阿爾祖古麗·阿卜力米提,李敬雙,金 鑫,于 洋?
(1. 錦州醫(yī)科大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧 錦州 121001;2. 錦州醫(yī)科大學(xué) 畜牧獸醫(yī)學(xué)院,遼寧 錦州 121001)
苦瓜是葫蘆科苦瓜屬植物(Momordica charantia L.)果實,是傳統(tǒng)的藥食兩用植物,具有多種藥理活性。從苦瓜果實中提取的苦瓜多糖(Momordica charantia polysaccharide,MCP)是一類雜多糖,主要含有半乳糖醛酸、半乳糖以及葡萄糖等單糖,是苦瓜的主要有效成分,具有提高免疫力、抗腫瘤[1]、降血糖[2]、抗疲勞[3]、抗氧化損傷[4]等功效。苦瓜中含有多種有益成分,其中多糖是目前研究的熱點之一,多糖廣泛應(yīng)用在臨床、農(nóng)業(yè)、食品領(lǐng)域中。目前對MCP活性作用的研究也越來越多,杜國豐等[5]對比MCP及其鐵絡(luò)合物對四氧嘧啶致高血糖小鼠模型的降血糖作用,結(jié)果表明,MCP及其鐵絡(luò)合物給藥組都能顯著降低高血糖模型小鼠的血糖水平,且MCP鐵降血糖效果更顯著。于志江等[6]研究MCP對一次性力竭運動后小鼠疲勞緩解及氧化損傷影響。結(jié)果表明,MCP具有顯著的抗疲勞功效,可減輕大強度運動后自由基造成的氧化損傷,促進機體功能恢復(fù)。然而,目前還缺乏對MCP的功能作用及各種機制的研究,MCP的研究方向在降血糖作用和抗氧化功能方面較多,鮮有關(guān)于MCP免疫調(diào)節(jié)作用及其機制方面的報道,在MCP活性研究中還存在待研究的問題。因此,本實驗從細(xì)胞增殖、巨噬細(xì)胞吞噬能力、細(xì)胞因子以及mRNA表達(dá)方面觀察 MCP對小鼠脾淋巴細(xì)胞的影響,從而闡述MCP免疫調(diào)節(jié)活性及其作用機制,為MCP的開發(fā)研究及其在功能食品以及各領(lǐng)域中的廣泛利用提供有力的依據(jù)。
Balb/c小鼠SPF級,體重(18±22)g,6~8周齡:錦州醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)院(生產(chǎn)許可證號SCXK(遼)2014-0004);苦瓜多糖(MCP):晨光生物技術(shù)有限公司提供;胎牛血清,無噬菌體、內(nèi)毒素含量極低,適合于細(xì)胞株的保藏及組織器官培養(yǎng),單抗研制:浙江天杭生物科技有限公司;甲基噻唑藍(lán)(MTT)、臺盼藍(lán)、RPMI-1640、二甲基亞砜(DMSO)、PBS和氯仿:京索萊寶科技有限公司;Trizol:碧云天生物技術(shù);小鼠IL-4、IL-6、IFN-γ和IL-12細(xì)胞因子檢測試劑盒:上海酶聯(lián)生物科技有限公司。
Varioskan FlashT多功能酶標(biāo)儀:Thermo Fisher Scientific;SW-CJ-1F型超凈工作臺:蘇州凈化設(shè)備有限公司;CKX41SF倒置顯微鏡:日本OLYMPUS公司;TD5A低速離心機:湖南赫西儀器裝備有限公司;TDL80-2B 96孔或24孔板臺式離心機:上海安亭;CO2培養(yǎng)箱:美國SHELLAB;FA2004型電子天平:上海精密科學(xué)儀器有限公司;實時熒光定量PCR儀:德國Eppendorf公司。
1.3.1 苦瓜多糖制備
精選原料-原料清洗-濃縮提取-濃縮干燥-粉碎滅菌等步驟,經(jīng)純化制取,純度≥90%。
1.3.2 淋巴細(xì)胞懸液制備
小鼠用頸部斷髓法處死后取脾,無菌分離收集其淋巴細(xì)胞于離心管中離心,棄上清,裂解其中紅細(xì)胞,配置淋巴細(xì)胞懸液,進行細(xì)胞計數(shù)并檢測其活力,使細(xì)胞活力達(dá)95%以上,調(diào)整細(xì)胞密度為 5×106個/mL。
1.3.3 分組及處理
實驗設(shè)空白組、左旋咪唑組、MCP處理組,每組均設(shè)5個重復(fù),每孔加入淋巴細(xì)胞懸液??瞻捉M每孔加入完全培養(yǎng)基,陽性對照組每孔加入含有左旋咪唑(終濃度為 5 μg/mL)和完全培養(yǎng)基;MCP處理組每孔加入含不同濃度 MCP(終濃度為終濃度為40、80、160、320 μg/mL)和完全培養(yǎng)基。
1.3.4 MTT法檢測MCP對淋巴細(xì)胞增殖的影響
按 1.3.3實驗分組及處理各濃度組后,使用96孔細(xì)胞培養(yǎng)板,37 ℃、5% CO2培養(yǎng)后,加入MTT液,用酶標(biāo)儀測定OD570值,進一步判斷小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖率。
