李藤藤徐東升李 琪吳 迪張 洋任立群*李相軍*
(1.吉林大學(xué)藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)藥理與毒理學(xué)教研室,長(zhǎng)春 130021; 2.吉林大學(xué)第一醫(yī)院腫瘤科,長(zhǎng)春 130000)
隨著生活條件的改善和飲食結(jié)構(gòu)的變化,我國(guó)心血管疾病的發(fā)生率和死亡率迅速增長(zhǎng),據(jù)推算,我國(guó)現(xiàn)患心血管疾病人數(shù)2.9 億,其死亡高于腫瘤和其他疾病,占居民疾病死亡的40%以上,居于首位[1]。 動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是一種心血管疾病,是由內(nèi)源性促炎和抗炎失衡所引起的炎癥反應(yīng)[2-3],涉及脂質(zhì)沉積、內(nèi)皮損傷、泡沫細(xì)胞堆積和不穩(wěn)定斑塊的破裂等病理過(guò)程[4],不穩(wěn)定斑塊容易發(fā)生破裂并促進(jìn)血栓形成。 巨噬細(xì)胞是斑塊中最重要的免疫細(xì)胞,其數(shù)量和功能對(duì)斑塊的大小和穩(wěn)定性有直接的影響,并通過(guò)分泌多種炎癥因子,進(jìn)一步介導(dǎo)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)不穩(wěn)定斑塊,引發(fā)斑塊內(nèi)細(xì)胞的凋亡和壞死,進(jìn)而加速不穩(wěn)定斑塊的破裂[5-7]。 因此,抑制巨噬細(xì)胞凋亡及減少促炎因子的分泌對(duì)延緩AS 進(jìn)展有重要意義。
淫羊藿苷(icariin,ICA)是從傳統(tǒng)補(bǔ)益中藥淫羊藿中提取的一種黃酮類化合物,是淫羊藿最為代表性的成分[8],具有抗骨質(zhì)疏松、抗炎、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等藥理作用[9]。 目前,本課題組已發(fā)現(xiàn),ICA 通過(guò)阻斷p38 MAPK 和ERK1/2 信號(hào)通路抑制VSMC增殖[10]。 本研究旨在通過(guò)體外構(gòu)建泡沫巨噬細(xì)胞模型,探討ICA 對(duì)泡沫巨噬細(xì)胞凋亡以及炎癥因子分泌的影響,為抗AS 治療提供新思路。
RAW264.7 細(xì)胞株(吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室贈(zèng)送,由吉林大學(xué)藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)藥理與毒理學(xué)教研室凍存)。
DMEM 高糖培養(yǎng)液(Hyclone 公司,美國(guó));胎牛血清(四季青,浙江天杭生物科技股份有限公司);青霉素-鏈霉素雙抗溶液(美國(guó)Gibco 公司);淫羊藿苷(四川維克奇生物技術(shù)有限公司,純度98.0%);氧化低密度脂蛋白(ox-LDL,廣州奕源生物科技有限);CCK-8 試劑盒(上海碧云天生物技術(shù)有限公司);Hoechst33258 染色試劑盒(南京凱基科技有限公司);油紅O(北京索萊寶科技有限公司);總蛋白提取試劑盒(北京普利萊基因技術(shù)有限公司);IL-1β、IL-6 和TNF-α ELISA 試劑盒(上海酶聯(lián))。 TGL-16M 臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(長(zhǎng)沙湘智離心機(jī)有限公司);Nikon ECLIPSE 80i 正置顯微鏡(尼康儀器(上海)有限公司);美國(guó)伯樂(lè)Bio-Rad 垂直電泳轉(zhuǎn)印系統(tǒng)(上海巴玖實(shí)業(yè)有限公司);MD 全波長(zhǎng)光吸收酶標(biāo)儀SpectraMax 190(美谷分子儀器(上海)有限公司);4200 全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光成像分析系統(tǒng)(上海天能);倒置熒光顯微鏡和生物顯微鏡(Nikon 儀器(上海)有限公司);CO2恒溫培養(yǎng)箱(美國(guó)BD 公司);JJ260 型精密電子天平。
1.3.1 細(xì)胞培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)分組
