陳凱,朱瑩
湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,湖南 長(zhǎng)沙 410007
潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)是常見(jiàn)的胃腸道慢性炎癥性疾病,近年來(lái)發(fā)病率逐年上升[1],且呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì),給患者生活質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。UC病情纏綿難愈,且易復(fù)發(fā),腸道炎癥狀態(tài)日久有并發(fā)結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)。
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為,UC與遺傳、機(jī)體免疫、腸道微生態(tài)等密切相關(guān)[1-2],病理表現(xiàn)為局部炎性細(xì)胞浸潤(rùn),黏膜糜爛,散在性潰瘍。白細(xì)胞介素(IL)是由多種細(xì)胞產(chǎn)生并參與機(jī)體多種生理病理反應(yīng)的細(xì)胞因子。研究表明,IL-13、IL-6分泌量與腸道炎癥水平呈正相關(guān),而抗炎因子IL-10與腸道炎癥水平呈負(fù)相關(guān)[3-4]。凋亡作為一種細(xì)胞程序性死亡方式,能夠加重腸道炎癥,進(jìn)一步誘導(dǎo)腸道上皮細(xì)胞凋亡,二者相互影響[5-7]。JAK-STAT信號(hào)通路與細(xì)胞增殖、凋亡、分化等密切相關(guān),IL-13、IL-6等細(xì)胞因子均能通過(guò)JAK-STAT信號(hào)通路進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo),從而調(diào)控下游靶基因表達(dá),影響UC病情[8-9]。
課題組前期以三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)UC大鼠模型,采用潰結(jié)寧膏進(jìn)行干預(yù),發(fā)現(xiàn)其能降低IL-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α等細(xì)胞因子分泌[10]。基于此,本實(shí)驗(yàn)以脂多糖(LPS)誘導(dǎo)人結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞炎癥模型,采用潰結(jié)寧膏穴位敷貼血清進(jìn)行干預(yù),觀察其對(duì)HT-29細(xì)胞炎癥反應(yīng)及凋亡的影響,從JAK-STAT信號(hào)通路探討其作用機(jī)制,為潰結(jié)寧膏治療UC提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
6~8周齡SD雄性大鼠18只,體質(zhì)量180~220 g,湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)有限公司提供,飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院動(dòng)物房,本實(shí)驗(yàn)經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審批(ZYFY20190814-1)。HT-29細(xì)胞,中國(guó)科學(xué)院細(xì)胞庫(kù)。
潰結(jié)寧膏穴位敷貼(炮附子、細(xì)辛、丁香、芥子、延胡索、赤芍、生姜按1∶1∶1∶1∶1∶1∶2比例組成),湖南省中醫(yī)院制備;柳氮磺吡啶(SASP)腸溶片,批號(hào)09190501,上海信誼。McCoy” s 5a培養(yǎng)基、胎牛血清、青霉素-鏈霉素(雙抗)、胰蛋白酶,批號(hào)分別為PM150710、164210-50、PB180120、PB180226,武漢普諾賽;TUNEL試劑盒,批號(hào)40306ES50,上海翊圣生物;mRNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒,批號(hào)CW2569,北京康為世紀(jì);Trizol,批號(hào)15596026,美國(guó)Thermo;信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)3抗體,批號(hào)ab31370,英國(guó)Abcam;p-STAT3抗體,批號(hào)ab76315,英國(guó)Abcam;Janus激酶(JAK)2抗體,批號(hào)ab39636,英國(guó)Abcam;JAK1抗體,批號(hào)ab133666,英國(guó)Abcam;HRP標(biāo)記山羊抗小鼠IgG,批號(hào)SA00001-1,美國(guó)Proteintech;HRP標(biāo)記山羊抗兔IgG,批號(hào)SA00001-2,美國(guó)Proteintech;電泳緩沖液,批號(hào)AWB0083,長(zhǎng)沙艾碧維;蛋白酶抑制劑,批號(hào)583794,北京金泰宏達(dá);顯影液,批號(hào)BW-61,上海佳信;CCK8試劑盒,批號(hào)C0009,上海碧云天;IL-6、IL-10、IL-13試劑盒,批號(hào)分別為CSB-E08008r、CSB-E08005r、CSB-E08006r,武漢華美生物工程有限公司。
