韓彥琪,李 新,王德勤,徐 旭,郭海彪,許 浚,4,張鐵軍,4**,李楚源**
(1.天津藥物研究院/天津市中藥質(zhì)量標(biāo)志物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300301;2.天津藥物研究院/中藥現(xiàn)代制劑與質(zhì)量控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室 天津 300301;3.廣州白云山和記黃埔中藥有限公司 廣州 510515;4.天津藥物研究院/釋藥技術(shù)與藥代動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300301)
三七來源于五加科植物Panaxnotoginseng(Burk.)F.H.Chen 的干燥根和根莖,又名田七,是我國傳統(tǒng)名貴中藥材,歷代本草和各版《中華人民共和國藥典》中均收載此中藥,其性溫,味甘、微苦,歸肝、胃經(jīng),具有散瘀止血,消腫定痛的功效,主要用于咯血,吐血,衄血,便血,崩漏,外傷出血,胸腹刺痛,跌撲腫痛[1]。《本草綱目》中記載:“三七近時(shí)始出,南人軍中用為金瘡要藥,云有奇功”,《本草綱目拾遺》中記載:“人參補(bǔ)氣第一,三七補(bǔ)血第一,味同而功亦等,故稱人參三七,為中藥中之最珍貴者”。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),三七有效成分為三七總皂苷類成分,如三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rd、人參皂苷Re 等,以及三七素、黃酮類成分、揮發(fā)油成分等,其具有活血化瘀、止血、抗血栓等多種功效,目前已廣泛應(yīng)用于心腦血管系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng)等臨床治療中[2-5]。
除治療內(nèi)傷出血、瘀血外,三七還擅治療跌打、金刃等外傷引起的瘀血腫痛,具有消腫、散瘀、止痛的功效,是中醫(yī)傷科藥物中的首選,為治療跌打損傷的常用藥[6],著名的“云南白藥”,即以之為主藥。有研究者運(yùn)用角叉菜膠、巴豆油、蛋清等各種致炎劑對(duì)小鼠和大鼠分別進(jìn)行耳廓致炎處理和足部腫脹處理,通過三七干預(yù)后,發(fā)現(xiàn)其對(duì)各種致炎劑均有顯著抗炎功效[7]。另外,三七中的三七總皂苷能有效抑制磷酸組胺、角叉菜膠誘導(dǎo)的大鼠踝關(guān)節(jié)腫脹,抑制炎細(xì)胞增多和蛋白滲出,對(duì)急性炎癥引起的毛細(xì)血管通透性升高、炎性滲出和組織水腫以及炎癥后期肉芽組織增生也均有抑制作用[8]。其作用機(jī)制可能與三七總皂苷阻止炎細(xì)胞內(nèi)游離鈣水平的升高,抑制灌流液中磷脂酶A2的活性,減少地諾前列酮的釋放有關(guān)[9]。另有報(bào)道,三七總皂苷可以激動(dòng)阿片肽樣受體,對(duì)化學(xué)和熱刺激引起的疼痛有一定的鎮(zhèn)痛作用,且沒有成癮性[10]。
雖然目前對(duì)三七抗炎鎮(zhèn)痛藥效有較多的報(bào)道,但對(duì)其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究依舊比較欠缺,對(duì)其消腫定痛功效的質(zhì)量標(biāo)志物研究更是未見報(bào)道。因此本研究首先通過小鼠醋酸扭體實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)三七粉及三七總皂苷的鎮(zhèn)痛藥效,進(jìn)一步采用LPS 誘導(dǎo)的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞RAW264.7 炎癥模型,探討三七粉中的三七總皂苷及14個(gè)代表性單體成分的抗炎作用,初步解析三七粉消腫定痛藥效物質(zhì)基礎(chǔ),明確質(zhì)量標(biāo)志物。
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物:ICR 雄性小鼠,體質(zhì)量18-22 g,斯貝福(北京)生物技術(shù)有限公司提供,許可證號(hào)SCXK(京)2019-0010。
RAW264.7 小鼠腹腔巨噬細(xì)胞系購于上海生科院。用含1%雙抗和10%FBS 的DMEM 高糖培養(yǎng)基培養(yǎng)于37℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中,1-2天傳代一次。