RAW264.7 細(xì)胞用含10%胎牛血清的DMEM高糖培養(yǎng)基于37℃、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng),第2 天換液繼續(xù)培養(yǎng)。 當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)密度至70%~80%時(shí)進(jìn)行傳代培養(yǎng),2 ~4 代細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。 將培養(yǎng)的RAW264.7 細(xì)胞分為空白組(CON 組)、模型組(MOD 組,50 μg/mL ox-LDL)、ICA 低、中、高劑量組(ICA 10、20、40 μmol/L 組+50 μg/mL ox-LDL)。低、中、高濃度的ICA 預(yù)處理RAW264.7 細(xì)胞30 min 后,模型組和ICA 低、中、高劑量組中加入50 μg/mL 的ox-LDL 培養(yǎng)24 h,空白組不作處理,加入等量的培養(yǎng)液代替。
1.3.2 CCK-8 法檢測(cè)細(xì)胞活力
使用無(wú)血清的DMEM 培養(yǎng)液制備濃度分別為10、20、40 μmol/L 的ICA 工作液。 按照每孔每毫升1.5×104個(gè)細(xì)胞數(shù)將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7細(xì)胞接種到96 孔板中,每孔100 μL,按照1.3.1 培養(yǎng)條件及實(shí)驗(yàn)分組處理,每組設(shè)置6 個(gè)復(fù)孔。 培養(yǎng)24 h 后,向各孔中加入10 μL CCK-8,37℃孵育4 h后,吸去各孔中的培養(yǎng)液,37℃搖床5 min,酶標(biāo)儀490 nm 波長(zhǎng)處檢測(cè)各孔的吸光度,細(xì)胞活力=實(shí)驗(yàn)組A 值/對(duì)照組A 值×100%
1.3.3 Hoechst 33258 檢測(cè)細(xì)胞凋亡率
將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7 細(xì)胞按照每孔每毫升2.0×105個(gè)細(xì)胞數(shù)接種于放有蓋玻片6 孔板中,按照1.3.1 培養(yǎng)條件及實(shí)驗(yàn)分組處理24 h后,棄培養(yǎng)液,用預(yù)冷的PBS 洗1 遍,加入500 μL 4%的多聚甲醛固定液進(jìn)行固定,時(shí)間10 ~15 min,棄掉固定液并用預(yù)冷的PBS 洗2 遍,加入500 μL Hoechest33258 染色液,搖床搖動(dòng)5 min 后,棄掉染色液,PBS 洗2 遍,調(diào)整顯微鏡的熒光波長(zhǎng),于鏡下仔細(xì)觀察并拍照,圓形是正常細(xì)胞核的著色形態(tài),呈現(xiàn)淡藍(lán)色;凋亡細(xì)胞則是致密濃染,呈現(xiàn)亮藍(lán)色。1.3.4 油紅O 染色
將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7 細(xì)胞按照每孔每亳升2.0×105個(gè)細(xì)胞數(shù)接種于放有蓋玻片的6孔板中,按照1.3.1 培養(yǎng)條件及實(shí)驗(yàn)分組處理24 h后,棄掉培養(yǎng)液,PBS 洗2 遍,加4%多聚甲醛,固定30 min,棄掉多聚甲醛,PBS 洗兩遍,加入2 mL 油紅O 染液,37℃孵育30 min,鏡下觀察,棄掉油紅O 染液,蘇木素復(fù)染2~3 min,水洗,甘油明膠封片,鏡下觀察拍照。
1.3.5 酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)(ELISA)
將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7 細(xì)胞按照每孔每毫升2.0×105個(gè)細(xì)胞數(shù)接種于6 孔板中,按照1.3.1 培養(yǎng)條件及實(shí)驗(yàn)分組處理24 h 后,收集各孔中的培養(yǎng)液并于-80℃保存,嚴(yán)格按照ELISA 試劑盒 說(shuō) 明 書(shū) 操 作, 測(cè) 定 ICA 對(duì) ox-LDL 誘 導(dǎo) 的RAW264.7 細(xì)胞炎癥因子IL-1β、IL-6 和TNF-α 釋放的影響。
1.3.6 免疫印跡實(shí)驗(yàn)(Western blot)
將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7 細(xì)胞按照每孔每毫升2.0×105個(gè)細(xì)胞數(shù)接種于6 孔板中,按照1.3.1 培養(yǎng)條件及實(shí)驗(yàn)分組處理24 h 后,棄掉培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液,PBS 洗2 遍,然后收集細(xì)胞。提取各組細(xì)胞總蛋白時(shí)按照提取試劑盒的說(shuō)明書(shū),采用BCA 定量法,然后進(jìn)行SDS-PAGE 凝膠電泳,通過(guò)濕法轉(zhuǎn)膜到PVDF 膜上,用脫脂奶粉封閉2 h,加入相應(yīng)的一抗抗體,4℃冰箱中孵育過(guò)夜。第2 天用TBST 洗膜4 次,每次5 min 加入稀釋后的二抗,室溫?fù)u床孵育2 h,TBST 洗膜4 次,每次5 min,按照高敏感度化學(xué)發(fā)光檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書(shū)滴加發(fā)光工作液顯色后,內(nèi)參以GAPDH 作為參照,采用Image proplus 6.0 軟件進(jìn)行灰度分析。Western blot 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中涉及的抗體及稀釋濃度見(jiàn)表1。 目的蛋白表達(dá)水平=目的蛋白條帶灰度值/GAPDH 條帶灰度值。