搖床(型號(hào)TS-92,海門其林貝爾),恒溫箱(型號(hào)DYY-6C,北京貝一),熒光顯微鏡(型號(hào)BA410T,廈門Motic),臺(tái)式冷凍離心機(jī)(型號(hào)H1650R,湖南湘儀),熒光定量PCR儀(型號(hào)PIKOREAL96,美國(guó)Thermo),生物樣品均質(zhì)儀(型號(hào)BioPrep-24,杭州奧盛),電泳儀(型號(hào)DYY-6C,北京六一),電泳槽(型號(hào)DYCZ-24DN,北京六一),化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)(型號(hào)ChemiScope6100,上海勤翔)。
HT-29細(xì)胞用McCoy” s 5a完全培養(yǎng)基(含10%胎牛血清、1%雙抗)置于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞,胰蛋白酶消化制成細(xì)胞懸液,以1×105個(gè)/mL接種于6孔板中,置于培養(yǎng)箱中貼壁過(guò)夜,加入1 μg/mL LPS處理24 h建立炎癥模型。ELISA檢測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)液IL-6、IL-13含量,高于對(duì)照組(不加LPS處理)表明造模成功。
大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后隨機(jī)分為空白組、穴位敷貼組和SASP組,每組6只??瞻捉M予生理鹽水灌胃,穴位敷貼組予生理鹽水灌胃及潰結(jié)寧膏穴位敷貼,具體穴位及操作參考課題組前期研究[10],1次/d,2 h/次,每次貼于一側(cè),左右交替,連續(xù)14 d。SASP組予10 mg/mL SASP灌胃,灌胃體積5 mL/kg。末次給藥2 h后腹主動(dòng)脈采血,室溫靜置2 h,4 ℃、3 500 r/min離心10 min,吸取血清,滅菌、過(guò)濾后于-20 ℃貯存?zhèn)溆谩?/p>
將HT-29細(xì)胞按5×104個(gè)/mL接種至96孔板,每孔100 μL,置于培養(yǎng)箱培養(yǎng)過(guò)夜。將細(xì)胞分為空白組、模型組、5%空白血清組、10%空白血清組、15%空白血清組、5%潰結(jié)寧膏血清組、10%潰結(jié)寧膏血清組、15%潰結(jié)寧膏血清組,每組4個(gè)復(fù)孔,除空白組外,加入含1 μg/mL LPS的完全培養(yǎng)基處理24 h。棄去培養(yǎng)基,更換含相應(yīng)濃度血清的完全培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)24 h。每孔加入CCK8試劑10 μL,培養(yǎng)箱中孵育2 h,以不含細(xì)胞、只加培養(yǎng)基孔作為空白對(duì)照,酶標(biāo)儀450 nm波長(zhǎng)檢測(cè)各孔吸光度(OD值),計(jì)算細(xì)胞存活率。細(xì)胞存活率(%)=(實(shí)驗(yàn)組OD值-空白對(duì)照OD值)÷(空白組OD值-空白對(duì)照OD值)×100%。
篩選出最佳含藥血清濃度后,將細(xì)胞分為空白組、模型組、空白血清組、潰結(jié)寧膏血清組和SASP血清組,加入含1 μg/mL LPS的完全培養(yǎng)基處理24 h,更換相應(yīng)濃度血清繼續(xù)培養(yǎng)24 h??瞻籽褰M和SASP含藥血清組使用與潰結(jié)寧膏血清組相同濃度的血清進(jìn)行干預(yù),空白組和模型組均使用完全培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。
將HT-29細(xì)胞按5×104個(gè)/mL接種至96孔板,每孔100 μL,按“2.4”項(xiàng)下方法處理,加入CCK8試劑孵育2 h,檢測(cè)各孔OD值并計(jì)算細(xì)胞存活率。
在24孔板中制作細(xì)胞爬片,按“2.4”項(xiàng)下方法處理,細(xì)胞爬片用多聚甲醛進(jìn)行固定,依次加入Proteinase K工作液、TdT酶反應(yīng)液、Streptavidin-TRITC標(biāo)記工作液,DAPI工作液染細(xì)胞核,緩沖甘油封片,熒光顯微鏡下觀察,計(jì)算細(xì)胞凋亡率(凋亡細(xì)胞數(shù)÷總細(xì)胞數(shù)×100%)。
