葛根素對(duì)IL—1β?lián)p傷大鼠關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞一氧化氮及一氧化氮合成酶的影響

楊洋+劉勇

摘要：目的 觀察葛根素（Pue）對(duì)IL-1β?lián)p傷大鼠關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞一氧化氮的影響。 方法 取雌性10日齡大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨作體外細(xì)胞培養(yǎng)，培養(yǎng)后軟骨細(xì)胞隨機(jī)分成正常組、L-1β組、地塞米松組、Pue50組、Pue100組、Pue200組等6組。后5組分別加入IL-1β（5 μg/L）10 μmol、IL-1β（5 μg/L）10 μmol +地塞米松10-9 mol、IL-1β（5 μg/L）10 μmol +Pue50 μmol/L、IL-1β（5 μg/L）10 μmol+ Pue100 μmol/L、IL-1β（5 μg/L）10 μmol+Pue200 μmol/L，使用南京建成生物工程研究所的一氧化氮（NO）試劑盒和一氧化氮合成酶（iNOS）試劑盒檢測(cè)NO含量和iNOS活性。 結(jié)果 6組軟骨細(xì)胞的NO含量（μmol/L）分別為1.351、12.162、4.054、9.459、6.757、5.405，后4組與IL-1β組比較有明顯差異（P<0.05），且隨著劑量上升（50、100、200 μmol/L），軟骨細(xì)胞分泌的NO的含量越少。6組軟骨細(xì)胞的iNOS含量（U/mL）分別為0.535、1.069、0.713、1.069、0.891、0.713，后4組與IL-1β組比較有明顯差異（P<0.05），且隨著劑量上升（50、100、200 μmol/L），iNOS活性越低。 結(jié)論 葛根素是一良好的NO清除劑，其通過(guò)降低iNOS活性，減少NO生成，以達(dá)到保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的目的，為防止骨性關(guān)節(jié)炎提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：葛根素；軟骨細(xì)胞；IL-1β；iNOS活性；NO含量

中圖分類號(hào)：R285.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007-2349（2017）02-0083-03

【Abstract】Objective： To observe the effect of puerarin on nitric oxide （NO） of articular chondrocytes in rats with IL-1β-induced injury. Methods： Chondrocytes were isolated from female 10-day-old rats and cultured in vitro. The chondrocytes were randomly divided into a normal group， a L-1β group， a dexamethasone group， a Pue50 group， a Pue100 group and a Pue200 group. The latter five groups were respectively given （5 μg/L） 10 μmol， IL-1 β （5 μg/L） 10 μmol+dexamethasone 10 μmol， IL-1 β （5 μg/L） 10 μmol/L， 10 μmol+Pue 100 μmol/L and 10 μmol+Pue 200 μmol/L of IL-1β （5 μg/L） and NO kit and iNOS kit made by Nanjing Jiancheng Biology Engineering Institute were used to detect NO content and iNOS activity. Results： The NO content （μmol/L） of chondrocytes of the six groups was 1.351， 12.162， 4.054， 9. 459， 6.757 and 5. 405 respectively. There were significant differences between the latter four groups and IL-1β group （P<0.05） （50 μmol/L， 100 μmol/L， 200 μmol/L）. With the rising of dose（50 μmol/L、100 μmol/L、200 μmol/L）， the content of NO produced by chondrocytes decreased. The iNOS content （U/mL） of the six groups of chondrocytes was 0.535， 1.069， 0.713， 1. 069， 0.891and 0.713 respectively. The iNOS content of the latter four groups were significantly different from those of IL-1β group （P<0.05）. With the rising of the dose （50 μmol/L、100 μmol/L、200 μmol/L）， the activity of iNOS became lower. Conclusion： Puerarin is a good NO scavenger， which can protect the articular chondrocytes by lowering iNOS activity and decreasing NO production， which provides a theoretical basis for preventing osteoarthritis.

【Key words】puerarin， chondrocyte， IL-1β， iNOS activity， NO content

骨性關(guān)節(jié)炎（OA）是一種常見的，以關(guān)節(jié)軟骨變性為其特征的慢性骨關(guān)節(jié)病。研究表明OA時(shí)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞及滑膜內(nèi)一氧化氮（NO）水平明顯升高[1]，NO通過(guò)抑制關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞蛋白多糖的合成，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨逐漸粗糙而發(fā)生退變[2]。NO是由一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS）催化生成的，而其中誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶（iNOS）與OA關(guān)系密切。iNOS表達(dá)較高時(shí)則能催化NO水平持續(xù)升高。葛根素（Puerarin，Pue）是中藥葛根的提取物，也是葛根的主要有效成份之一，在上一部分實(shí)驗(yàn)中證實(shí)葛根素可以保護(hù)IL-1β?lián)p傷的軟骨細(xì)胞，并促進(jìn)其增殖?，F(xiàn)在筆者根據(jù)葛根素的作用和OA的發(fā)病機(jī)制，來(lái)探討葛根素對(duì)IL-1β?lián)p傷軟骨細(xì)胞的作用機(jī)制：可能是通過(guò)降低iNOS活性從而減少NO的合成來(lái)達(dá)成的。