表1 Western blot 法檢測(cè)中使用的抗體和稀釋濃度比例Table 1 Antibodies used in Western blot method detection and dilutions
統(tǒng)計(jì)學(xué)采用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。 計(jì)量資料經(jīng)正態(tài)分布和方差齊性檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(ˉx±s)來(lái)表示,多組平均數(shù)比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),組間兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)。 以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
給藥處理24 h 后,經(jīng)CCK-8 法檢測(cè),與CON 組比較,MOD 組細(xì)胞活力明顯降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與MOD 組比較,ICA 20、40 μmol/L可以顯著提高細(xì)胞活力,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),ICA 10 μmol/L 組細(xì)胞活力增加,但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。
表2 ICA 對(duì)ox-LDL 誘導(dǎo)的RAW264.7 細(xì)胞活力的影響Table 2 Effect of ICA on the viability of RAW264.7cells induced by ox-LDL
給藥處理24 h 后,經(jīng)Hoechest33258 染色觀察,未經(jīng)藥物處理的CON 組細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)良好,細(xì)胞核形態(tài)均一,整體細(xì)胞呈現(xiàn)均勻的藍(lán)色熒光;與CON組比較,MOD 組細(xì)胞核變形皺縮且發(fā)出明顯的藍(lán)色熒光,即細(xì)胞染色質(zhì)密集皺縮,出現(xiàn)高亮的凋亡小體,典型凋亡細(xì)胞核數(shù)目明顯增多,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與MOD 組比較,ICA 低、中、高劑量組亮藍(lán)色熒光漸弱,高亮的凋亡小體數(shù)目逐漸減少,凋亡細(xì)胞核數(shù)逐漸減少,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(表3,圖1)。
圖1 ICA 對(duì)ox-LDL 誘導(dǎo)的RAW264.7 細(xì)胞凋亡的影響Figure 1 Effect of ICA on RAW264.7 cell apoptosis induced by ox-LDL
表3 ICA 對(duì)ox-LDL 誘導(dǎo)的RAW264.7 細(xì)胞凋亡的影響Table 3 Effect of ICA on RAW264.7 cell apoptosis induced by ox-LDL
藥物處理24 h 后,經(jīng)油紅O 染色觀察,與CON組比較,MOD 組細(xì)胞體積增大且均有油紅O 染色陽(yáng)性細(xì)胞遍布,細(xì)胞內(nèi)脂滴形成,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與MOD 組比較,ICA 中、高劑量組油紅O 染色陽(yáng)性細(xì)胞逐漸減少,細(xì)胞內(nèi)脂滴變小且減少,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),ICA 低劑量組油紅O 染色陽(yáng)性細(xì)胞減少,但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖2)。
注:與CON 組相比,*P<0.05;與MOD 組相比,#P<0.05。
