王旭,李艷榮,樊慧杰,孫芮芮,賈多,賈璐,呂建軍,肖保國,馬存根,4,柴智 (.山西藥科職業(yè)學(xué)院中藥系,山西 太原 000;.山西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,山西 晉中 0069;.復(fù)旦大學(xué)華山醫(yī)院神經(jīng)病學(xué)研究所,上海 0005;4.山西大同大學(xué)腦科學(xué)研究所,山西 大同 07009)
多發(fā)性硬化(Multiple sclerosis,MS)以中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎性脫髓鞘病變?yōu)樘攸c(diǎn),主要累及脊髓和白質(zhì),表現(xiàn)為神經(jīng)功能缺損[1]。該疾病的發(fā)病具有遺傳易感性,患者成年早期發(fā)病率高,且女性高于男性,大部分患者反復(fù)發(fā)作,伴隨空間多發(fā)性和時間多發(fā)性,極易致殘[2]。MS 的病理過程涉及炎性反應(yīng)如γ 干擾素(IFN-γ)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素17(IL-17)等炎性因子的釋放,大量炎性細(xì)胞浸潤是MS 的病理特征,炎癥在MS 的各個階段都會導(dǎo)致脫髓鞘及組織損傷[3]。抑制炎性反應(yīng)可有效延緩MS 的病程和進(jìn)展[4]。實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(Experimental allergic encephalomyelitis,EAE)模型是以特異性致敏的CD4+T 細(xì)胞介導(dǎo)為主的,以中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)小血管周圍出現(xiàn)單個核細(xì)胞浸潤及髓鞘脫失為特征的自身免疫性疾病,是人類MS 的理想動物模型,被廣泛應(yīng)用于MS 的實(shí)驗(yàn)研究[5-6]。中醫(yī)藥在改善MS 患者疾病癥狀、穩(wěn)定疾病發(fā)展及整體調(diào)節(jié)等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢[7]。本課題組前期研究表明,經(jīng)典補(bǔ)腎名方五子衍宗丸能夠改善EAE 小鼠神經(jīng)功能評分[8],對脫髓鞘模型小鼠有促進(jìn)再髓鞘化的作用[9],可能與降低炎癥因子分泌進(jìn)而改善炎性環(huán)境有關(guān)。故本研究擬基于EAE 小鼠模型進(jìn)一步探討五子衍宗方免煎顆粒對MS 炎性反應(yīng)的影響及機(jī)制。
1.1 動物 8~10 周齡雌性C57BL/6 小鼠36 只,SPF級,體質(zhì)量(20±2)g,購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動物科技有限公司,實(shí)驗(yàn)動物生產(chǎn)許可證號:SCXK(京)2017-0011。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)山西中醫(yī)藥大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn),動物倫理審批號:2018DW116。動物適應(yīng)性飼養(yǎng)1 周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1.2 藥物及試劑 每1 g 五子衍宗方免煎顆粒由菟絲子(炒)0.56 g、枸杞子0.07 g、覆盆子0.139 g、鹽車前子0.21 g、五味子(蒸)0.021 g 五味藥組成,原方配伍比例為8∶8∶4∶2∶1。本研究所用五子衍宗方免煎顆粒均購自太原市同仁堂藥店,批號:16091703。將五子衍宗方免煎顆粒研磨成微細(xì)粉末狀,用0.9%生理鹽水溶解配制成0.32 g·mL-1溶液備用,使用前充分搖勻。
髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白多肽35-55(MOG35-55),上海強(qiáng)耀生物科技有限公司,批號:9001;百日咳毒素,美國Sigma 公司,批號:231144;結(jié)核分枝桿菌,美國Becton Dickinson 公司,批號:231141;完全弗氏佐劑,美國Alexis 公司,批號:60301;HE染色試劑盒(貨號:G1120-100),LFB 染色試劑盒(貨號:M066),均購自北京索萊寶科技有限公司;IL-12(貨號:DY406-05)、TNF-α(貨號:DYDY419-05)、IFN-γ(貨號:DY421-05)、IL-17(貨號:DY410-05)ELISA 檢測試劑盒,均購自美國R&D 公司;RNA 提取液(貨號:G3013)、Servicebio?RT First Strand cDNA Synthesis Kit(貨號:G3330)、2×SYBR Green qPCR Master Mix(貨號:G3320),均購自武漢賽維爾生物科技有限公司;異丙醇(貨號:80109218)、HyPure TMMolecular Biology Grade Water(貨號:SH3053802),美國HyClone 公司; TLR4、TNF-α引物,由北京擎科生物科技公司合成;Rho 蛋白激酶2(ROCKII)抗體,美國eBioscience 公司,批號:124024;磷酸化肌球蛋白磷酸酶(P-MYPT1)抗體,美國ENZO 公司,批號:E03110;核因子-κB/p65(NF-κB/p65)抗體,英國Abcam 公司,批號:ab124024;β 肌動蛋白(β-actin)抗體,美國Cell Signaling 公司,批號:4870S;HRP Goat anti-rabbit IgG,上??禐獒t(yī)療科技發(fā)展有限公司,批號:01334/10412。
1.3 主要儀器 PowerPacTM型電泳儀、PowerPacTM型半干轉(zhuǎn)膜儀、HOOD-Ⅱ型凝膠成像分析儀、CFX96型實(shí)時熒光定量PCR 儀器,美國Bio-Rad 公司;CM1950 型冰凍切片機(jī)、DM2000 型熒光顯微鏡,德國Leica 公司;NanoDrop2000 型超微量分光光度計(jì),美國Thermo Fisher 公司;SpectraMax Plus 384 型酶標(biāo)儀,美國Molecular Devices 公司。
1.4 模型復(fù)制 用生理鹽水溶解MOG35-55配成水劑,用完全弗氏佐劑將結(jié)核分枝桿菌配成油劑,使用針管混合器把油劑與水劑按1∶1 充分混合,制成油包水樣抗原乳劑,靜置后無分層視為合格。于小鼠背部第4~5 節(jié)脊椎兩側(cè)選4 個點(diǎn),皮下注射抗原乳劑(每只0.1 mL,MOG35-55含量為250 μg,結(jié)核分枝桿菌含量為350 μg);免疫當(dāng)日和48 h 后,各組小鼠分別腹腔注射百日咳毒素(每只每次300 ng)。以小鼠尾張力下降為EAE 發(fā)病起始。
1.5 分組及給藥[8]將36 只C57BL/6 小鼠隨機(jī)分為正常組、模型組及五子衍宗方組(五子衍宗方免煎顆粒,16 g·kg-1·d-1),每組12 只。從免疫后第3 天開始灌胃(0.05 mL·g-1·d-1)給藥,每天2 次,早晚間隔12 h,持續(xù)干預(yù)25 d;正常組和模型組小鼠給予等體積生理鹽水(0.5 mL)灌胃。