1.3.5 檢測小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力
小鼠斷頸處死后,腹腔注射5 mLPBS,輕柔腹部,收集腹腔液,離心后棄上清,用臺盼藍(lán)檢測細(xì)胞活力,用RPMI-1640完全培養(yǎng)基使細(xì)胞懸浮,調(diào)整細(xì)胞濃度。將調(diào)整好的細(xì)胞接種于96孔板中,37 ℃、5% CO2培養(yǎng)條件下培養(yǎng)4 h,去除未貼壁的細(xì)胞,按照1.3.3加入不同濃度的MCP繼續(xù)培養(yǎng)24 h后,棄上清,每孔加入1%的中性紅溶液100 μL,繼續(xù)培養(yǎng)1 h,加細(xì)胞裂解液V(無水乙醇)∶V(冰乙酸)=1∶1后 4 ℃裂解12 h,用酶標(biāo)儀540 nm處測定吸光度。
1.3.6 ELISA法檢測 MCP對淋巴細(xì)胞分泌細(xì)胞因子的影響
按1.3.3實驗分組及處理各濃度組,37 ℃、5% CO2培養(yǎng)后,按照小鼠ELISA試劑盒說明書的操作檢測上清液中細(xì)胞因子IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12的分泌量。
1.3.7 MCP對 IL-4、IFN-γ、IL-6和 IL-12mRNA表達(dá)的影響
按1.3.3實驗分組及處理各濃度組,37 ℃、5% CO2培養(yǎng)后,用trizol法提取RNA,用核酸蛋白檢測儀測定OD值,OD260/OD280的比值在1.8~2.1之間,可鑒別提取的RNA純度較好,質(zhì)量較高。按試劑盒的說明操作反轉(zhuǎn)錄合成 cDNA,根據(jù)說明書進行PCR體系和參數(shù)設(shè)置及下一步進行擴增程序。選用β-actin作為內(nèi)參,用相對定量的分析方法 2-ΔΔCT分析基因的相對表達(dá)量。引物序列及擴增長度見表1。
表1 實驗中小鼠IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12和內(nèi)參ACTB引物序列Table 1 Mouse IL-4、IFN-γ、IL-6 and IL-12 and internal reference ACTB primer sequences in the experiment
實驗數(shù)據(jù)用 SPSS 20.0軟件進行分析,數(shù)值以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,采用單因素方差分析,以LSD法進行顯著性差異分析。
MCP對淋巴細(xì)胞增值的影響如表2所示,與空白組相比,作為陽性對照組的左旋咪唑能顯著地促進小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖(P<0.05),且比MCP處理組最高濃度組的促進作用大;與空白組相比,不同濃度的MCP淋巴細(xì)胞刺激指數(shù)顯著升高(P<0.05),說明MCP對淋巴細(xì)胞的增殖能力有不同程度的促進作用,淋巴細(xì)胞增殖趨勢隨MCP濃度的升高而升高,兩者之間呈良好的量-效關(guān)系;MCP濃度升到一定程度,淋巴細(xì)胞增殖數(shù)反而顯著下降,呈現(xiàn)出MCP雙向調(diào)節(jié)作用,但相對于空白組仍然有顯著增加。與左旋咪唑組相比,MCP各濃度組淋巴細(xì)胞刺激指數(shù)顯著下降(P<0.05),MCP 在 80 μg/mL 濃度時無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。
表2 MCP對淋巴細(xì)胞增值的影響(±s,n=5)Table 2 Effect of MPC on lymphocyte proliferation (±s,n=5)
表2 MCP對淋巴細(xì)胞增值的影響(±s,n=5)Table 2 Effect of MPC on lymphocyte proliferation (±s,n=5)
注:用不同小寫字母表示有顯著性差異(P<0.05)。下面的表格用同樣方法標(biāo)注。Note: Different lower-case letters showed statistical significance(P<0.05)。The following table is marked in the same way.