收集培養(yǎng)后的細(xì)胞上清液,按試劑盒說(shuō)明書(shū)檢測(cè)IL-6、IL-10、IL-13含量。
收集HT-29細(xì)胞,使用Trizol、三氯甲烷、異丙醇提取細(xì)胞總RNA,紫光分光光度計(jì)測(cè)定RNA濃度和純度。配制反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)體系,將RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA,PCR進(jìn)行定量擴(kuò)增,2-ΔΔCt法計(jì)算目的基因相對(duì)表達(dá)量。引物序列見(jiàn)表1。
表1 各基因PCR引物序列
收集HT-29細(xì)胞,預(yù)冷RIPA裂解液裂解,BCA法測(cè)定蛋白濃度,配制10%分離膠和4.8%濃縮膠,樣本煮沸備用。75 V電泳至溴酚藍(lán)到達(dá)分離膠底部時(shí)停止電泳,200 mA轉(zhuǎn)膜1.5 h,5%脫脂奶粉封閉90 min,加入JAK2一抗(1∶750)、STAT3一抗(1∶750)、p-STAT3一抗(1∶5 000)、JAK1一抗(1∶2 000)、β-actin一抗(1∶5 000),4 ℃孵育過(guò)夜。膜室溫放置30 min,加入HRP標(biāo)記山羊抗小鼠 IgG(1∶5 000)、HRP標(biāo)記山羊抗兔IgG(1∶6 000),室溫孵育60 min,ECL顯色液顯色曝光,凝膠成像系統(tǒng)成像,使用Image J軟件進(jìn)行分析,以目的蛋白與內(nèi)參蛋白(β-actin)灰度值比值計(jì)算蛋白相對(duì)表達(dá)量。
采用GraphPad Prism 8軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)以表示,兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
與空白組比較,模型組和各濃度血清組細(xì)胞存活率明顯降低(P<0.05);與模型組比較,5%、10%、15%空白血清組細(xì)胞存活率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),5%、10%、15%潰結(jié)寧膏血清組細(xì)胞存活率明顯升高(P<0.05);與5%、15%潰結(jié)寧膏血清組比較,10%潰結(jié)寧膏血清組細(xì)胞存活率明顯升高(P<0.05)。見(jiàn)表2。因此用10%潰結(jié)寧膏血清進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
表2 不同血清濃度的HT-29細(xì)胞存活率比較(,%)
表2 不同血清濃度的HT-29細(xì)胞存活率比較(,%)
注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與10%潰結(jié)寧膏血清組比較,&P<0.05
細(xì)胞存活率100.00±7.50 50.94±3.73*54.72±5.44*60.43±3.75*57.34±4.38*70.33±1.84*#&84.39±5.71*#66.74±3.95*#&組別空白組模型組5%空白血清組10%空白血清組15%空白血清組5%潰結(jié)寧膏血清組10%潰結(jié)寧膏血清組15%潰結(jié)寧膏血清組n 4 4 4 4 4 4 4 4
與空白組比較,模型組和不同血清組細(xì)胞存活率明降低(P<0.05);與模型組和空白血清組比較,潰結(jié)寧膏血清組和SASP血清組細(xì)胞存活率明顯升高(P<0.05)。見(jiàn)表3。
表3 各組HT-29細(xì)胞存活率比較(,%)
表3 各組HT-29細(xì)胞存活率比較(,%)
注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與空白血清組比較,&P<0.05
細(xì)胞存活率100.00±5.00 57.22±4.67*61.46±1.92*83.26±3.78*#&86.58±5.03*#&組別空白組模型組空白血清組潰結(jié)寧膏血清組SASP血清組n 4 4 4 4 4
與空白組比較,模型組和空白血清組細(xì)胞凋亡率明顯升高(P<0.05);與模型組和空白血清組比較,潰結(jié)寧膏血清組和SASP血清組細(xì)胞凋亡率明顯降低(P<0.05)。見(jiàn)圖1、表4。
表4 各組HT-29細(xì)胞凋亡率比較(,%)
表4 各組HT-29細(xì)胞凋亡率比較(,%)
注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與空白血清組比較,&P<0.05
組別空白組模型組空白血清組潰結(jié)寧膏血清組SASP血清組n 5 5 5 5 5細(xì)胞凋亡率3.68±0.46 11.28±1.51*9.49±1.72*4.29±0.56#&4.24±0.61#&
圖1 各組HT-29細(xì)胞凋亡陽(yáng)性表達(dá)(TUNEL染色,×200)