1 材料與方法

1.1 主要材料及設(shè)備 SPF級(jí)10日齡大鼠（武漢同濟(jì)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供）、CO2恒溫培養(yǎng)箱（日本SANYO公司）、超凈工作臺(tái)（蘇凈安泰）、生物倒置顯微鏡（重慶光電儀器總公司）、752紫外分光光度計(jì)（上海民怡儀器儀表有限公司）、臺(tái)式離心機(jī)（Heal Force）、微型漩渦混合器（上海凌儀實(shí)業(yè)有限公司）、恒溫水浴鍋（武漢金寶華科技有限公司）、移液槍（上海佳安分析儀器廠）。

1.2 主要試劑 DMEM/F12培養(yǎng)基（美國(guó)Hyclone公司）、胎牛血清（杭州四季青生物工程材料有限公司）、胰蛋白酶（Amresco公司）、II型膠原酶（北京博奧森生物技術(shù)有限公司）、重組大鼠白介素-1β（rratIL-1β，PeproTech公司）、地塞米松磷酸鈉注射液（Solarbio公司）、葛根素標(biāo)準(zhǔn)品（Sigma公司）、無(wú)鈣鎂磷酸緩沖液（PBS）、一氧化氮試劑盒（南京建成生物工程研究所）、誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶（南京建成生物工程研究所）。

1.3 軟骨細(xì)胞的原代培養(yǎng)及傳代 取SPF級(jí)10日齡大鼠，脫頸處死后，在無(wú)菌條件下取出髖膝關(guān)節(jié)處的軟骨組織塊，于超凈工作臺(tái)內(nèi)置入含10%雙抗的PBS培養(yǎng)皿中，清洗一遍，再用不含雙抗的PBs清洗三遍。然后將軟骨組織塊移入EP管，向EP管中滴入2-3滴PBS，然后用眼科剪將組織塊剪至約1 mm3大小。將EP管中的PBS吸出，加入0.2%Ⅱ型膠原酶使組織塊處于懸浮狀態(tài)，置于37℃條件下消化過(guò)夜。消化完成后，將EP管在振蕩器上振蕩2 min，使消化下來(lái)的細(xì)胞從組織中離散。離心棄上清，取出下層細(xì)胞加入盛10%胎牛血清的DMEM/F12培養(yǎng)瓶中，置于37℃、5% CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。72 h后更換培養(yǎng)液，觀察細(xì)胞生長(zhǎng)情況，以后隔2天更換1次培養(yǎng)液，當(dāng)細(xì)胞長(zhǎng)滿單層的80%-90%左右后進(jìn)入傳代培養(yǎng)。

達(dá)到傳代條件后，將培養(yǎng)瓶中的培養(yǎng)液吸棄，用PBS沖洗2遍，加入0.25%胰蛋白酶2 mL消化5 min左右，在倒置顯微鏡下見細(xì)胞變圓后，立即棄去消化液終止消化，加入含血清的培養(yǎng)液沖洗、吹打，使細(xì)胞懸浮起來(lái)，根據(jù)需要調(diào)節(jié)細(xì)胞濃度分瓶接種于新的培養(yǎng)瓶中。置于37℃、5% CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.4 實(shí)驗(yàn)分組 ①正常軟骨細(xì)胞組；②IL-1β組，按濃度5 μg/L加入IL-1β10 μmol；③IL-1β（5 μg/L）10 μmol +地塞米松（10-9 mol/L）；④、⑤、⑥IL-1β（5 μg/L）10 μmol +葛根素50、100、200 μmol/L。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法 取生長(zhǎng)良好的傳代軟骨細(xì)胞，用0.25%胰蛋白酶常規(guī)消化，用培養(yǎng)液配制成濃度為1×105個(gè)/mL的細(xì)胞懸液，接種于96孔板中，每孔加200 μL，置于37℃，5% CO2恒溫培養(yǎng)箱中。待培養(yǎng)24 h細(xì)胞貼壁后，分別加入含IL-1β和藥物的培養(yǎng)基，共設(shè)6組，每組3孔。培養(yǎng)24 h后用南京建成生物工程研究所的NO試劑盒和iNOS試劑盒檢測(cè)NO含量和iNOS活性，具體操作方法按試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 所有數(shù)據(jù)均由SPSS 17.0軟件進(jìn)行處理，計(jì)量資料采用（x±s）表示，2組間比較采用兩樣本均數(shù)t檢驗(yàn)，P<0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 NO含量的檢測(cè) IL-1β能損傷軟骨細(xì)胞，增加NO的釋放量，同正常組比較有顯著差異性（P<0.01）。地塞米松和葛根素均能顯著減少NO的生成，而葛根素減少NO的生成呈劑量依賴性，劑量越高，分泌的NO越少，見表1。