1.6 神經(jīng)功能評分 從免疫當(dāng)天起,參考國際通用的5 分制評分[10],每日對各組小鼠進(jìn)行神經(jīng)功能評分。0 分:無癥狀;1 分:尾張力消失,輕度步態(tài)笨拙;2 分:單側(cè)后肢無力,輔助翻身后恢復(fù);3 分:雙側(cè)后肢均癱瘓無力,刺激后可稍有挪動;4 分:雙側(cè)后肢均癱瘓并伴有前肢單側(cè)或雙側(cè)癱瘓;5 分:動物處于瀕死或死亡狀態(tài)。如癥狀介于兩者之間的以±0.5 分計(jì)。
1.7 樣品采集與處理 脾細(xì)胞懸液制備:實(shí)驗(yàn)第28 天,小鼠麻醉后在無菌條件下摘取完整脾臟,迅速置于高糖培養(yǎng)基(滅菌)中低溫保存。隨后于無菌操作臺上,用注射器的無菌注射芯在0.7 μm 濾皿中將脾臟完全、充分研磨,剔除白色筋膜;加入1 mL 高糖培養(yǎng)基,連同脾細(xì)胞一起全部移入無菌離心管中;用臺盼藍(lán)染液對脾細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)。
脊髓組織冰凍切片制備:取出脾臟后,通過心臟灌注生理鹽水至肝臟發(fā)白,然后推注4%多聚甲醛溶液灌流進(jìn)行體內(nèi)組織固定。分離脊髓,以O(shè)CT 包埋,在液氮中冷凍,用冰凍切片機(jī)制備厚度10 μm的脊髓冰凍切片。
1.8 HE 染色法檢測脊髓炎性細(xì)胞浸潤情況 取脊髓組織冰凍切片于水中浸泡2 min,蘇木素染色5 min;快速水洗后,于0.5%鹽酸乙醇分化5~15 s;快速水洗,伊紅染色2 min;快速水洗,依次經(jīng)70%、80%、90%、95%、100%乙醇梯度脫水;二甲苯透明,中性樹膠封片,光鏡下觀察并分析脊髓白質(zhì)區(qū)炎性細(xì)胞浸潤面積占整個脊髓面積的比值。
1.9 LFB 染色法檢測脊髓髓鞘脫失情況 取脊髓組織冰凍切片于95%乙醇中浸泡15 min 固定,然后浸入固藍(lán)溶液中,60 ℃烤箱孵育過夜。次日取出切片,在95%乙醇溶液和去離子水中分別浸洗10 min;然后在0.05%碳酸鋰溶液中快速浸洗10 s;于70%乙醇溶液中分化至肉眼能夠清晰分辨灰白質(zhì);最后經(jīng)浸洗、梯度乙醇脫水、二甲苯透明及中性樹膠封片后,于光鏡下觀察并分析脊髓白質(zhì)區(qū)髓鞘脫失面積占整個脊髓面積的比值。
1.10 ELISA 法檢測小鼠脾細(xì)胞上清液中炎性因子水平 將各組小鼠脾細(xì)胞混懸液在常溫下以1 500 r·min-1(離心半徑8 cm)離心5 min,棄上清;移入10 mL 滅菌離心管中,PBS 沖洗后,以2 000 r·min-1(離心半徑8 cm)離心10 min,棄上清;加入20 mL 含MOG的高糖培養(yǎng)基,在5% CO2培養(yǎng)箱中孵育48 h 后,離心取上清液,保存?zhèn)溆?。?yán)格按照ELISA 試劑盒說明書步驟操作,分別檢測上清液中IFN-γ、TNF-α、IL-17、IL-12、IL-6 及IL-1β 含量。
1.11 qRT-PCR 法檢測小鼠脾細(xì)胞TLR4、TNF-α mRNA 表達(dá)情況 取各組脾細(xì)胞懸液,采用TRIzol試劑提取總RNA,以紫外分光光度法檢測總RNA 濃度及純度。采用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)制備cDNA,反應(yīng)條件:25 ℃、5 min,50 ℃、15 min,85 ℃、5 min,4 ℃、10 min。然后進(jìn)行熒光定量PCR 反應(yīng),取0.2 mL PCR 管,配制PCR 反應(yīng)體系:7.5 μL 2×qPCR Mix、4.0 μL ddH2O、2.0 μL cDNA、正/反向引物各0.75 μL。PCR 擴(kuò)增反應(yīng)條件:95 ℃預(yù)變性10 min,95 ℃下變性15 s,60 ℃下退火30 s,共循環(huán)40 次;擴(kuò)增循環(huán)結(jié)束后,降溫至65 ℃,每15 s 升溫0.3 ℃,升溫至95 ℃完成熔解。反應(yīng)結(jié)束后,計(jì)算Ct 值,以β-actin 為內(nèi)參基因,采用2-△△Ct法計(jì)算目的基因相對表達(dá)水平。各基因合成引物序列見表1。