組別 淋巴細(xì)胞增殖指數(shù)空白組 1.00±0.00d左旋咪唑組 2.08±0.08a 40 μg/mLMCP 組 1.26±0.24c 80 μg/mLMCP 組 2.06±0.07a 160 μg/mLMCP 組 1.75±0.17b 320 μg/mLMCP 組 1.45±0.05c
MCP對小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬能力的影響如圖1顯示,與正常對照組而言,陽性對照組和MCP處理組巨噬細(xì)胞吞噬中性紅能力顯著增加(P<0.05),說明MCP能促進巨噬細(xì)胞的吞噬能力;與陽性對照組相比,MCP各濃度處理組的小鼠巨噬細(xì)胞吞噬能力顯著下降(P<0.05),且在MCP 80 μg/mL 時,差異不顯著(P>0.05)。
圖1 MCP對小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬能力的影響Fig.1 Effect of MCP on phagocytosis of mice macrophages
MCP對淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12分泌的影響由表3可知,與空白組相比,左旋咪唑組和 MCP處理組淋巴細(xì)胞 IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12分泌量均顯著升高(P<0.05),說明左旋咪唑和MCP能夠誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12的分泌;淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12分泌量隨MCP濃度的升高而逐漸升高且呈雙向調(diào)節(jié)作用。與左旋咪唑組相比,MCP為 80 μg/mL 濃度組淋巴細(xì)胞 IL-4、IFN-γ、IL-6 和 IL-12的分泌量差異不顯著(P>0.05),其余各濃度組均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。
表3 MCP對淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12分泌的影響(±s,n=5)Table 3 Effect of MPC on the secretion of IL-4、IFN-γ、IL-6 和 IL-12 in lymphocytes (±s, n=5) pg/mL
表3 MCP對淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12分泌的影響(±s,n=5)Table 3 Effect of MPC on the secretion of IL-4、IFN-γ、IL-6 和 IL-12 in lymphocytes (±s, n=5) pg/mL
組別 IL-4含量 IFN-γ含量空白組 179.86±0.014e 741.37±0.03d左旋咪唑組 252.47±0.04a 861.63±0.01a 40 μg/mL MCP 組 190.62±0.01d 750.28±0.02d 80 μg/mL MCP 組 256.73±0.03a 874.83±0.04a 160 μg/mL MC 組 224.08±0.02b 844.39±0.01b 320 μg/mL MC 組 206.53±0.05c 809.83±0.02c IL-6含量 IL-12含量133.71±0.03d 124.02±0.09e 167.17±0.01a 160.51±0.07a 135.05±0.05d 132.48±0.09d 170.90±0.01a 160.43±0.05a 158.50±0.07b 152.38±0.05b 145.15±0.13c 140.86±0.03c
由表4和圖2~5可知,左旋咪唑組和 MCP處理組淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和 IL-12 mRNA表達(dá)均高于空白組(P<0.05),由此說明MCP促進IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12的分泌可能是通過增加IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12 mRNA表達(dá)量來調(diào)節(jié)的。淋巴細(xì)胞 IL-4、IFN-γ、IL-6和 IL-12 mRNA表達(dá)量隨MCP濃度的升高而逐漸升高,當(dāng)濃度為80 μg/mL 時 IL-4、IFN-γ、IL-6 和 IL-12 mRNA 表達(dá)量最佳,同左旋咪唑組IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12 mRNA表達(dá)量相當(dāng),與左旋咪唑組相比沒有顯著性差異(P>0.05);當(dāng)繼續(xù)升高濃度至一定程度時淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12 mRNA表達(dá)有下降的趨勢,說明 MCP對誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞 IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12 mRNA表達(dá)呈雙向調(diào)節(jié)作用。
