鄒楠婷,吳 招,顧茜蘭,應 賽,楊海浩,祁 燕,李小絲,彭江云,萬春平
(云南中醫(yī)藥大學,云南 昆明 650500)
蠲痹顆粒是由云南省當代扶陽學派杰出代表、著名中醫(yī)學家吳生元教授研制的抗類風濕關節(jié)炎的經驗藥方[1],1995年獲院內制劑批件(滇ZJGF/1995-25),2008年獲再注冊批件(滇藥制字〈Z〉20082554A),2012年8月獲國家發(fā)明專利(專利號:201010185717.X)。處方由附片、川芎、桂枝、五加皮等藥味配伍而成,具有溫陽通絡、祛風除濕、散寒、消腫止痛的功效,主治風寒濕痹證。
前期臨床觀察和實驗研究證實:蠲痹顆粒對活動期類風濕關節(jié)炎有顯著臨床療效,能減輕病人的臨床癥狀,下調C-反應蛋白(CRP)和血沉(ESR)等有關治療指標。此外,蠲痹顆粒對大鼠佐劑性關節(jié)炎(AA)和小鼠膠原關節(jié)炎(CIA)有顯著的抗炎和鎮(zhèn)痛作用[2-4],提示蠲痹顆粒防治類風濕關節(jié)炎與其抑制T細胞介導的免疫反應密切相關。但該藥的確切免疫調節(jié)機制尚未明確,因此有必要進一步研究其治療類風濕關節(jié)炎的免疫學機制。
最新研究顯示[5-7],絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號通路與RA時T淋巴細胞激活和細胞因子分泌具有密切聯(lián)系,已成為RA藥物治療的重要作用靶點。該通路主要由ERK、p38和JNK激酶組成的。本研究通過建立體外細胞分化模型,探討蠲痹顆粒醇提物(JBKL)對T、B淋巴細胞體外增殖的影響,及其調控MAPK信號轉導干預T細胞活化效應機制的研究,為扶陽法治療風寒濕痹證類風濕關節(jié)炎提供理論依據和科學基礎。
1.1 材料 BALB/c小鼠,雌性,78周齡,體質量(18±1)g,購自斯貝福(北京)生物技術有限公司,合格證號:SCXK(京)2019-0010;實驗動物在 SPF級動物房飼養(yǎng)1周后使用。環(huán)境溫度濕度分別為(22±1)℃和(55±5)%,12 h晝夜循環(huán)。動物自主攝取滅菌或消毒后的飼料和水。所有實驗均嚴格按照實驗動物相關條例執(zhí)行。
蠲痹顆粒浸膏醇提物制備:稱取289.4 g蠲痹顆粒浸膏,用蒸餾水加熱溶解完全,冷卻后加入乙醇混勻,直至乙醇含量為80%,放置12 h后離心,取上清液過濾,并減壓回收乙醇,得蠲痹顆粒藥材浸膏,將浸膏置于真空干燥箱真空干燥約2 d,得蠲痹顆粒固體浸膏3.658 g,折合原藥材:1 g醇提物相當于79.11 g蠲痹顆粒浸膏。
RPMI-1640培養(yǎng)基購自 GibcoBRL公司(life Technologies,Grandisland,NY,USA);胎牛血清(fetal calf serum,F(xiàn)BS)和 MTT均購買于 Hyclone公司(Logan,Utah,USA);刀豆蛋白 A(Con A)和細菌脂多糖(LPS)均購自美國 SIGMA 公司(St.Louis,MO,USA);IL-10、IL-6、IL-17A 和 IFN-γ細胞因子 ELISA 檢測試劑盒和Anti-CD3抗體均購自BD PharMingen公司(San Diego,CA,USA);抗 phospho-ERK1/2,phosphop38購自Cell Signaling Technology;其它試劑為國產分析純。
Megafuge l1.0R離心機(德國ThermoScientific Heraeus);二氧化碳培養(yǎng)箱購自美國Thermo-Fisher;Epoch連續(xù)波長酶標儀來自美國Bio-Tek公司;DM2500正置顯微鏡(德國萊卡儀器有限公司);伯樂小型垂直電泳套裝及通用電泳儀164-5070(美國Bio-Rad)、ODYSSEYCLx激光成像系統(tǒng)(美國 LICOR公司)。