1.12 Western Blot 法檢測小鼠脾臟ROCKII、P-MYPT1 及NF-κB 蛋白表達(dá)情況 4 ℃條件下,將小鼠脾臟組織加裂解液充分裂解,提取總蛋白,采用BCA 法測定蛋白含量。加Loading buffer 上樣緩沖液制備樣品,經(jīng)SDS-PAGE 電泳、轉(zhuǎn)膜后,用5%脫脂奶粉封閉1.5 h;洗滌后,分別加入一抗ROCKII、P-MYPT1、NF-κB 及β-actin 抗體,4 ℃下孵育過夜;次日洗膜后,加入相應(yīng)二抗,室溫下孵育2 h;洗滌后,以凝膠成像分析儀檢測蛋白條帶;采用Image Lab 3.0 軟件進(jìn)行灰度值比較,以β-actin 為內(nèi)參,對目的蛋白進(jìn)行半定量分析。
1.13 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用GraphPad Prism 8.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;計(jì)量資料以均數(shù)± 標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示;多組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn),不滿足方差齊性則采用非參數(shù)檢驗(yàn);以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 五子衍宗方免煎顆粒對EAE 小鼠神經(jīng)功能的影響 結(jié)果見圖1。與正常組比較,模型組小鼠在免疫后第10 天開始發(fā)病,平均起病時間為(11.20±1.10)d;小鼠開始出現(xiàn)精神萎靡不振、皮毛失澤不整,尾部及后肢肌力下降甚至出現(xiàn)癱瘓,平均最高神經(jīng)評分為(3.50±0.35)分,神經(jīng)功能評分顯著升高(P<0.05,P<0.01)。與模型組比較,五子衍宗方組小鼠在免疫后第14 天開始發(fā)病,平均起病時間為(15.00±1.00)d,起病時間明顯推遲(P<0.05);小鼠精神狀態(tài)及相關(guān)癥狀得到明顯改善,平均最高神經(jīng)評分為(2.50±0.35)分,神經(jīng)功能評分顯著降低(P<0.05,P<0.01)。
圖1 各組小鼠的神經(jīng)功能評分(±s,n=12)Figure 1 Neurological function score of mice in each group(±s,n=12)
2.2 五子衍宗方免煎顆粒對EAE 小鼠脊髓炎性細(xì)胞浸潤的影響 結(jié)果見圖2。正常組、模型組、五子衍宗方組小鼠脊髓白質(zhì)區(qū)炎性細(xì)胞浸潤面積占整個脊髓面積的比值分別為(0.56±0.11)%、(6.16±0.75)%、(3.79±0.25)%。與正常組比較,模型組小鼠脊髓炎性細(xì)胞浸潤顯著增加(P<0.001);與模型組相比,五子衍宗方組小鼠脊髓炎性細(xì)胞浸潤顯著減少(P<0.01)。
圖2 各組小鼠脊髓炎性細(xì)胞浸潤情況(HE 染色,×50,×200;±s,n=12)Figure 2 Infiltration of inflammatory cells in spinal cord of mice in each group(HE staining,×50,×200;±s,n=12)
2.3 五子衍宗方免煎顆粒對EAE 小鼠脊髓髓鞘脫失的影響 結(jié)果見圖3。正常組、模型組、五子衍宗方組小鼠脊髓白質(zhì)區(qū)髓鞘脫失面積占整個脊髓面積的比值分別為(1.77±0.58)%、(9.81±1.66)%、(4.12±0.67)%。與正常組比較,模型組小鼠髓鞘脫失顯著增加(P<0.01);與模型組相比,五子衍宗方組小鼠髓鞘脫失顯著減少(P<0.01)。
