要是糖皮質(zhì)激素和VEGF 拮抗劑,但這兩類藥物存在高風(fēng)險(xiǎn)和治療費(fèi)用昂貴等限制,因此尋找治療CNV 的藥物具有重要臨床意義。關(guān)于許多中藥單體能明顯抑制眼新生血管生成已有許多相關(guān)報(bào)道[5]。柚皮素(naringenin,Nar)是二氫黃酮類植物提取物,具有抑制iNOS、環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)表達(dá)的作用,但其水溶性差,生物利用率低[6]。故本研究采用柚皮素磷脂復(fù)合物(naringin phospholipid complex,NPC)治療CNV 大鼠,探究其對(duì)CNV 大鼠NF-κB/iNOS 通路的影響。
SPF 清潔級(jí)健康雄性Brown-Norway 大鼠72 只購(gòu)自北京維通利華動(dòng)物技術(shù)有限公司[SCXK(京)2015-0012],體重200~220 g,嚴(yán)格按照飼養(yǎng)規(guī)則喂養(yǎng)大鼠,室內(nèi)保持通風(fēng),溫度25℃,濕度50%,光照時(shí)間為12 h(8:00~20:00),大鼠自由飲用蒸餾水,飼養(yǎng)期間保持飼養(yǎng)房間整潔。
柚皮素(北京百靈威科技有限公司)純度>98%,大豆磷脂(上海浦江磷脂廠),基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase 2,MMP-2)(SIGMA 公司)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase 9,MMP-9)(SIGMA公司)、人單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)ELISA 試劑盒(美國(guó)Abcam 公司),NF-κB、iNOS、COX-2、VEGF 兔抗鼠一抗(美國(guó)R&D 公司);HRP 標(biāo)記的羊抗兔IgG 二抗、β-actin(北京博奧森生物技術(shù)有限公司),RNA 提取試劑盒、反轉(zhuǎn)錄試劑盒(Takara 公司);蛋白酶抑制劑(北京索萊寶科技有限公司),RIPA 裂解液、BCA 測(cè)定試劑盒(上海碧云天生物科技有限公司);多波長(zhǎng)氪激光機(jī)(美國(guó)Lumenis 醫(yī)療激光公司);X 射線衍射儀(瑞士ARL 公司);熒光定量PCR 儀(美國(guó)BioRed 公司);光學(xué)顯微鏡(德國(guó)Carl Zeiss);凝膠成像儀(購(gòu)自于美國(guó)GE公司);ImageJ 軟件(USANationalInstitutes of Health)。
1.3.1 大鼠SAH 模型制備 大鼠在造模前禁食12 h,腹腔注射10% 水合氯醛(0.3 ml/kg)麻醉動(dòng)物,用0.5%托吡卡胺與新福林混合散瞳劑充分散瞳孔,采用氪黃激光(波長(zhǎng)568 nm,參數(shù):光斑直徑100 μm,曝光時(shí)間0.1 s,功率150~200 mW,在120 D 專用前置鏡下,距視盤2~4 個(gè)視盤直徑,圍繞視盤在視網(wǎng)膜大血管間光凝8 個(gè)點(diǎn),光凝后待Bruch’s 膜被擊破后產(chǎn)生小氣泡視為合格光凝點(diǎn),將視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜或玻璃體出血大鼠剔除,造模成功大鼠麻醉蘇醒后送回SPF 飼養(yǎng)箱。
1.3.2 藥品制備 柚皮素(Nar)溶于無(wú)水乙醇中,加溫至60℃,按照1:2 的質(zhì)量比加入大豆磷脂攪拌均勻成溶液狀態(tài),過(guò)濾溶液,濾液經(jīng)冷凍干燥機(jī)干燥24 h 的柚皮素磷脂復(fù)合物(NPC)。
1.3.3 實(shí)驗(yàn)分組及給藥 模型大鼠隨機(jī)分為空白對(duì)照組12 只,溶媒對(duì)照組12 只、Nar 治療組12 只、NPC治療組36 只(分高、中、低三個(gè)濃度組),Nar 治療組給藥劑量:20 mg/kg/d,NPC 治療組按高、中、低3 個(gè)劑量(10、20、30 mg/kg/d)分別給藥;溶媒對(duì)照組給Nar治療組藥液等體積二甲基亞砜(DMSO)。均為腹腔注射。視網(wǎng)膜光凝后當(dāng)天開始給藥至觀察結(jié)束。