表4 MCP對淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12 mRNA的影響(n=5)Table 4 Effect of MPC on the secretion of IL-4、IFN-γ、IL-6 和 IL-12 mRNA in lymphocytes (±s, n=5)
表4 MCP對淋巴細(xì)胞IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12 mRNA的影響(n=5)Table 4 Effect of MPC on the secretion of IL-4、IFN-γ、IL-6 和 IL-12 mRNA in lymphocytes (±s, n=5)
組別 IL-4 mRNA相對表達(dá)量 IFN-γmRNA相對表達(dá)量 IL-6mRNA相對表達(dá)量 IL-12mRNA相對表達(dá)量空白組 1.00±0.00d 1.00±0.00d 1.00±0.00e 1.00±0.00e左旋咪唑組 8.23±0.86a 7.53±0.32a 8.84±0.43b 8.61±0.61a 40 μg/mL MCP 組 2.02±0.13d 4.35±0.29c 6.67±0.31c 6.98±0.22b 80 μg/mL MCP 組 9.18±0.39a 7.17±0.49a 9.37±0.73 a 8.95±0.18a 160 μg/mL MC 組 5.16±0.47b 5.09±0.53b 9.10±0.26a 4.49±0.30c 320 μg/mL MC 組 3.97±0.36c 2.72±0.34d 4.85±0.35d 2.30±0.27d
圖2 IL-4 mRNA電泳圖譜Fig.2 Electrophoresis results of IL-4 mRNA
圖3 IL-6 mRNA電泳圖譜Fig.3 Electrophoresis results of IL-6 mRNA
圖4 IFN-γ mRNA電泳圖譜Fig.4 Electrophoresis results of IFN-γ mRNA
圖5 IL-12 mRNA電泳圖譜Fig.5 Electrophoresis results of IL-12 mRNA
細(xì)胞的增殖在生物體生長、發(fā)育、繁殖以及遺傳功能上起重要的作用。淋巴細(xì)胞的增殖對于維持器官的結(jié)構(gòu)和正常的免疫功能至關(guān)重要。細(xì)胞增殖伴隨著許多基因的轉(zhuǎn)錄和許多細(xì)胞因子的表達(dá)[7]。魯振國等[8]研究表明,玉竹多糖和板藍(lán)根多糖對環(huán)磷酰胺造模形成免疫抑制雛雞免疫系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)功能,可增強外周淋巴細(xì)胞增殖。相關(guān)研究中,張逸等[9]發(fā)現(xiàn)MCP在100~500 μg/mL濃度范圍內(nèi),能明顯的促進小鼠淋巴細(xì)胞增殖,具有顯著的免疫增強和腫瘤抑制的活性。袁華等[10]體外實驗證實 MCP能夠抑制人乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞的增殖及生長以及促進MDA-MB-231細(xì)胞凋亡,從而實現(xiàn)抑瘤作用,并出現(xiàn)藥物濃度依賴性。同樣,本次試驗以左旋咪唑為陽性對照,觀察MCP對體外培養(yǎng)小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖功能的影響,發(fā)現(xiàn)在40~320 mg/mL范圍內(nèi),MCP能顯著提高小鼠脾淋巴細(xì)胞體外增殖,濃度為80 μg/mL時效果最為明顯,且與左旋咪唑組差異不顯著(P>0.05),MCP與左旋咪唑均能刺激小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖。
免疫系統(tǒng)的吞噬細(xì)胞主要由巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞組成。這些細(xì)胞代表了非特異性宿主防御和炎癥的主要細(xì)胞效應(yīng)。中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞通過吞噬外來物質(zhì)并釋放細(xì)胞毒性和促炎介質(zhì)的能力,保護機體免受各種病原體和外源性物質(zhì)的侵襲,并在宿主對組織損傷的反應(yīng)中發(fā)揮核心作用[11]。巨噬細(xì)胞是免疫必不可少的細(xì)胞,需要建立和調(diào)節(jié)先天反應(yīng)。參與吞噬和殺死致病微生物,清除受損和衰老[12]。大蒜素對對脂多糖誘導(dǎo)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的影響這個研究中報道[13],大蒜素能提高巨噬細(xì)胞的吞噬能力,能顯著抑制LPS誘導(dǎo)的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng),其機制可能與抑制NF-κB信號通路激活有關(guān)。王瑩[14]等研究不同分子量枸杞多糖對RAW264.7巨噬細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用時,發(fā)現(xiàn)其對巨噬細(xì)胞的增殖、吞噬能力和mRNA等均有促進作用。本試驗中,MCP不同處理組與陽性對照組對腹腔巨噬細(xì)胞吞噬能力均有促進作用,增強吞噬活性來發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用。
