湯俏璐 段莉琴 嚴民力*
缺血性腦卒中具有高致殘率、高病死率,其有效治療仍然是目前臨床上的難點[1]。缺血性腦卒中發(fā)生血液再灌注可導致腦缺血再灌注損傷[2],其形成的過程涉及到氧化應激反應、炎癥反應等[3]。在病理或正常環(huán)境下,中樞神經(jīng)系統(tǒng)中小膠質(zhì)細胞可以被激活并釋放抗炎因子、神經(jīng)調(diào)節(jié)因子,清除有害物質(zhì),并指引干細胞向炎癥灶遷移,促進神經(jīng)元的再生和存活[4-6]。同時也可以釋放出多種炎癥因子,引起炎癥反應,損害腦組織[7]。有研究表明益氣活血通脈顆??捎行Ц纳颇X缺血再灌注模型大鼠顳葉神經(jīng)元損傷[8]。本文探討益氣活血通脈顆粒通過調(diào)控小膠質(zhì)細胞介導腦缺血再灌注損傷的作用機制。
1.1 實驗動物及細胞 SPF級雄性SD大鼠,24只,6~8周齡,由上海斯萊克實驗動物有限責任公司所提供,許可證號:SCXK(滬)2017-0015,動物合格證號:20170005024850,大鼠的飼養(yǎng)來源主要為杭州鷹旸生物科技有限公司。BV2小膠質(zhì)細胞[iCell-m011,賽百慷(上海)生物技術(shù)股份有限公司)]。
1.2 藥物與試劑 DMEN培養(yǎng)基(批號:SH30243.01,Hyclone);96孔 培 養(yǎng) 板(批 號:167008,Thermo);0.22μm濾膜(批號:R7EA15981,MILLEX-GP);小鼠活性氧簇(ROS)ELISA檢測試劑盒(批號:JL20383,上海江萊生物科技有限公司);小鼠白細胞介素1β ELISA試劑盒(批號:MM-0040M1,江蘇酶免實業(yè)有限公司);小鼠白細胞介素18 ELISA試劑盒(批號:MM-0169M1,江蘇酶免實業(yè)有限公司)。
1.3 實驗器材 酶標儀(型號:CMaxPlus,MD);低溫高速離心機(型號:Micro17R,Thermo);細胞培養(yǎng)箱(型號:BB150,Termo)。
1.4 實驗方法 (1)細胞培養(yǎng):培養(yǎng)實驗用BV2小膠質(zhì)細胞,使用含10%胎牛血清的DMEM/F12培養(yǎng)基進行相關(guān)的培養(yǎng)工作,所使用培養(yǎng)箱的溫度設置為37℃,二氧化碳含量為5%,每隔2~3 d進行傳代。(2)益氣活血通脈顆粒和含藥血清配方:甘草5 g,紅景天6 g,大棗6枚,生姜6 g,水蛭6 g,當歸10 g,赤芍10 g,桂枝10 g,益母草10 g,黃芪30 g,做成中藥顆粒劑,5 g/袋,每袋相當于12 g生藥。按體重將SD大鼠隨機分為空白對照組和中藥組,分別以0.9%氯化鈉溶液和中藥(8 g/kg)灌胃。每天8∶00及16∶00各灌胃1次,連續(xù)7d,最后一次灌胃后1 h,于腹主動脈中取出血液,進行離心分離血清,過濾后,-20℃冷凍待用。(3)BV2小膠質(zhì)細胞氧糖剝奪/復氧模型的建立:此次實驗所用細胞的生長周期為對數(shù)生長期,將原培養(yǎng)板中的培養(yǎng)基棄去,用無添加糖的DMEM培養(yǎng)基代替,置于氧糖剝奪罐中孵育6 h,其間不斷補進5% CO2及95% N2混合氣體,將流量維持在2 L/min;隨后將培養(yǎng)板轉(zhuǎn)移出來,原培養(yǎng)液按實驗守則丟棄,另外添進新的DMEM/F12培養(yǎng)基,培養(yǎng)箱溫度設置為37℃,CO2含量為5%,繼續(xù)培養(yǎng)以達到復氧復糖的目的。(4)分組及干預:細胞分成4組,空白組、OGDR模型組、空白血清組、含藥血清組。