1.4.1 眼底檢查和分析 于大鼠激光治療4 周后行眼底熒光造影(fundus fluorescein angiography,F(xiàn)FA),每組12 只大鼠進(jìn)行麻醉、散瞳孔,舌下靜脈注射0.3ml的100 g/L 的熒光素鈉進(jìn)行眼底血管熒光造影檢查,立即開始雙眼攝片,觀察15 min,觀察CNV 形成情況,并計(jì)算熒光素滲漏點(diǎn)數(shù)占總光凝點(diǎn)數(shù)的百分率,評(píng)估CNV 的形成率。CNV 的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn):光凝點(diǎn)早期低熒光、晚期熒光素滲漏范圍擴(kuò)大為1 級(jí),光凝點(diǎn)早期強(qiáng)熒光、晚期熒光素滲漏范圍擴(kuò)大為2 級(jí)。
1.4.2 脈絡(luò)膜鋪片熒光顯微鏡觀察 給藥治療4 周后,每組取6 只大鼠進(jìn)行舌下靜脈注射異硫氰酸葡聚糖(FITC-D)(0.2 ml/只),100 mg FITC-D 溶于1 ml的PBS 緩沖液中。灌注完成30 min 后摘除大鼠眼球于4%的多聚甲醛溶液中固定1 h;顯微鏡下沿赤道部打開眼球,去除前節(jié),揭除視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮層,獲得視網(wǎng)膜色素上皮-脈絡(luò)膜-鞏膜復(fù)合體標(biāo)本,以視神經(jīng)為中心做4~6 個(gè)放射狀切口,常規(guī)梯度進(jìn)行乙醇脫水、二甲苯透明,隨后將RPE 面向下置于蓋玻片上,封片、烤片。標(biāo)本置于熒光顯微鏡光鏡下觀察、拍片并使用Image J 軟件進(jìn)行圖像分析。
1.4.3 RT-qPCR 檢測(cè)NF-κB、iNOS、COX-2、VEGF、MMP-2、MMP-9 mRNA 表達(dá) 參照RNA 提取試劑盒說(shuō)明書提取眼后節(jié)組織(視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮、RPE、脈絡(luò)膜復(fù)合物)總RNA,組織勻漿快速抽提,測(cè)定RNA的濃度和純度;參照反轉(zhuǎn)錄試劑盒說(shuō)明書將RNA 反轉(zhuǎn)錄為cDNA,進(jìn)行RT-qPCR。RT-qPCR 反應(yīng)體系:10×cDNA 模板1 μL,上下游引物各0.5μL,H208μL,2×SYBR Mix 10 μL;RT-qPCR 反應(yīng)程序?yàn)?5℃×3min,95℃×10s、60℃×30s,72℃×2 min,40 個(gè)循環(huán),72℃延伸10 min。RT-PCR 引物由上海生工生物合成,序列如表1。反應(yīng)結(jié)束后收集數(shù)據(jù),以β-actin 作為內(nèi)參基因,按照2-ΔΔCt算法進(jìn)行相對(duì)定量分析。
1.4.4 Westernblot 檢測(cè)NF-κB、iNOS、COX-2、VEGF、MMP-2、MMP-9 蛋白表達(dá) 取出超低溫冰箱保存的眼后節(jié)組織100 mg,加入1 ml RIPA 裂解液裂解組織,冰上放置30 min,振蕩離心后收集上清液,提取總蛋白;BCA 法測(cè)定蛋白濃度,記錄562 nm 處吸光值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算樣品濃度,變性蛋白;配制濃度為12%分離膠、5%濃縮膠,蛋白上樣量為50 μg,電壓設(shè)定在100 V 電泳,電泳完成后蛋白凝膠轉(zhuǎn)膜至PVDF 膜,用TBST 溶液清洗后5%脫脂牛奶室溫下封閉1 h,TBST 溶液清洗后,加入一抗,4℃過(guò)夜,TBST 洗膜3 次/5 min;TBST 清洗后加入二抗,室溫下孵育1 h,洗膜3 次/5 min,TBST 清洗后置于凝膠成像儀中ECL 顯影液顯影,觀察各組蛋白變化情況。以β-Actin 為內(nèi)參進(jìn)行灰度值比較。
表1 RT-PCR 引物序列