細(xì)胞因子(cytokine,CK)細(xì)胞因子不僅在維持動態(tài)平衡方面很重要,而且是癌癥、自身免疫、肥胖和急慢性炎癥等一系列疾病過程中的重要介質(zhì)。體內(nèi)幾乎每一個細(xì)胞的生存和活動都受到生長因子的調(diào)節(jié)。細(xì)胞因子的產(chǎn)生是由通過細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外病原體識別受體(PRRs)感知危險信號而產(chǎn)生的上游信號驅(qū)動的。細(xì)胞因子是維持體內(nèi)平衡以及先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的關(guān)鍵因素,而調(diào)節(jié)失調(diào)的細(xì)胞因子的產(chǎn)生則對個體產(chǎn)生影響。因此,調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的產(chǎn)生,使特定的細(xì)胞群體和機體保持平衡。按細(xì)胞因子類型和生物學(xué)功能的不同可以分成兩類:一類是促炎癥細(xì)胞因子(如 IL-2,IL-1,IFN-γ,TFN);二類是/抗炎癥細(xì)胞因子(如IL-4,IL-6,IL-10),這兩種細(xì)胞因子的比例失衡會造成對機體的一些損害[15]。類似實驗報道,檀新珠[16]等研究不同質(zhì)量濃度的太子參莖葉多糖對小鼠脾細(xì)胞增殖及細(xì)胞因子的影響,結(jié)果太子參莖葉多糖能刺激淋巴細(xì)胞增殖,能升高細(xì)胞因子 IL-2、IL-4、IL-6和 IFN-γ的含量,且有一定的劑量依賴性,證實太子參莖葉多糖具有提高免疫的能力。崔旻等[17]對正常小鼠及糖尿病模型小鼠脾臟細(xì)胞進行體外培養(yǎng),ELISA檢測培養(yǎng)上清的細(xì)胞因子時發(fā)現(xiàn) MCP可能通過調(diào)節(jié)Th1和Th2細(xì)胞亞群之間的平衡,改善糖尿病模型小鼠Th1和Th2細(xì)胞亞群之間嚴(yán)重的失衡狀態(tài)。因此,本試驗判斷 MCP對淋巴細(xì)胞 IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12均有不同程度的誘導(dǎo)分泌作用,調(diào)節(jié)失調(diào)的細(xì)胞因子,維持平衡。
IL-4由Th2細(xì)胞分泌并發(fā)揮多種功能,在免疫病理學(xué)中的作用不可小覷,IL4的一個重要特性是其在體外促進 Th2分化的能力[18]。IFN-γ是一種由Th1和NK細(xì)胞響應(yīng)白介素-12產(chǎn)生的細(xì)胞因子,可促進Th1免疫反應(yīng)的進行和巨噬細(xì)胞的活化,在許多細(xì)胞系統(tǒng)中具有與Th2型細(xì)胞因子拮抗的生物學(xué)功能[19]。IFN-γ具有抗病毒[20]、免疫調(diào)節(jié)及抗腫瘤特性[21]。IL-6是一種由多種由免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞產(chǎn)生的[22],具有多效性和冗余性,IL-6在多種細(xì)胞類型的分化中發(fā)揮重要作用,可以增強免疫反應(yīng)。IL-6能抑制Th1的分化,IL-6存在下分化的Th1細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ會減少。在免疫反應(yīng)中,IL-12作為先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)之間的紐帶發(fā)揮著核心作用[23]。因此,本試驗觀察MCP對這幾種細(xì)胞因子的分泌和mRNA表達(dá)的影響判斷免疫活性。其他研究也有證實,猴頭菇多糖研究了猴頭菇多糖對小鼠體外脾淋巴細(xì)胞分泌Th1、Th2細(xì)胞因子的量及mRNA表達(dá)量的影響,結(jié)果顯示,猴頭菇多糖在25~400 mg/L濃度范圍內(nèi)能顯著刺激 T細(xì)胞亞群 Th1細(xì)胞因子(IL-2、IFN-γ、TNF-α)和 Th2 細(xì)胞因子(IL-4、IL-6)的分泌及mRNA的表達(dá),通過調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡,發(fā)揮雙重免疫調(diào)節(jié)作用[24]。朱建飛[25]等通過MTT法檢測,菜籽多糖WPS-1對淋巴細(xì)胞具有明顯的增殖活性,并表現(xiàn)出明顯的劑量-效果關(guān)系。采用半定量RT-PCR進一步研究WPS-1對淋巴細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子 1L-2、IL-4、IL-6、IFN-γmRNA表達(dá)的影響。結(jié)果顯示 WPS-1可以提高淋巴細(xì)胞相關(guān)因子 mRNA表達(dá)水平,這是WPS-1能提高免疫系統(tǒng)功能的作用機制之一。綜上可見,在本試驗中不同濃度的MCP處理可以在不同程度上促進淋巴細(xì)胞 IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12的分泌和上調(diào)mRNA表達(dá),進一步調(diào)節(jié)免疫活性。
MCP可提高小鼠脾淋巴細(xì)胞免疫活性,其作用機制可能是通過上調(diào)IL-4、IFN-γ、IL-6和IL-12 mRNA表達(dá),誘導(dǎo)IL-4、IL-6、IFN-γ和IL-12細(xì)胞因子的分泌,促進細(xì)胞增殖,增強巨噬細(xì)胞吞噬活性,從而發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用提高免疫功能,其作用機制待深入研究,在今后的研究中會更詳實地驗證和完善。