藥物處理24 h 后,收集細(xì)胞培養(yǎng)上清,經(jīng)ELISA測(cè)定,與CON 組比較,MOD 組細(xì)胞分泌IL-1β、IL-6和TNF-α 因子均顯著增加,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與MOD 組比較,ICA 10、20、40 μmol/L 處理時(shí)可以降低IL-1β、IL-6 和TNF-α 因子的分泌,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),且呈劑量依賴性(表4)。
表4 ICA 對(duì)ox-LDL 誘導(dǎo)的RAW264.7 細(xì)胞炎癥因子釋放的影響(ˉx±s,n=3)Table 4 Effect of ICA on the secretion of inflammatory factors in RAW264.7 cells induced by ox-LDL
ICA 濃度為10、20、40 μmol/L 預(yù)處理30 min,ox-LDL誘導(dǎo)24 h 后,提取細(xì)胞蛋白,經(jīng)Western blot檢測(cè),與CON 組比較,MOD 組細(xì)胞Bax、Caspase-3和NF-κB p65 蛋白表達(dá)均顯著增加,Bcl-2 和IκBα蛋白表達(dá)顯著下降,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與MOD 組比較,ICA10、20、40 μmol/L 處理時(shí)可以降低Bax、Caspase-3 和NF-κB p65 蛋白的表達(dá),提高Bcl-2 和IκBα 蛋白表達(dá),具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),且呈劑量依賴性(圖3)。
注:與CON 組相比,**P<0.01;與MOD 組相比,##P<0.01。
AS 是一種累及動(dòng)脈血管壁的慢性炎癥疾病,隨著生活水平和生活方式的改變,AS 呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì),其發(fā)生發(fā)展與很多疾病緊密相關(guān),比如肥胖病、高血壓、糖尿病及高膽固醇血癥等[11]。 目前他汀類藥物是預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化的常用藥物,但是他汀類藥物可能會(huì)出現(xiàn)肌痛、肌炎和橫紋肌溶解等肌肉病癥,嚴(yán)重情況下還可能引起急性腎衰竭和肝功能受損[12]。
淫羊藿來(lái)源于小檗科多年生草本植物淫羊藿、箭葉淫羊藿、柔毛淫羊藿或朝鮮淫羊藿的干燥葉,其性溫而味辛、甘,歸肝、腎經(jīng),中醫(yī)臨床多用于腎陽(yáng)虛衰,陽(yáng)痿遺精,筋骨痿軟,風(fēng)濕痹痛,麻木拘攣等癥。 淫羊藿具有悠久的藥用歷史,開(kāi)始記載在《神農(nóng)本草經(jīng)》中。 現(xiàn)代的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),淫羊藿中含有多種化學(xué)成分,其中以黃酮類為主要化學(xué)成分,還包括酚苷類、多糖類、生物堿類等其他多種化學(xué)成分,淫羊藿具有多種藥理作用,比如抗炎、抗腫瘤、抗衰老和抗骨質(zhì)疏松等[13]。 淫羊藿苷(ICA)是淫羊藿的主要活性成分之一,分子式為C33H40O15,分子量為676.65[14],是一種黃酮類的化合物,。 既往研究多集中于淫羊藿苷抗骨質(zhì)疏松、抗炎、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等藥理作用方面,最近幾年來(lái),越來(lái)越多的研究者們開(kāi)始將研究目標(biāo)轉(zhuǎn)移到ICA 對(duì)心血管系統(tǒng)的作用上,在ICA 抗AS、抗高血壓、抗心肌缺血等很多方面均取得了一些嶄新的科研成果。本課題組對(duì)ICA 具有較為系統(tǒng)和深刻的藥理學(xué)研究,目前成果主要集中在藥物安全性評(píng)價(jià);對(duì)ApoE-/-小鼠的抗AS 作用及治療價(jià)值研究[15];對(duì)體外培養(yǎng)的平滑肌細(xì)胞藥理作用及機(jī)制研究[16]。 基于此,本研究以巨噬細(xì)胞為切入點(diǎn),明確ICA 對(duì)巨噬細(xì)胞凋亡及炎癥因子的影響,從而揭示ICA 抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用。