1.2 脾淋巴細胞和純化CD4+T細胞制備 脫脊椎處死小鼠,摘取脾臟,研磨獲取脾細胞懸液,用紅細胞裂解液裂解紅細胞,用PBS洗2~3次,離心濾過后加入含2%FBS的RPMI-1640混勻得到脾淋巴細胞,并將細胞調至所需濃度。采用免疫磁珠分離法(陰性選擇),加入小鼠抗小鼠I-Ad/b、同山羊抗小鼠抗體IgG結合磁珠,除去與磁珠結合I-A+抗原遞呈細胞和Ig+的B細胞,獲得純化的T細胞。CD4+T細胞的純化在上述純化條件下加入抗CD8抗體標記磁珠,除去CD8+T細胞,得到純化CD4+T細胞。以上操作均需無菌處理。
1.3 JBKL對小鼠脾淋巴細胞增殖功能的影響 以5×105/孔的BALB/c小鼠脾淋巴細胞數接種于96孔板,藥物組加入低、中、高劑量(3、10、30 μg/m L)的JBKL,再加入 5 μg/mL ConA 或 LPS(10 μg/mL)刺激T、B淋巴細胞增殖。另外,設不加刺激劑和藥物的空白組,以及只加刺激劑的對照組,放入37℃,5%CO2培養(yǎng)箱,培養(yǎng)第44 h后每孔加入5 mg/mL MTT 20 μL,再孵育4 h結束后,吸除上清,每孔加入100μL DMSO,低速振蕩充分溶解反應后的MTT結晶,用酶標儀在570 nm波長處檢測各孔的吸光度。對于Anti-CD3 mAb誘導T細胞增殖,方法如下:5μg/m L Anti-CD3 mAb稀釋溶液(碳酸鹽緩沖液稀釋,pH 9.6)包被96孔培養(yǎng)板,誘導T淋巴細胞增殖,于37℃培養(yǎng)箱中放置2 h后,丟棄液體,用PBS洗1次,加入脾淋巴細胞(5×105/孔)和不同濃度JBKL,之后的方法同上均用MTT法檢測。
1.4 MTT檢測JBKL對小鼠脾淋巴細胞細胞毒性檢測往96孔板內加入4×105/孔的正常小鼠脾淋巴細胞,同時加入 JBKL(0、3、10、30 μg/m L)。37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)44 h后,每孔加入20μL 5 mg/mL MTT,繼續(xù)孵育4 h。培養(yǎng)結束時,棄去原液,每孔加入100 μL DMSO,充分溶解結晶,用酶標儀于570 nm處測定吸光度。
1.5 JBKL對Anti-CD3 mAb誘導T細胞細胞因子產生的影響 純化的CD4+T淋巴細胞(4×105/孔)接種于包被著anti-CD3 mAb(5μg/mL)的24孔培養(yǎng)板中,同時加入不同濃度的 JBKL(0、3、10、30 μg/mL)。對照組則不含anti-CD3 mAb。37℃,5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng),36 h后收集細胞上清液,離心(5 000 r/min,4℃,5 min),根據相應 IL-10、IL-6、IFN-γ 和 IL-17A的ELISA試劑盒說明書檢測細胞培養(yǎng)液中各細胞因子的含量。
1.6 CD4+T細胞MAPK信號通路的相關蛋白表達水平 PBS稀釋的anti-CD3 mAb(5μg/mL)加入24孔培養(yǎng)板,于4℃包被過夜,用PBS洗2次。加入CD4+T淋巴細胞(5×106/孔)、anti-CD28 mAb(2 μg/m L)和不同濃度的蠲痹顆粒提取物(0、3、10、30、100 μg/m L),刺激30 min,另設無刺激對照組。收集細胞于Eppendorf管中,每管分別加入等量的裂解溶液(RIPA、蛋白酶抑制劑和磷酸化蛋白酶抑制劑),4℃裂解 30 min,離心(4 ℃、10 min、12 000 r/min),吸取上清獲得細胞總蛋白??偟鞍装凑誃CA蛋白濃度測定試劑盒說明書測定后再把濃度調成一致,取相同體積樣品加入適量SDS,100℃水浴煮沸10 min變性總蛋白。將總蛋白進行垂直電泳分離、轉膜、封閉、洗膜,分別加入抗體p-ERK和p-P38,4℃孵育6 h,洗膜,加入相應二抗室溫避光孵育1 h,棄去二抗洗膜后于ODYSSEYCLx雙色紅外激光成像儀上掃膜,用ImageStudio軟件采集分析蛋白條帶圖像。以甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)的顯色為內參。