三七粉由廣州白云山和記黃埔提供,三七總皂苷(PNS)由實(shí)驗(yàn)室自制。14 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品人參皂苷Rb1、人參皂苷Rb2、人參皂苷Rb3、人參皂苷Rd、人參皂苷F2、人參皂苷Rg3、人參皂苷Rk1、三七皂苷R1、人參皂苷Re、人參皂苷Rh1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rg2、三七素、槲皮素購自上海源葉生物科技有限公司,純度HPLC≥98%。阿司匹腸溶片林購自拜耳醫(yī)藥;羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)購自天津市凱信化學(xué)工業(yè)有限公司;脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、地塞米松購自美國Sigma 公司;一氧化氮試劑盒購于上海碧云天生物技術(shù)有限公司;腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factorα,TNF-α)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)試劑盒購自上海西唐生物科技有限公司。
倒置顯微鏡(日本Olympus 公司),酶標(biāo)儀(德國Berthold公司),細(xì)胞培養(yǎng)箱(日本Olympus公司)。
1.4.1 三七粉及三七總皂苷對(duì)小鼠扭體法鎮(zhèn)痛實(shí)驗(yàn)的影響
ICR 小鼠80只,隨機(jī)分為8組,對(duì)照組,三七粉低、中、高劑量組,三七總皂苷低、中、高劑量組,陽性藥阿司匹林組。對(duì)照組給予0.5% CMC-Na 懸液,三七粉低、中、高三個(gè)劑量組分別灌胃給予三七粉混懸液1.1 g·kg-1、2.2 g·kg-1、4.4 g·kg-1,三七總皂苷低、中、高劑量組分別灌胃給予三七總皂苷0.25、0.5、1 g·kg-1,相當(dāng)于1.1、2.2、4.4g生藥·kg-1,陽性藥組給予阿司匹林0.12 g·kg-1,給藥體積20 mL·kg-1,每日給藥1 次,連續(xù)給藥3天。第3 天給藥后1 h,小鼠腹腔注射1%醋酸溶液按0.2 mL/只,室溫保持在28°C左右。
注射5 min 后觀察15 min 內(nèi)小鼠體態(tài)變化情況及發(fā)生扭體反應(yīng)的次數(shù),以腹部凹陷、臀部歪扭、身體扭曲、或抽胯為扭體一次的標(biāo)準(zhǔn)。記錄扭體次數(shù),統(tǒng)計(jì)分析各組差異。
1.4.2 三七總皂苷及化合物對(duì)RAW264.7細(xì)胞增值的影響
取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞,調(diào)整密度為2×105個(gè)/mL,接均勻種于96 孔板,37.5℃、5% CO2培養(yǎng)過夜。按實(shí)驗(yàn)分組,空白對(duì)照組(Control)每孔加100 μL 基礎(chǔ)培養(yǎng)基,三七總皂苷給藥組每孔加100 μL 終濃度分別為0.8 μg·mL-1、4 μg·mL-1、20 μg·mL-1、100 μg·mL-1、500 μg·mL-1的溶液,三七皂苷R1、人參皂苷Re、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rg2、人參皂苷Rh1、人參皂苷Rd、人參皂苷Rg3、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rb2、人參皂苷Rb3、人參皂苷F2、人參皂苷Rk1、槲皮素、三七素給藥組每孔加入100 μL 終濃度為1 μmol·L-1、10 μmol·L-1、50 μmol·L-1、100 μmol·L-1的溶液,每組設(shè)3 個(gè)復(fù)孔,DMSO 濃度為1‰。給藥后于37.5℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,棄上清,每孔加入120 μL MTS(每100 μL培養(yǎng)基加20 μL MTS),37℃,5%CO2的環(huán)境下孵育1 h后490nm 下讀取吸光值,檢測不同濃度三七總皂苷及單體化合物對(duì)細(xì)胞增殖的影響。
1.4.3 三七總皂苷及單體化合物對(duì)LPS 誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞炎癥反應(yīng)的影響
取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞,以2×105個(gè)/mL均勻接種于96孔板,培養(yǎng)于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱,過夜。實(shí)驗(yàn)分空白組(control)、模型組、陽性藥地塞米松組(Dex)、三七總皂苷給藥組,空白組每孔加入100 μL 含2%血清的DMEM,模型組每孔加入100 μL 終濃度為0.1 μg·mL-1的LPS,陽性藥組每孔加入終濃度為100 μmol·L-1地塞米松和0.1 μg·mL-1LPS 的混合溶液100 μL,三七總皂苷給藥組每孔加入終濃度為0.2 μg·mL-1、2 μg·mL-1、20 μg·mL-1三七總皂苷及0.1 μg·mL-1LPS 的混合溶液100μL,每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。