巨噬細(xì)胞在AS 的形成、發(fā)生以及發(fā)展中發(fā)揮至關(guān)重要的作用,參與著全過(guò)程[17]。 巨噬細(xì)胞凋亡在AS 病變?cè)缙诳梢砸种艫S 的發(fā)生進(jìn)程,但是在病變晚期,巨噬細(xì)胞降解細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的能力下降,巨噬細(xì)胞凋亡則導(dǎo)致不穩(wěn)定斑塊的破裂,從而加速AS的發(fā)生進(jìn)程[18]。 單核細(xì)胞遷移至內(nèi)皮下分化形成巨噬細(xì)胞,巨噬細(xì)胞吞噬ox-LDL 形成泡沫細(xì)胞,泡沫細(xì)胞的形成是AS 發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)典型事件[19]。 用ox-LDL 刺激巨噬細(xì)胞分化成泡沫細(xì)胞是研究AS 的經(jīng)典模型,本研究在此模型上研究ICA的體外抗動(dòng)脈粥樣硬化作用及其機(jī)制。 結(jié)果表明,加入不同濃度的ICA 處理24 h 后,經(jīng)ox-LDL 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞細(xì)胞活力增加,凋亡細(xì)胞數(shù)減少;細(xì)胞泡沫化減少;IL-1β、IL-6 和TNF-α 炎癥因子分泌減少,表明ICA 具有減少巨噬細(xì)胞凋亡并抑制IL-1β、IL-6 和TNF-α 炎癥因子分泌的作用,提示ICA 具有抗AS 的藥理作用。
在病理狀態(tài)下,細(xì)胞內(nèi)源性凋亡通路會(huì)在巨噬細(xì)胞吞噬ox-LDL 的過(guò)程中被激活[20]。 Bcl-2 是定位在線粒體膜上的一種蛋白,與Bax 蛋白共同形成異源二聚體,從而來(lái)控制線粒體膜的通透性,防止細(xì)胞色素C 的流出而激活下游Caspase-3 凋亡蛋白引發(fā)內(nèi)源性凋亡[21-22]。 當(dāng)泡沫細(xì)胞出現(xiàn)生存障礙時(shí),泡沫細(xì)胞會(huì)發(fā)生破裂,從而釋放出大量的炎癥因子和脂質(zhì)吞噬物[23-24],進(jìn)一步導(dǎo)致不穩(wěn)定斑塊的形成和破裂。 劉學(xué)謙等[25]發(fā)現(xiàn)清心通脈飲可降低巨噬細(xì)胞的凋亡,其機(jī)制與降低促凋亡蛋白Bax 的表達(dá),增加Bcl-2 蛋白表達(dá)有關(guān);趙正等[26]研究發(fā)現(xiàn)TM 可引起Caspase-3 活性增加,誘導(dǎo)泡沫細(xì)胞凋亡,與ox-LDL 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞泡沫化和凋亡結(jié)果相符;林徐澤等[27]研究表明脂肪因子Omentin-1 可顯著抑制巨噬細(xì)胞的凋亡,其機(jī)制與Omentin-1 促進(jìn)巨噬細(xì)胞抗凋亡蛋白Bcl-2 的表達(dá),抑制Bax 及Caspase-3 的蛋白表達(dá)有關(guān)。 本研究結(jié)果表明,與CON 組相比,MOD 組Bax 和Caspase-3 蛋白表達(dá)增加,Bcl-2 蛋白表達(dá)減少;與MOD 組相比,ICA 將不同程度降低Bax 和Caspase-3 蛋白的表達(dá),并提高Bcl-2 蛋白表達(dá),并且呈劑量依賴性,與上述研究結(jié)果一致,表明ICA 可激活細(xì)胞內(nèi)源性凋亡途徑引起細(xì)胞凋亡。
Park 等[28]研究發(fā)現(xiàn), NF-κB 的激活能夠抑制巨噬細(xì)胞的凋亡,這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)提示可能與級(jí)聯(lián)放大炎癥反應(yīng)相關(guān)。 NF-κB 的抑制因子是IκB,IκB與NF-κB 結(jié)合后,能夠阻止NF-κB 轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)。 當(dāng)細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí),NF-κB 和IκB 結(jié)合形成沒(méi)有活性的復(fù)合體,存在于胞漿中,當(dāng)外界信號(hào)的刺激細(xì)胞后,IκB 激酶復(fù)合體則將IκB 磷酸化,使NF-κB 暴露出核定位的相關(guān)位點(diǎn)。 游離的NF-κB迅速進(jìn)入到細(xì)胞核中,與特異性κB 序列結(jié)合,誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄,進(jìn)而抑制巨噬細(xì)胞凋亡。 本研究中,MOD 組NF-κB p65 蛋白表達(dá)增加,IκBα 蛋白表達(dá)減少。 ICA 處理后發(fā)現(xiàn):ICA 將不同程度地提高IκBα 蛋白表達(dá),降低NF-κB p65 蛋白的表達(dá),并且呈劑量依賴性,與以往人們研究結(jié)果一致,表明ICA能夠激活NF-κB 活性抑制巨噬細(xì)胞凋亡。 綜上所述,本研究在細(xì)胞水平證實(shí)了ICA 可以提高巨噬細(xì)胞活性并減少細(xì)胞凋亡,抑制相關(guān)炎癥因子的釋放,激活細(xì)胞內(nèi)源性凋亡途徑和NF-κB 活性抑制凋亡蛋白的表達(dá),為ICA 抗AS 的研究提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。