2.2 iNOS活性的檢測(cè) IL-1β?lián)p傷軟骨細(xì)胞后增強(qiáng)了iNOS的含量，同正常組相比差異有意義（P<0.05），地塞米松和葛根素均能顯著降低iNOS的含量（P<0.05），而葛根素降低iNOS的含量呈劑量依賴性，劑量越高，iNOS含量越低，表明葛根素能降低iNOS活性，同時(shí)葛根素劑量越高，iNOS活性越低，見表2。

3 討論

骨性關(guān)節(jié)炎（OA）又稱骨關(guān)節(jié)病、退行性關(guān)節(jié)病、老年性關(guān)節(jié)炎等，是一種常見的以關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、僵硬和畸形為特點(diǎn)，以關(guān)節(jié)軟骨變性為其特征的慢性骨關(guān)節(jié)病。我國(guó)正在進(jìn)入老齡化社會(huì)，因而老年OA的發(fā)病率也呈逐年上升的趨勢(shì)，是老年人關(guān)節(jié)疼痛和致殘的主要原因[3]。一般認(rèn)為OA是在力學(xué)和生物學(xué)等因素的共同作用下，由于軟骨細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)（ECG）及軟骨下骨三者之間分解和合成代謝失衡，從而引起軟骨損害、滑膜炎性改變?yōu)樘攸c(diǎn)的疾病。本病發(fā)病核心是從關(guān)節(jié)軟骨退行性改變逐步累及軟骨下骨質(zhì)、滑膜、關(guān)節(jié)囊等關(guān)節(jié)重要結(jié)構(gòu)。其中關(guān)節(jié)軟骨的退行性改變是骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病的病理基礎(chǔ)和核心。關(guān)節(jié)軟骨由較骨細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成，幾乎所有的致病因素均是通過(guò)影響這二者而致病的。近年發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞因子、蛋白酶分泌異常，導(dǎo)致軟骨退變，是骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病中心環(huán)節(jié)[4]。

一氧化氮（nitric oxide，NO）作為一種氣體自由基，其產(chǎn)生路徑有很多，其能對(duì)細(xì)菌和腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生殺傷作用，同時(shí)正常組織也能被NO刺激而造成損傷[5]。骨性關(guān)節(jié)炎時(shí)關(guān)節(jié)軟骨會(huì)產(chǎn)生大量的NO，而NO會(huì)對(duì)軟骨產(chǎn)生有害作用，主要表現(xiàn)于對(duì)蛋白多糖和Ⅱ型膠原合成與分泌的抑制。NO是由一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS）催化生成的，而NOS可以分為三種，分別是誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶（iNOS）、內(nèi)皮型一氧化氮合成酶（eNOS）和神經(jīng)元型一氧化氮合成酶（nNOS），其中iNOS與OA關(guān)系密切。Amin等在OA患者的關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)iNOS高表達(dá)，認(rèn)為iNOS是由特定細(xì)胞因子誘導(dǎo)合成的，如IL-1β、腫瘤壞死因子、和γ-干擾素等[6]。iNOS表達(dá)較高時(shí)則能催化NO水平持續(xù)升高，而NO通過(guò)抑制關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞蛋白多糖的合成，造成軟骨損傷，最終導(dǎo)致OA的發(fā)生[7]。

筆者在試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，軟骨細(xì)胞在受到IL-1β刺激后iN0S活性增強(qiáng)，NO生成大量增加，印證了前期的實(shí)驗(yàn)研究。本實(shí)驗(yàn)證實(shí)IL-1β?lián)p傷的大鼠關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞N0生成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常組，iNOS生成也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常組，反映了NO體系在受到IL-1β刺激后的連鎖反應(yīng)，結(jié)合前一實(shí)驗(yàn)中IL-1β?lián)p傷組軟骨細(xì)胞增殖率的降低，印證了NO體系受到IL-1β刺激后發(fā)生連鎖性的反應(yīng)，通過(guò)NO損傷軟骨細(xì)胞。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，地塞米松和葛根素在一定范圍內(nèi)都有清除N0、降低iNOS活性的效應(yīng)，而葛根素保護(hù)效應(yīng)呈明顯的劑量依賴性。在本實(shí)驗(yàn)中，葛根素作為良好的NO清除劑，其通過(guò)降低iNOS活性，減少NO生成，以達(dá)到保護(hù)軟骨細(xì)胞的目的，為葛根素的臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

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（收稿日期：2016-09-18）