與空白組比較,模型組和空白血清組細(xì)胞上清液IL-6、IL-13含量明顯增加,IL-10含量明顯減少(P<0.05);與模型組和空白血清組比較,潰結(jié)寧膏血清組和SASP組細(xì)胞上清液IL-6、IL-13含量明顯減少(P<0.05),IL-10含量明顯增加(P<0.05)。見(jiàn)表5。
表5 各組HT-29細(xì)胞上清液IL-6、IL-10、IL-13含量比較(,pg/mL)
表5 各組HT-29細(xì)胞上清液IL-6、IL-10、IL-13含量比較(,pg/mL)
注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與空白血清組比較,&P<0.05
組別空白組模型組空白血清組潰結(jié)寧膏血清組SASP血清組IL-13 20.72±1.64 39.41±4.36*36.39±5.10*25.17±2.97#&23.49±3.37#&n 5 5 5 5 5 IL-6 25.12±3.05 53.41±3.52*47.19±2.74*31.17±6.09#&29.49±4.18#&IL-10 36.49±7.63 20.40±2.63*22.80±2.93*33.49±5.99#&31.80±4.24#&
與空白組比較,模型組和空白血清組細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、STAT6基因表達(dá)明顯升高(P<0.05);與模型組和空白血清組比較,潰結(jié)寧膏血清組和SASP血清組細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、STAT6基因表達(dá)明顯降低(P<0.05)。SASP血清組和潰結(jié)寧膏血清組各指標(biāo)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表6。
表6 各組HT-29細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、STAT6基因表達(dá)比較()
表6 各組HT-29細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、STAT6基因表達(dá)比較()
注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與空白血清組比較,&P<0.05
組別空白組模型組空白血清組潰結(jié)寧膏血清組SASP血清組STAT6 1.35±0.41 7.31±1.36*5.62±0.77*2.76±1.01#&2.50±0.86#&n 5 5 5 5 5 JAK1 1.07±0.15 4.00±0.72*3.47±0.28*1.82±0.51#&1.71±0.39#&JAK2 1.29±0.22 3.80±0.91*3.35±0.71*2.06±0.41#&1.81±0.41#&STAT3 1.01±0.20 3.80±0.51*3.27±0.42*1.76±0.52#&1.67±0.38#&
與空白組比較,模型組和不同血清組細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白表達(dá)明顯升高(P<0.05);與模型組和空白血清組比較,潰結(jié)寧膏血清組和SASP血清組細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白表達(dá)明顯降低(P<0.05)。見(jiàn)圖2、表7。
表7 各組HT-29細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白表達(dá)比較()
表7 各組HT-29細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白表達(dá)比較()
注:與空白組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與空白血清組比較,&P<0.05
組別空白組模型組空白血清組潰結(jié)寧膏血清組SASP血清組p-STAT3 0.21±0.02 0.55±0.03*0.52±0.02*0.38±0.03*#&0.34±0.03*#&n 5 5 5 5 5 JAK1 0.21±0.02 0.70±0.03*0.59±0.07*#0.37±0.06*#&0.38±0.06*#&JAK2 0.20±0.01 0.71±0.03*0.64±0.08*0.44±0.04*#&0.36±0.04*#&STAT3 0.20±0.01 0.70±0.02*0.65±0.08*0.47±0.03*#&0.37±0.03*#&
圖2 各組HT-29細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白免疫印跡