人參皂苷Rd、人參皂苷Rg3、人參皂苷F2、人參皂苷Rk1、槲皮素在100 μmol·L-1給藥濃度下對(duì)細(xì)胞存活率有一定的影響,而在100 μmol·L-1對(duì)細(xì)胞無毒性,因此以上5 個(gè)單體化合物給藥組每組加入100 μL 終濃度為10 μmol·L-1、1 μmol·L-1、0.1 μmol·L-1樣品和0.1 μg·mL-1的LPS 混合溶液。MTS 預(yù)實(shí)驗(yàn)中,三七皂苷R1、人參皂苷Re、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rg2、人參皂苷Rh1、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rb2、人參皂苷Rb3、三七素在100 μmol·L-1給藥濃度下對(duì)細(xì)胞無毒性,因此以上9 個(gè)化合物給藥濃度設(shè)為100 μmol·L-1、10 μmol·L-1、1 μmol·L-1,每組3 復(fù)孔,培養(yǎng)24 h 后用ELISA 方法對(duì)細(xì)胞上清液中的NO、TNF-α、IL-6 含量進(jìn)行檢測,步驟詳見試劑盒說明書。
1.4.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
所有數(shù)據(jù)均使用GraphPad Prism 5 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,用均數(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 analysis of variance, one-way ANOVA),P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1.1 小鼠體態(tài)變化情況
小鼠腹腔注射1%醋酸溶液后,均出現(xiàn)不同程度的體態(tài)變化。對(duì)照組小鼠腹痛癥狀最為嚴(yán)重。三七粉及三七總皂苷高劑量組小鼠表現(xiàn)為腹部連續(xù)抽搐、內(nèi)凹,行動(dòng)遲緩、蠕行,向后蹬腿,腹痛癥狀較輕。三七粉及三七總皂苷低劑量組小鼠的表現(xiàn)為抽搐劇烈,急躁不安,有閉眼現(xiàn)象,腹痛癥狀較為嚴(yán)重。由此推測,三七粉及三七總皂苷對(duì)醋酸引起的腹痛起到了一定的緩解作用。
2.1.2 小鼠扭體次數(shù)結(jié)果
由表1 可知,陽性藥阿司匹林組小鼠的扭體次數(shù)顯著低于對(duì)照組(P<0.01)。小鼠灌胃給予三七粉3天,能夠不同程度地減少小鼠扭體次數(shù),與對(duì)照組比較,2.2 g·kg-1劑量組、4.4 g·kg-1劑量組作用顯著(P<0.05,P<0.01);給予三七總皂苷3 天,亦能夠不同程度地減少小鼠扭體次數(shù),與對(duì)照組比較,0.5 g·kg-1劑量組、1 g·kg-1劑量組作用顯著(P<0.05,P<0.01)。結(jié)果表明,高、中劑量的三七粉及三七總皂苷對(duì)醋酸所致的小鼠扭體反應(yīng)有顯著抑制作用,鎮(zhèn)痛作用明顯,且具有一定量效關(guān)系(圖1)。
表1 三七粉及三七總皂苷對(duì)醋酸誘導(dǎo)小鼠扭體次數(shù)的影響(±s,n = 10)
表1 三七粉及三七總皂苷對(duì)醋酸誘導(dǎo)小鼠扭體次數(shù)的影響(±s,n = 10)
注:與對(duì)照組比較,*P<0.05,**P<0.01。
組別三七粉三七總皂苷陽性藥組對(duì)照組劑量(g·kg-1)1.1 2.2 4.4 0.25 0.5 1.0 0.12-扭體次數(shù)41.10±10.39 32.10±8.74*25.40±7.88**38.20±7.50 33.40±7.69*30.50±7.93**17.50±7.49**43.80±11.18
圖1 三七粉及三七總皂苷對(duì)醋酸誘導(dǎo)小鼠扭體次數(shù)的影響
2.2.1 三七總皂苷及14個(gè)化合物對(duì)細(xì)胞增值的影響
如圖2 所示,不同濃度三七總皂苷(PNS,0.8 μg·mL-1、4 μg·mL-1、20 μg·mL-1、100 μg·mL-1、500 μg·mL-1)刺激RAW264.7 細(xì)胞24 h 后,100 μg·mL-1和500 μg·mL-1給藥組的細(xì)胞增殖率與空白對(duì)照組相比具有顯著性差異(P<0.001),說明給藥濃度過高,對(duì)細(xì)胞增殖具有抑制作用,其余濃度無顯著差異。故選取0.2 μg·mL-1、2 μg·mL-1、20 μg·mL-1為后續(xù)三七總皂苷的給藥濃度。