采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 21.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述,多組間比較采用單因素方差分析,兩組間比較采用方差分析中LSD-t 檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。當(dāng)P<0.05 時(shí),則認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
健康BN 大鼠視網(wǎng)膜血管呈放射狀行走,光凝后可見(jiàn)明顯瘢痕,空白對(duì)照組,溶媒組顯示有強(qiáng)熒光滲漏,熒光素滲透面積分別擴(kuò)大180 點(diǎn)、175 點(diǎn),占總光凝數(shù)192 點(diǎn)的93.75%、91.14%;Nar 組熒光信號(hào)減弱,滲透范圍擴(kuò)大161 點(diǎn),占總光凝點(diǎn)數(shù)的83.8%,與空白對(duì)照組相比CNV 形成率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=9.454,P=0.000);NPC 低、中、高劑量組較空白對(duì)照組熒光信號(hào)顯著減弱,滲透范圍分別為143 點(diǎn)、120 點(diǎn)、105 點(diǎn),分別占總光凝數(shù)的74.47%、62.5%、54.68%,光凝4 周后CNV 形成率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=26.681、54.857、76.555,均P=0.000)。
脈絡(luò)膜鋪片熒光顯微鏡觀察造模后視乳頭周圍的光凝點(diǎn)與周圍的脈絡(luò)膜比較呈網(wǎng)狀高熒光斑,新生血管形成。由表結(jié)合圖片可見(jiàn),光凝4 周后各組視網(wǎng)膜均可見(jiàn)CNV,表示造模成功??瞻讓?duì)照組、溶媒組新生血管面積最大(圖1A,1B),兩組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與空白對(duì)照組相比,Nar 組和NPC組CNV 面積明顯減少,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(tnar=15.165,tNPC低=21.411,tNPC中=29.815,tNPC高=34.129,均P=0.000);NPC 低、中、高三組組間比較總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=35.117,P=0.000)。高劑量組CNV 面積顯著小于低、中劑量組(tNPC低=8.275,PNPC低=0.000;tNPC中=3.529,PNPC中=0.002)。與Nar 組相比,NPC 低、中、高劑量組CNV 面積明顯減少(tNPC低=8.824,tNPC中=13.920,tNPC高=17.724,均P=0.000)。
圖1 大鼠FFA 檢測(cè)結(jié)果。1A 空白對(duì)照組;1B 溶媒組;1C Nar 組;1D NPC 低劑量組;1E NPC 中劑量組;1F NPC 高劑量組
與空白對(duì)照組相比,溶媒組NF-κB、iNOS、COX-2、VEGF、MMP-2、MMP-9 mRNA 表達(dá)水平均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05);Nar 組COX-2、MMP-2、MMP-9mRNA表達(dá)水平與空白組相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(tcox-2=10.824,tMMP-2=6.346,tMMP-9=14.710;均P=0.000);NPC 低、中、高劑量三組組間在NF-κB、COX-2、VEGF mRNA 有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FNF-κB=95.681,F(xiàn)cox-2=65.732,F(xiàn)VEGF=86.90,均P=0.000),NPC低劑量組NF-κB、iNOS、COX -2、VEGF、MMP-2、MMP-9 mRNA 表達(dá)水平均較Nar 組降低(tNF-κB=9.824,tiNOS=6.824,tcox-2=9.357,tVEGF=5.824,tMMP-2=5.914,tMMP-9=4.560;均P=0.000),NPC 高劑量組NF-κB、VEGF mRNA 表達(dá)水平較低劑量組降低(tNF-κB=35.461,tVEGF=28.175,均P=0.000)。