除空白組外,其余三組均置于氧糖剝奪罐進行氧糖剝奪/復氧實驗。(5)BV2小膠質(zhì)細胞培養(yǎng)后,800 r/min離心10 min,收集上清液,使用0.22μm微孔濾膜隔離濾液,過濾后所得的溶液置于冰箱-40℃進行儲存,檢測細胞上清中ROS、IL-18、IL-1β水平;①前期準備:將在冰箱里保存的試劑盒拿出,室內(nèi)復溫20 min。配液:將20×洗滌液通過蒸餾水稀釋成原倍數(shù)的洗滌液;②加標準品和待測樣本:在框架上置放好所需酶標板,孔數(shù)分為3組,標準品組、待測樣本組及空白對照組,首先在標準品組添加50 μL標準品;待測樣本組添加10 μL待測樣本,繼續(xù)在待測樣本組添加40 μL樣本稀釋液;空白對照組無添加;③分別添加100μL的辣根過氧化物酶(HRP)標記的檢測抗體進入標準品組和待測樣本組。④溫育:將反應孔封住,封膜用刮刀刮緊,以防漏液,置于水溫為37℃的水浴鍋中,或溫度為37℃的恒溫箱中溫育60 min;⑤洗板:棄液后用吸水紙拍干板子,然后在孔里注滿洗滌液,置于室內(nèi)1 min,棄液后用吸水紙拍干,按步驟重復5次;⑥顯色:將50 μL顯色劑A溶液添加到每個孔中,然后添加50 μL顯色劑B溶液,可以應用平板混勻器使其得到充分混勻,時間30 s(也可以手動進行震蕩混勻,力度不能太大,時間30 s),避光置放于37 ℃的環(huán)境中顯色15 min;⑦終止:酶標板的每個孔均添加50 μL終止液,使反應不再繼續(xù);⑧測定:用空白孔進行反應調(diào)零,反應停止后15 min內(nèi),通過450 nm波長分析每個孔的吸光值(OD值),實驗重復6次;⑨ELISA檢測:取各組細胞上清液,應用ELISA試劑盒檢測各組細胞中ROS、IL-1β、IL-18水平。
1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件。符合正態(tài)分布計量資料以(±s)表示,組間比較用單因素方差分析,兩兩比較用SNK檢驗;P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 各組小膠質(zhì)細胞中ROS水平比較 與空白組比較,OGDR模型組與空白血清組小膠質(zhì)細胞中ROS水平升高(P<0.01),與空白血清組比較,含藥血清組小膠質(zhì)細胞中ROS水平降低(P<0.05)。見表1。
表1 各組小膠質(zhì)細胞中ROS水平比較[ng/L,(±s)]
表1 各組小膠質(zhì)細胞中ROS水平比較[ng/L,(±s)]
注:與空白組比較,*P<0.01;與空白血清組比較,#P<0.05
組別 ROS空白組 374.11±33.73 OGDR模型組 458.8±27.50*空白血清組 471.26±33.18*含藥血清組 413.42±26.32#
2.2 各組小膠質(zhì)細胞中IL-1β和IL-18水平比較 與空白組比較,OGDR模型組與空白血清組小膠質(zhì)細胞中IL-1β和IL-18水平升高(P<0.01),與空白血清組比較,含藥血清組小膠質(zhì)細胞中IL-1β和IL-18水平降低(P<0.01)。見表2。
表2 小膠質(zhì)細胞中IL-1β和IL-18含量水平變化情況[pg/mL,(±s)]
表2 小膠質(zhì)細胞中IL-1β和IL-18含量水平變化情況[pg/mL,(±s)]
注:與空白組比較,*P<0.01;與空白血清組比較,#P<0.01