1.7 統(tǒng)計學分析 用SPSS 17.0軟件對數據結果進行分析,所有數據都以均數±標準差(±s)表示,組間比較使用t檢驗和單因素方差分析處理,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 JBKL對小鼠脾淋巴細胞活性和細胞毒性的影響 圖1A結果顯示,正常小鼠T淋巴細胞在絲裂原Con A誘導下顯著增殖;與溶媒對照組比較,JBKL 30μg/mL藥物干預后,能夠顯著抑制Con A誘導小鼠T淋巴細胞增殖能力。圖1B結果表明,與溶媒對照組相比,JBKL 30μg/mL顯著抑制Anti-CD3 mAb誘導正常小鼠脾臟T淋巴細胞活化。圖1C結果表明,LPS顯著刺激正常小鼠B淋巴細胞發(fā)生增殖,與溶媒對照組相比,JBKL 30μg/m L藥物干預顯著抑制正常小鼠B淋巴細胞的增殖活性。圖1D結果表明,與溶媒對照組相比,JBKL在濃度(3~30)μg/m L對正常脾淋巴細胞活度無明顯的影響,提示 JBKL在(3~30)μg/mL對正常小鼠淋巴細胞無明顯細胞毒性作用。上述結果表明,JBKL體外具有顯著的免疫抑制活性。
圖1 不同濃度蠲痹顆粒醇提物(JBKL)對 ConA(A)、Anti-CD3 m Ab(B)和 LPS(C)誘導的正常小鼠脾淋巴細胞增殖情況影響和細胞毒性(D)(±s,n=3)
2.2 JBKL對TCR信號誘導的CD4+T淋巴細胞細胞因子產生的影響 為進一步探究JBKL對細胞因子產生的影響,本研究應用ELISA法檢測JBKL對Anti-CD3 mAb誘導CD4+T淋巴細胞細胞因子產生的影響。ELISA檢測結果顯示,CD4+T淋巴細胞經 Anti-CD3 mAb誘導后分泌更多的 IFN-γ、IL-17A、Treg細胞因子(IL-10)和促炎細胞因子(IL-6)。給予不同濃度的JBKL作用后,產生的IFN-γ和IL-17A顯著低于溶媒對照組。同時大幅增加Treg負調控細胞因子(IL-10)的分泌量,降低IL-6產生水平(表1)。
表1 蠲痹顆粒醇提物(JBKL)對Anti-CD3 m Ab誘導CD4+T細胞細胞因子的影響(±s,n=3,pg/mL)
表1 蠲痹顆粒醇提物(JBKL)對Anti-CD3 m Ab誘導CD4+T細胞細胞因子的影響(±s,n=3,pg/mL)
注:與溶媒對照組比較,*P<0.05,**P<0.01。
組別劑量/(μg·mL-1)IFN-γIL-17A IL-6 IL-10無刺激劑組 99.18±45.43 100.29±45.43 18.39±0.93 11.37±3.63溶媒對照組 2 590.50±30.59 623.45±17.17 154.69±30.74 361.34±27.66 JBKL 低濃度組 3 2 289.68±331.41 474.07±29.06* 146.52±14.43 354.43±34.43 JBKL 中濃度組 10 2 032.73±256.24 471.22±102.78 108.42±16.37 401.56±61.56 JBKL 高濃度組 30 2 129.47±16.66* 324.26±35.63** 89.18±23.54* 571.75±81.75*
2.3 JBKL干預后,CD4+T淋巴細胞磷酸化p38和ERK蛋白水平變化 圖2結果顯示,30μg/mL和100μg/m L JBKL作用后磷酸化ERK表達量較溶媒對照組減少。而在濃度100μg/mL,JBKL顯著抑制p38磷酸化表達水平,提示JBKL可能通過作用于ERK-MAPK和p38-MAPK信號通路來發(fā)揮抑制T細胞活化的作用。
圖2 蠲痹顆粒醇提物(JBKL)對Anti-CD3 m Ab誘導