圖2 大鼠CNV 面積的檢測(cè)。2A 空白對(duì)照組;2B 溶媒組;2C Nar組;2D NPC 低劑量組;2E NPC 中劑量組;2F NPC 高劑量組
表2 不同藥物處理后大鼠視網(wǎng)膜CNV 面積(×103μm2,n=6)
圖3 大鼠各基因mRNA 檢測(cè)結(jié)果。3A NF-κB;3B iNOS;3C COX-2;3D VEGF;3E MMP-2;3F MMP-9。1 空白對(duì)照組;2 溶媒組;3 Nar 組;4 NPC低劑量組;5 NPC 中劑量組;6 NPC 高劑量組。a 與空白對(duì)照組比較,P<0.05;b 與Nar 組比較,P<0.05;c與NPC 低劑量比較,P<0.05
與空白對(duì)照組相比,溶媒組NF-κB、iNOS、COX-2、VEGF、MMP-2、MMP-9 蛋白表達(dá)水平兩組間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05);Nar 組6 種指標(biāo)蛋白表達(dá)水平與空白組相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(tNF-κB=4.261,tiNOS=4.750,tcox-2=3.824,tVEGF=5.432,tMMP-2=3.376,tMMP-9=10.722;均P=0.000);柚皮素磷脂復(fù)合物組低劑量組iNOS、COX-2、VEGF、MMP-2、MMP-9 蛋白表達(dá)水平與柚皮素組相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(tiNOS=12.117,tcox-2=3.227,tVEGF=5.972,tMMP-2=3.631,tMMP-9=4.932;均P=0.000),柚皮素磷脂復(fù)合物高劑量組COX-2、VEGF 蛋白表達(dá)水平較中劑量組降低(tcox-2=10.753,tVEGF=6.148,均P=0.000),有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
圖4 Western blot 檢測(cè)NF-κB、iNOS、COX-2、VEGF、MMP-2、MMP-9蛋白表達(dá)。1 空白對(duì)照組;2 溶媒組;3 Nar 組;4 NPC 低劑量組;5 NPC 中劑量組;6 NPC 高劑量組
表3 大鼠NF-κB/iNOS 通路相關(guān)因子蛋白檢測(cè)結(jié)果(±s,n=3)
表3 大鼠NF-κB/iNOS 通路相關(guān)因子蛋白檢測(cè)結(jié)果(±s,n=3)
注:a 與溶媒組比較,P<0.05;b 與Nar 組比較P<0.05;c 與NPC 低劑量組比,P<0.05;d 與NPC 中劑量組比較,P<0.05
柚皮素是廣泛存在于橘子、胡柚皮、檸檬、枳殼中的黃酮類物質(zhì),其結(jié)構(gòu)決定了其在水中的溶解度較低,生物利用率低。研究報(bào)道天然黃酮類物質(zhì)與磷脂具有特殊的親和力,可在一定條件下形成復(fù)合物,并能增強(qiáng)母體的生物、藥理活性[7-8]。銀杏黃酮磷脂復(fù)合物以DMSO 為溶媒可顯著提高銀杏黃酮的溶解度,提高其對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化形成的抑制作用[9]。雙氯芬酸與磷脂形成復(fù)合物后在正辛烷-水中的分配系數(shù)高了約1 倍。淫羊藿黃酮磷脂復(fù)合物在正辛烷-水中的分配系數(shù)是藥物自身的4 倍,可顯著提高藥物生物利用度[10]。葛根素磷脂復(fù)合物的體外透皮滲透實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)葛根素磷脂的復(fù)合物的1 h 滲透量顯著高于葛根素[11]。本研究采用腹腔注射柚皮素和柚皮素磷脂復(fù)合物改善CNV 大鼠脈絡(luò)膜新生血管生成情況,研究結(jié)果顯示柚皮素磷脂復(fù)合物治療組的CNV 面積和熒光滲透較柚皮素組均顯著降低,表明柚皮素磷脂復(fù)合物的生物活性較柚皮素顯著提高,可抑制CNV 的生成。