圖3 各組小鼠脊髓髓鞘脫失情況(LFB 染色,×50,×200;±s,n=12)Figure 3 Demyelination of spinal cord in each group of mice(LFB staining,×50,×200;±s,n=12)
2.4 五子衍宗方免煎顆粒對EAE 小鼠脾細(xì)胞炎性因子表達(dá)水平的影響 結(jié)果見圖4、圖5。與正常組比較,模型組小鼠脾細(xì)胞IFN-γ、TNF-α、IL-17、IL-12、IL-6 及IL-1β 的表達(dá)水平顯著上升(P<0.001);與模型組比較,五子衍宗方組小鼠脾細(xì)胞IFN-γ、TNF-α、IL-17、IL-12、IL-6 及IL-1β 的表達(dá)水平顯著降低(P<0.01,P<0.001)。
圖4 各組小鼠脾細(xì)胞炎性因子IFN-γ、TNF-α、IL-17 及IL-12 的表達(dá)情況(±s,n=6)Figure 4 Expressions of inflammatory factors IFN-γ,TNF-α,IL-17 and IL-12 in splenocyte of mice in each group(±s,n=6)
圖5 各組小鼠脾細(xì)胞炎性因子IL-6、IL-1β 的表達(dá)情況(±s,n=6)Figure 5 Expressions of inflammatory factors IL-6 and IL-1β in splenocyte of mice in each group(±s,n=6)
2.5 五子衍宗方免煎顆粒對EAE 小鼠脾細(xì)胞TLR4、TNF-α mRNA 表達(dá)的影響 結(jié)果見圖6。與正常組比較,模型組小鼠脾細(xì)胞TLR4、TNF-α mRNA 表達(dá)水平均顯著上升(P<0.01,P<0.001);與模型組比較,五子衍宗方組小鼠脾細(xì)胞TLR4、TNF-α mRNA表達(dá)水平均顯著降低(P<0.01,P<0.001)。
圖6 各組小鼠脾細(xì)胞TLR4、TNF-α mRNA 表達(dá)情況(±s,n=3)Figure 6 The mRNA expressions of TLR4 and TNF- α in splenocyte of mice in each group(±s,n=3)
2.6 五子衍宗方免煎顆粒對EAE 小鼠脾臟組織ROCKII、P-MYPT1、NF-κB 蛋白表達(dá)的影響 結(jié)果見圖7。與正常組比較,模型組小鼠脾臟ROCKII、P-MYPT1、NF-κB 蛋白表達(dá)量顯著升高(P<0.01,P<0.001);與模型組比較,五子衍宗方組小鼠脾臟ROCKII、P-MYPT1、NF-κB 蛋白表達(dá)量均顯著降低(P<0.01)。
圖7 各組小鼠脾臟組織ROCKII、P-MYPT1、NF-κB 蛋白表達(dá)情況(±s,n=3)Figure 7 The protein expressions of ROCKII,P-MYPT1 and NF-κB in splenic of mice in each group(±s,n=3)
多發(fā)性硬化(MS)因病變累及部位的空間多發(fā)性而導(dǎo)致臨床癥狀廣泛,主要表現(xiàn)為肢體麻木無力、肌力減退、共濟(jì)失調(diào)、自主神經(jīng)功能紊亂及精神障礙等[11]。中醫(yī)將MS 歸屬為“痿證”“痹證”范疇,認(rèn)為病位在“腦與髓”,“腎虛”是本病的根本病因,五子衍宗方具有補(bǔ)腎益精之功效[12],可用于本病的治療。本研究表明,五子衍宗方免煎顆粒能夠明顯延長EAE 小鼠的發(fā)病時間,降低神經(jīng)功能評分,顯示出治療效果。此外,MS 的病理表現(xiàn)無論在急性期還是緩解期均有廣泛的白質(zhì)炎性脫髓鞘[13]。