T細胞介導的免疫反應損傷是導致RA等系統(tǒng)性自身免疫病發(fā)病的主要原因之一[1,8]。臨床上大多數RA患者的病程較長,主要以關節(jié)的免疫損傷為特征,并且在病原生物的持續(xù)感染下,病變可從小關節(jié)波及到大關節(jié),最終引起嚴重的炎癥損害[8]。但該病病因和發(fā)生機制目前尚未闡明。T淋巴細胞作為適應性免疫應答的主要效應細胞,其不同亞群發(fā)揮著不同的免疫效應,主要誘導分泌各類細胞因子或效應分子,從而參與調節(jié)體液免疫應答、炎癥反應和自身免疫病等過程。因此,類風濕性關節(jié)炎的發(fā)生與針對自身抗原的T淋巴細胞異?;罨鲋秤嘘P[9-10]。
前期研究顯示,蠲痹顆粒能有效抑制DNFB引發(fā)的遲發(fā)型超敏反應(DTH)。DNFB能夠刺激T細胞活化,釋放大量的細胞因子和炎癥介質,造成炎性損傷?;诖耍覀冞M一步研究發(fā)現(xiàn)蠲痹顆粒能顯著改善膠原誘導性小鼠關節(jié)炎,維持Th17/Treg細胞平衡,減少致炎因子IL-17A分泌量,促進免疫抑制因子IL-10的釋放,動物模型實驗證明給予蠲痹顆粒后能阻礙T細胞異?;罨l(fā)生的免疫應答,所以蠲痹顆粒治療RA的免疫調節(jié)機制是值得探索的。因此,本實驗采用ConA、Anti-CD3 mAb和LPS誘導脾臟T、B淋巴細胞增殖的體外模型,并加入JBKL;MTT結果顯示,T、B細胞增殖活性在JBKL干預后減弱。且細胞毒性實驗結果表明JBKL對正常脾淋巴細胞無明顯細胞毒性作用,排除了JBKL抑制淋巴細胞增殖作用依賴于細胞毒性的可能,與前期體內結果一致,進而證實蠲痹顆粒具有顯著免疫抑制活性,這可能是蠲痹顆粒治療RA主要的依據之一[1,4,11]。
白細胞分化抗原3(CD3)是一類分布于細胞膜表面的蛋白質,CD3和 TCR肽鏈(α、β、γ)以非共價鍵相互連接,形成CD3-TCR復合體,在抗原刺激下使T細胞活化[12]。大量研究證實Anti-CD3 mAb可模擬抗原刺激直接作用于CD3,介導T細胞快速活化增殖,促進Th1、Th17、Treg等T細胞亞群分泌細胞因子和炎癥介質釋放[13]。結果表明,JBKL 30μg/mL顯著降低了IFN-γ、IL-17A和IL-6的水平,顯著提高了負調控因子IL-10的水平。IFN-γ除了激活巨噬細胞發(fā)揮抗腫瘤效應和促進炎癥反應外,還有免疫調節(jié)作用[14]。由Th17細胞分泌的IL-17A有較強的促炎癥作用,在RA的啟動與進展中發(fā)揮關鍵作用[15-17]。另外,Th17細胞在IL-6刺激下會發(fā)生增殖和分化[18],IL-6還可以活化B淋巴細胞,發(fā)揮以抗體為主導的特異性體液免疫效應。由Treg細胞分泌的IL-10是維持免疫耐受的關鍵因子,以防止自生免疫性疾病發(fā)生。課題組前期在膠原誘導性關節(jié)炎模型中發(fā)現(xiàn)JBKL能調控Th17細胞與Treg細胞平衡,下調促炎因子IL-17A表達[3]。本研究在體外細胞因子表達角度進一步證實JBKL能調控Th17/Treg細胞平衡,這可能是蠲痹顆粒治療類風濕關節(jié)炎的免疫學機制之一。
在RA發(fā)病時,MAPK信號通路是參與TCR信號轉導的重要途徑。T細胞激活信號通過多種途徑轉導入細胞核,其中MAPK信號通路是參與TCR信號轉導的重要途徑。MAPK的3種主要成分:ERK、JNK以及P38均參與T細胞激活。通過激活MAPK信號通路釋放多種核轉錄因子,參與T細胞免疫應答過程[19]。基于此,我們進一步應用Western blot檢測JBKL對MAPK信號通路中相關蛋白的影響。結果表明,JBKL給藥后磷酸化ERK和p38表達降低,提示抑制MAPK信號通路,可能是蠲痹顆粒免疫抑制作用及治療類風濕關節(jié)炎的分子機制之一。
綜上所述,本實驗結果證實了JBKL通過調控MAPK信號轉導通路中p38和ERK蛋白磷酸化,從而抑制T細胞活化增殖和促炎因子分泌。本研究可為深入探究中藥復方蠲痹顆粒治療類風濕關節(jié)炎的作用機制提供科學基礎。