NF-κB 是生物體內(nèi)廣泛存在的轉(zhuǎn)錄因子,其在血管形成中發(fā)揮核心調(diào)節(jié)作用。NF-κB 在視網(wǎng)膜缺氧狀態(tài)時(shí)表達(dá)于視網(wǎng)膜內(nèi)核層的膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞核中[12]。年齡相關(guān)性黃斑病變和缺血性視網(wǎng)膜病變患者的CNV 均是由缺氧引起[13-15]。NF-κB 在CNV組織的巨噬細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等視網(wǎng)膜顆粒層組織中表達(dá)增加[16]。NO 可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增生、遷移,增加血管的通透性,其在體內(nèi)由一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)催化合成[17]。NOS 中的iNOS 與多種病理過(guò)程相關(guān),NF-κB 活性增加可促使iNOS活性升高。iNOS 活性增高可在轉(zhuǎn)錄水平上誘導(dǎo)VEGF 的表達(dá),調(diào)控血管生成[18]。COX-2 是與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)的酶,其是VEGF 的上游因子之一,調(diào)控眼組織新生血管的形成[19]。敲除小鼠COX-2 基因,可以抑制氪激光誘導(dǎo)的CNV 中VEGF 的表達(dá)下調(diào),這可能與MMPs 途徑的活性降低、VEGF-MMPs 系統(tǒng)受到抑制相關(guān)[20]。MMPs 在炎性細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞中活性增高或者異常高表達(dá),引起炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、血腦屏障損傷等[21]。MMP-2 和MMP-9 參與基質(zhì)降解、內(nèi)皮細(xì)胞的移行,是CNV 形成、發(fā)展必不可少的因素。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β 多肽抑制物可下調(diào)VEGF、COX-2、MMP-2、MMP-9 的表達(dá)抑制CNV 形成[22]。
本研究發(fā)現(xiàn),柚皮素及柚皮素磷脂復(fù)合物治療組 可 下 調(diào)NF-κB、iNOS、VEGF、COX -2、MMP -2、MMP-9 的表達(dá),抑制新生血管的形成、減少CNV 面積和熒光滲透。研究顯示,柚皮素能夠降低NF-κB、COX-2、iNOS 的活性,下調(diào)VEGF 的表達(dá),抑制新生血管的形成。推測(cè)柚皮素可能是利用其抗炎作用,下調(diào)NF-κB、COX-2 的活性,抑制iNOS、VEGF、MMPs 的表達(dá),進(jìn)而抑制CNV 的形成。而柚皮素磷脂復(fù)合物治療組對(duì)NF-κB、iNOS、VEGF、COX-2、MMP-2、MMP-9表達(dá)的抑制作用優(yōu)于柚皮素組,柚皮素磷脂復(fù)合物治療組CNV 面積和熒光滲透顯著低于柚皮素治療組,提示可能是磷脂復(fù)合物改變柚皮素的生物利用度,增強(qiáng)了其對(duì)各組酶和細(xì)胞因子的抑制作用。
綜上所述,柚皮素磷脂復(fù)合物可抑制氪激光誘導(dǎo)的CNV 的形成,其可能通過(guò)NF-κB/iNOS 通路發(fā)揮作用。但本研究尚存在不足之處,對(duì)NF-κB/iNOS通路影響CNV 形成的具體作用機(jī)制未詳細(xì)探究。今后需將柚皮素磷脂復(fù)合物和抗VEGF 藥物進(jìn)行對(duì)照研究,對(duì)柚皮素磷脂復(fù)合物的抑制脈絡(luò)膜新生血管作用會(huì)產(chǎn)生更加明確的意義。