圖2 不同濃度三七總皂苷給藥24h后對(duì)細(xì)胞增殖的影響
如圖3 所示,當(dāng)不同濃度(1 μmol·mL-1、10 μmol·mL-1、50 μmol·mL-1、100 μmol·mL-1)的 三 七 皂 苷R1(N-R1)、人參皂苷Re(G-Re)、人參皂苷Rg1(GRg1)、人參皂苷Rg2(G-Rg2)、人參皂苷Rh1(G-Rh1)、人參皂苷Rb1(G-Rb1)、人參皂苷Rb2(G-Rb2)、人參皂 苷Rb3(G-Rb3)、三 七 素(Dencichine)刺 激RAW264.7 細(xì)胞24 h 后,各濃度組細(xì)胞增值率均大于90%且與空白對(duì)照組比較均無顯著性差異(P<0.05),說明以上9 個(gè)單體化合物在1-100 μmol·mL-1給藥濃度范圍內(nèi)對(duì)細(xì)胞增殖無影響,屬于安全給藥范圍。而人參皂苷Rd(G-Rd,P<0.05)、人參皂苷Rg3(G-Rg3,P<0.01)、人 參 皂 苷F2(G-F2,P<0.001)、槲 皮 素(Quercetin,P<0.01)的100 μmol·mL-1給藥組及人參皂苷Rk1(G-Rk1,P<0.001)的50 和100μmol·mL-1給藥組細(xì)胞增值率與空白對(duì)照組比較顯著降低,因此以上5 個(gè)化合物在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的最高給藥濃度設(shè)為10 μmol·mL-1。
圖3 不同濃度單體化合物給藥24 h后對(duì)細(xì)胞增殖的影響
2.2.2 三七總皂苷對(duì)細(xì)胞NO、TNF-α 和IL-6 釋放量的影響
三七總皂苷對(duì)RAW264.7 細(xì)胞上清液中NO、TNF-α、IL-6釋放量的影響(圖4),由圖可知,LPS刺激細(xì)胞后,細(xì)胞上清液中的NO、TNF-α、IL-6 表達(dá)量與空白對(duì)照組比較顯著增強(qiáng)(P<0.001),說明LPS 誘導(dǎo)RAW264.7 炎癥模型建立成功。陽性對(duì)照地塞米松組(100 μmol·mL-1)細(xì)胞上清液中NO、TNF-α、IL-6 的含量與空白組比較有顯著性降低(P<0.001,P<0.001,P<0.01)。三七總皂苷高、中濃度組與模型對(duì)照組比較,能顯著降低細(xì)胞上清液中的NO、TNF-α、IL-6 含量(P<0.05,P<0.01),且表現(xiàn)出一定的濃度依賴性。
圖4 三七總皂苷與LPS共孵育24h對(duì)Raw264.7細(xì)胞培養(yǎng)上清液中NO(A)、TNF-α(B)、IL-6(C)釋放量的影響
2.2.3 14 個(gè)單體化合物對(duì)細(xì)胞NO、TNF-α 和IL-6 釋放量的影響
如圖5 所示,LPS 刺激細(xì)胞后,與空白對(duì)照組比較,細(xì)胞上清液中的NO、TNF-α、IL-6 分泌量著性增加(P<0.001),說明LPS 誘導(dǎo)RAW264.7 炎癥模型建立成功。陽性藥地塞米松組(100 μmol·L-1)細(xì)胞上清液中NO、TNF-α、IL-6 的 含 量 顯 著 低 于LPS 組(P<0.001)。
圖5 單體化合物與LPS共孵育24h對(duì)Raw264.7細(xì)胞培養(yǎng)上清液中NO(A、B)、TNF-α(C、D)、IL-6(E、F)釋放量的影響
與模型組比較,G-Rd、G-Rg3、G-Rk1 高濃度(10 μmol·L-1)以及G-Rg1、G-Rg2、G-Rb2、G-Rb3、三七素高濃度(100 μmol·L-1)對(duì)NO 有顯著抑制作用(P<0.05);G-F2 和槲皮素在中(1 μmol·L-1)、高(10 μmol·L-1)濃度以及N-R1、G-Re、G-Rh1、G-Rb1 在高(100 μmol·L-1)、中(10 μmol·L-1)濃度對(duì)NO 均有顯著抑制活性(P<0.05)。與模型組比較,G-Rd、G-F2、G-Rk1、G-Rg1、G-Rg2、G-Rb2、G-Rb3、三七素僅在高濃度給藥組對(duì)細(xì)胞上清中TNF-α的含量有顯著抑制作用(P<0.05),其它化合物在高、中濃度給藥組對(duì)TNF-α的釋放均有抑制作用。G-Rd、G-Rg3、G-Rk1、槲皮素、GRg2、G-Rb2、G-Rb3 在高濃度給藥組對(duì)IL-6 的釋放有顯著抑制作用(P<0.05),其它化合物在高、中濃度給藥組對(duì)IL-6的釋放均有抑制作用。