UC屬中醫(yī)學(xué)“泄瀉”“痢疾”等范疇,病變?cè)缙谝詽駸崽N(yùn)結(jié)為主,病情纏綿難愈,久病損傷機(jī)體陽(yáng)氣,高齡患者常兼有不同程度陽(yáng)虛表現(xiàn)[11]。脾為倉(cāng)廩之官,主飲食與水液代謝,水液代謝失衡,液體不循腸道,故出現(xiàn)腹瀉。脾為后天之本,腎為先天之本,后天陽(yáng)氣病久影響先天陽(yáng)氣,故脾腎陽(yáng)氣虧虛是UC常見(jiàn)病機(jī)。陽(yáng)氣虛弱,血液運(yùn)行不暢,氣血瘀阻,通則不痛,故出現(xiàn)腹部疼痛不適。中藥穴位敷貼通過(guò)藥物刺激機(jī)體經(jīng)絡(luò)穴位,使皮膚血管擴(kuò)張,促進(jìn)藥物吸收入血,進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體功能,對(duì)改善UC患者腹痛、腹瀉等癥狀具有一定作用[12-13]。潰結(jié)寧膏由課題組負(fù)責(zé)人朱瑩教授根據(jù)UC脾腎陽(yáng)虛證病機(jī)研制,由炮附子、細(xì)辛、丁香、芥子、延胡索、赤芍、生姜組成,具有溫脾補(bǔ)腎、活血化瘀之效。前期研究表明,潰結(jié)寧膏治療脾腎陽(yáng)虛型UC臨床效果顯著[14-15]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,潰結(jié)寧膏穴位敷貼能通過(guò)抑制結(jié)腸黏膜炎癥反應(yīng),進(jìn)而控制UC病情發(fā)展[10]。
IL-6最初被發(fā)現(xiàn)是作為調(diào)節(jié)IgG產(chǎn)生的B細(xì)胞刺激因子,可由巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等一系列細(xì)胞產(chǎn)生,在先天免疫和適應(yīng)性免疫中發(fā)揮多效性活性。IL-6作為重要的促炎因子,其表達(dá)量與UC嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。采用IL-6拮抗劑托珠單抗進(jìn)行治療能夠有效緩解UC患者癥狀體征,改善內(nèi)鏡評(píng)分[16-18]。IL-13在Th2免疫應(yīng)答中發(fā)揮關(guān)鍵作用,被認(rèn)為與腸道疾病有關(guān)[19]。IL-13由Th2細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞、先天淋巴細(xì)胞和先天免疫細(xì)胞產(chǎn)生,有助于觸發(fā)和維持慢性特發(fā)性腸道炎癥。同時(shí)IL-13能促進(jìn)UC腸道上皮細(xì)胞凋亡,破壞腸道黏膜屏障。IL-10具有廣泛的抗炎作用,通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)和促炎因子釋放,從而參與機(jī)體炎癥反應(yīng)的多個(gè)階段。研究表明,IL-10對(duì)維持腸道穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫平衡具有重要作用[3,20]。UC病變組織上皮細(xì)胞凋亡程度明顯高于正常組織,上皮細(xì)胞凋亡導(dǎo)致腸道屏障破壞,腸道微生物紊亂,加重腸道炎癥反應(yīng),加重UC病情[21-22]。JAK-STAT信號(hào)通路對(duì)調(diào)節(jié)IL-6、IL-13、IL-10等炎癥因子傳導(dǎo)及腸道黏膜細(xì)胞凋亡有重要作用,抑制JAK-STAT信號(hào)通路活性可有效降低UC炎癥因子分泌及腸道細(xì)胞凋亡[23-25]。
HT-29細(xì)胞是研究UC病理或藥理機(jī)制的常用細(xì)胞之一,可以模擬UC相關(guān)炎癥及凋亡因子分泌,已被用于UC體外實(shí)驗(yàn)多年,其可靠性已得到驗(yàn)證[26-28]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,造模后細(xì)胞上清液IL-6、IL-13含量增加,表明炎癥模型制備成功。采用潰結(jié)寧膏穴位敷貼血清進(jìn)行干預(yù),能增加HT-29細(xì)胞存活率,抑制細(xì)胞凋亡及減少促炎因子分泌,增加抗炎因子分泌,從而發(fā)揮抗炎作用。進(jìn)一步檢測(cè)JAK-STAT信號(hào)通路相關(guān)基因和蛋白表達(dá)發(fā)現(xiàn),潰結(jié)寧膏能夠降低細(xì)胞JAK1、JAK2、STAT3、STAT6基因及JAK1、JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白表達(dá),提示其可能通過(guò)抑制JAK-STAT信號(hào)通路發(fā)揮治療UC作用。
綜上所述,潰結(jié)寧膏可能通過(guò)降低JAK-STAT信號(hào)通路活性抑制HT-29細(xì)胞炎癥反應(yīng)及凋亡。本課題組從體外UC炎癥角度出發(fā),為潰結(jié)寧膏穴位敷貼的臨床應(yīng)用及UC的治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。