組別 IL-1β IL-18空白組 42.45±4.39 18.88±2.34 OGDR模型組 105.98±12.22* 65.86±6.19*空白血清組 101.8±17.43* 66.73±9.16*含藥血清組 67.01±4.79* 38.66±4.69#
缺血性腦卒中再灌注損傷病因與分子機制,包含氧化應激、炎癥、能量代謝損傷、谷氨酸鹽/神經(jīng)毒性物質(zhì)的釋放、鈣超載、凋亡及自噬過程[3]。中醫(yī)學將缺血性腦卒中歸類為中風,風滯、痰、火氣、癖、毒是形成缺血性腦卒中的病因。治療方法有活血益氣、祛除癖血、暢通血脈、提神醒腦、止咳化痰、通便、補腎補益氣等,臨床上應用中成藥、針灸與健康治療等方法,能明顯改善腦卒中患者的后遺癥與腦神經(jīng)的恢復[9-10]?!夺t(yī)林改錯》記錄的補陽還五湯劑是現(xiàn)代益氣活血通脈顆粒的由來,其功效是通氣、活血化癖、通脈絡、提神醒腦,在臨床應用中獲得較好的治療效果。
研究表明,缺血性腦卒中發(fā)病過程中,一旦出現(xiàn)炎癥反應,可引起腦神經(jīng)衰亡、血腦屏障受損并且加重腦水腫等情況[11],因此,為了防止炎癥造成二次腦組織傷害,治療炎性損傷已成為缺血性腦卒中預后的研究方向。小膠質(zhì)細胞在炎癥治療過程中有重要作用,作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)吞噬細胞的小膠質(zhì)細胞,其大致分為兩種狀態(tài)M1型與M2型,兩種極化狀態(tài)有促炎與抗炎兩種作用[4]。M1型狀態(tài)為細胞免疫應答,會產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì)和細胞毒性物質(zhì)(ROS、TNF-α、IL-1、iNOS等),進而造成細胞組織損傷;M2型細胞加速細胞繁殖,產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子和抗炎癥因子(BDNF、IL-10、IL-4、TGF-β等),能夠修復受損組織細胞[12]。缺血缺氧可使小膠質(zhì)細胞高表達基質(zhì)金屬蛋白酶-9,繼而活化、水解基膜蛋白,破壞血腦屏障、加劇中性粒細胞浸潤、誘導小膠質(zhì)極化引發(fā)神經(jīng)炎性反應和神經(jīng)元損傷,使梗死面積不斷擴大[13]。
本研究結(jié)果顯示,與空白組比較,OGDR模型組與空白血清組小膠質(zhì)細胞中ROS水平升高(P<0.01),與空白血清組比較,含藥血清組小膠質(zhì)細胞中ROS水平降低(P<0.05)。表明益氣活血通脈顆??梢詼p弱缺氧復氧導致的小膠質(zhì)細胞氧化應激反應,保護腦組織。Nod樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NLRP3)炎癥小體大多數(shù)在小膠質(zhì)細胞里,如感受到內(nèi)源的危險刺激信號,NLRP3炎癥小體會有所反應,從而產(chǎn)生促炎細胞分子,如IL-1β和IL-18,從而加重腦缺血后的炎癥反應[14-15]。本研究結(jié)果顯示,益氣活血通脈顆粒可以降低小膠質(zhì)細胞IL-1β、IL-18水平。表明,益氣活血通脈顆??梢詼p弱缺氧復氧導致的小膠質(zhì)細胞炎癥反應和炎性損傷。
綜上所述,益氣活血通脈顆??赡芡ㄟ^調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞NLRP3炎癥小體,從而降低ROS及IL-1β、IL-18的分泌,進一步減弱缺氧復氧導致的小膠質(zhì)細胞氧化應激反應及抵抗缺氧復氧導致的小膠質(zhì)細胞炎性反應,改善缺血性腦卒中患者的預后。