在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中篩選鎮(zhèn)痛藥的常用致痛方法有物理法(熱、電、機(jī)械)和化學(xué)法。化學(xué)法中采用腹腔注射乙酸可引起腹腔臟器出現(xiàn)化學(xué)性炎癥,產(chǎn)生內(nèi)臟痛,行為學(xué)表現(xiàn)為:腹部凹陷、后肢外伸。扭體實(shí)驗(yàn)操作簡單,不需使用麻醉劑,行為學(xué)明顯,且重復(fù)性好。因此本實(shí)驗(yàn)采用此模型評(píng)價(jià)三七粉和三七總皂苷的鎮(zhèn)痛效果。已有研究發(fā)現(xiàn)[11],三七總皂苷對(duì)化學(xué)性和熱刺激性引起的疼痛均有明顯的對(duì)抗作用,且三七總皂苷是一種阿片肽樣受體激動(dòng)劑、不具有成癮的副作用;還可以顯著抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞活化,減少其釋放的促炎性因子和神經(jīng)營養(yǎng)因子的釋放,抑制痛覺過敏和中樞敏化。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),三七粉可劑量依賴性的降低醋酸誘導(dǎo)的小鼠疼痛反應(yīng),表現(xiàn)在降低小鼠的扭體產(chǎn)生次數(shù)。三七總皂苷為三七中富含皂苷成分的提取物,也可以劑量依賴性的降低小鼠扭體次數(shù),表明三七總皂苷為三七鎮(zhèn)痛的有效部位。
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為,軟組織損傷的最初反應(yīng)是炎癥,消除炎性介質(zhì)在抗炎過程中起到很重要的作用,而消除損傷伴隨的疼痛也是臨床治療的重要方面[12]。巨噬細(xì)胞生成于骨髓,為人體免疫系統(tǒng)主要反應(yīng)細(xì)胞,可作為中心細(xì)胞啟動(dòng)炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生,其具有吞噬外來物質(zhì)、抗原呈遞和免疫調(diào)節(jié)的作用[13-14]。軟組織損傷后,大量的炎性細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等浸潤到損傷的局部組織,并產(chǎn)生導(dǎo)致持久炎癥和參與疼痛傳輸?shù)拇罅垦仔约?xì)胞因子,如腫瘤壞死因子α(TNFα)、IL-6及PGE2等[15-16]。TNF-α具有很強(qiáng)的炎癥損傷作用,具有對(duì)IL-1β、IL-6 等的協(xié)調(diào)和調(diào)節(jié)作用;IL-6是由TNF-α、IL-1β 刺激后產(chǎn)生,主要由T、B 細(xì)胞與單核巨噬細(xì)胞分泌,能促進(jìn)中性粒細(xì)胞活化和聚集,血清中IL-6 水平可反映組織損傷的程度。所以通過控制TNF-α、IL-6 等的產(chǎn)生,可以有效抑制炎癥的發(fā)展[17-19]。NO 是介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因子,可殺滅侵入機(jī)體的病原微生物,維持機(jī)體正常的免疫防御功能。少量的NO 是維持正常細(xì)胞功能必不可少的物質(zhì),然而研究表明LPS、細(xì)胞因子等刺激因子能誘導(dǎo)單核巨噬細(xì)胞高表達(dá)一氧化氮合成酶(iNOS)從而合成過量的NO,造成細(xì)胞毒性和組織損傷等一系列炎癥反應(yīng)[20-23]。因此,本實(shí)驗(yàn)以LPS 誘導(dǎo)的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞RAW264.7 炎癥模型對(duì)三七總皂苷及14 個(gè)關(guān)鍵化學(xué)成分(包括原人參三醇型:三七皂苷R1、人參皂苷Re、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rg2、人參皂苷Rh1;原人參二醇型:人參皂苷Rd、人參皂苷Rg3、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rb2、人參皂苷Rb3、人參皂苷F2、人參皂苷Rk1;黃酮類:槲皮素以及氨基酸類:三七素)進(jìn)行了體外抗炎活性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,三七總皂苷及14個(gè)化合物能顯著降低LPS 誘導(dǎo)的RAW264.7 細(xì)胞上清液中NO、TNF-α 和IL-6 的含量,顯示較好的抗炎效果,推測以上14個(gè)化合物(結(jié)構(gòu)式見圖6)可能為三七粉發(fā)揮消腫定痛作用的關(guān)鍵藥效物質(zhì)基礎(chǔ),可作為三七粉消腫定痛功效的質(zhì)量標(biāo)志物。
圖6 14個(gè)化合物結(jié)構(gòu)式
世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化2022年1期