其病灶部位不僅局限于白質(zhì)區(qū)域,皮層也有受累,隨疾病進(jìn)程,炎性細(xì)胞浸潤和髓鞘脫失持續(xù)惡化[14]。本研究通過病理學(xué)觀察表明,EAE 模型組小鼠脊髓呈現(xiàn)大量炎性細(xì)胞浸潤和脫髓鞘現(xiàn)象,五子衍宗方免煎顆粒干預(yù)后,脊髓白質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤及脫髓鞘程度顯著減輕。由此可見,五子衍宗方免煎顆粒治療可明顯緩解EAE 小鼠的臨床神經(jīng)功能癥狀,減輕脊髓炎性病變及髓鞘脫失,具有神經(jīng)保護(hù)作用。
MS 是主要由CD4+Th1 細(xì)胞介導(dǎo)的炎性脫髓鞘疾病,Th 細(xì)胞分化促進(jìn)炎性因子釋放,機(jī)體產(chǎn)生炎性病變[15]。IL-17 是一種高度致炎細(xì)胞因子,能啟動和刺激炎性細(xì)胞產(chǎn)生;IFN-γ 是EAE 發(fā)病的關(guān)鍵致病因子,可釋放TNF-α 等介質(zhì)并引起脫髓鞘;TNF-α、IL-6 及IL-1β 能刺激巨噬細(xì)胞釋放炎性介質(zhì);IL-12 在Th1 細(xì)胞分化中起重要作用,抑制IL-12 可調(diào)控Th1 細(xì)胞分化,減輕EAE 的病理變化[16]。研究[17]證實(shí),MS 患者血清和腦脊液中炎性因子水平的升高與臨床發(fā)病進(jìn)程密切相關(guān)。TLR4 是Toll 樣受體家族成員,分布廣泛,表達(dá)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)多種細(xì)胞中[18]。研究[19]證明,TLR4 在炎性反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用,可通過啟動相應(yīng)的炎性反應(yīng)參與識別和清除病原微生物。TLR4 介導(dǎo)的神經(jīng)炎性反應(yīng)參與了MS 的發(fā)生發(fā)展[20],激活TLR4 會產(chǎn)生高水平的促炎因子,造成髓鞘損傷[21]。在MS 患者和EAE 小鼠的脊髓中,TLR4 表達(dá)水平均明顯升高,而抑制TLR4 表達(dá)對延緩EAE 的發(fā)生有一定作用[22]。因此,減輕炎性反應(yīng)是緩解和治療MS 的重要策略。本研究結(jié)果顯示,EAE 小鼠脾細(xì)胞的IFN-γ、TNF-α、IL-17、IL-12、IL-6 及IL-1β 水平均顯著升高,TLR4 基因表達(dá)亦顯著上調(diào),提示小鼠體內(nèi)存在嚴(yán)重炎性反應(yīng);而五子衍宗方免煎顆粒干預(yù)后,炎性因子及炎性受體的表達(dá)水平均顯著下調(diào)。
MS 的病理改變與Rho/ROCK 信號通路的激活有關(guān)[23]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,Rho/ROCK 信號通路激活后,可進(jìn)一步激活效應(yīng)底物ROCKII,刺激效應(yīng)分子P-MYPT1 產(chǎn)生,促進(jìn)炎性反應(yīng)[24]。Rho 激酶抑制劑可下調(diào)NF-κB 表達(dá),減輕炎性反應(yīng),減少炎性細(xì)胞浸潤,促進(jìn)髓鞘再生[25]。本研究結(jié)果顯示,五子衍宗方免煎顆??梢种艵AE 小鼠脾臟組織NF-κB、ROCKII 及P-MYPT1 蛋白表達(dá),提示其可能通過抑制Rho 及NF-κB 信號通路的激活來抑制炎性反應(yīng)。
綜上所述,五子衍宗方免煎顆粒能夠改善EAE小鼠的神經(jīng)功能,減少炎癥浸潤及脫髓鞘等病理損害,具有神經(jīng)保護(hù)作用,其作用機(jī)制可能與抑制Rho及NF-κB 信號通路,降低相關(guān)炎性因子水平有關(guān)。