劉溪源,喻京生*
1.湖南中醫(yī)藥大學(xué),湖南 長(zhǎng)沙 410208;2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,湖南 長(zhǎng)沙 410007
全球范圍內(nèi)常見(jiàn)的一類高致盲眼病——葡萄膜炎,發(fā)病率為17/10 萬(wàn)~52/10 萬(wàn),致盲率較高,發(fā)病率逐年上升[1]。 常見(jiàn)病因包括感染與非感染因素,其中,非感染因素包括自身免疫反應(yīng)、創(chuàng)傷及理化、氧化損傷、炎癥因子釋放、遺傳因素等,臨床大多以自身免疫反應(yīng)多見(jiàn)[2-5]。 葡萄膜炎的治則主要為散大瞳孔防止粘連、抗炎及消除致病因素,目前,臨床常采用中西醫(yī)結(jié)合療法防治葡萄膜炎,具有較好療效。中醫(yī)藥雖有確切療效,但對(duì)具體的治療機(jī)制缺乏詳細(xì)闡述。 本研究團(tuán)隊(duì)的前期研究發(fā)現(xiàn),祛風(fēng)明目丸能夠通過(guò)多種途徑調(diào)節(jié)機(jī)體自身免疫機(jī)制,減輕實(shí)驗(yàn)性自身免疫性葡萄膜炎(experimental autoimmune uveitis, EAU)大鼠的炎癥反應(yīng)[6-9];有研究證實(shí),祛風(fēng)明目丸治療EAU 大鼠是通過(guò)上調(diào)視網(wǎng)膜組織中Bcl-2 的表達(dá),并抑制Bax、Caspase-3,調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡途徑而發(fā)揮療效[10]。 本研究擬通過(guò)觀察EAU 動(dòng)物模型中房水及視網(wǎng)膜組織中NOD 樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3, NLRP3)、蛋白凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosis related spot like protein, ASC)、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)的動(dòng)態(tài)變化情況,從細(xì)胞凋亡途徑,深入研究祛風(fēng)明目丸治療EAU 的效果與機(jī)制。
1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 70 只純系健康雄性Lewis 大鼠(SPF 級(jí)),4~6 周齡,大鼠體質(zhì)量180~220 g,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供[動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào):SCXK(京)2021-0006]。 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,對(duì)70只大鼠雙眼進(jìn)行常規(guī)檢查以排除眼部病變及全身疾病,剔除患鼠,后進(jìn)行為期1 周的喂養(yǎng)使其適應(yīng)環(huán)境。 實(shí)驗(yàn)室為SPF 級(jí),實(shí)驗(yàn)室環(huán)境保障:維持室溫(24±2) ℃、相對(duì)濕度50%~60%、通風(fēng)情況良好。 所有大鼠均予以常規(guī)飼料及動(dòng)物飲用水喂養(yǎng)。 本實(shí)驗(yàn)研究方案及過(guò)程均嚴(yán)格遵守湖南省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理辦法,并按相關(guān)倫理要求執(zhí)行(湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審批號(hào):ZYFY20211104-05)。
1.1.2 實(shí)驗(yàn)藥物 祛風(fēng)明目丸由熟地黃、當(dāng)歸、川芎、柴胡、魚腥草、黃芩、菊花、防風(fēng)、車前子、白芍、丹參構(gòu)成,每瓶120 g,于湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院(批號(hào):20220304)購(gòu)進(jìn)。需要時(shí)用粉碎機(jī)將藥丸打粉,用蒸餾水溶散成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100 mg/mL 的懸濁液。
1.1.3 主要試劑 光感受器間維生素A 結(jié)合蛋白(interphotoreceptor retinoid-binding protein, IRBP 1177-1191)、結(jié)核菌素(tuberculin, TB)(上海生工生物工程股份有限公司,批號(hào):P25801-22070401、24761);完全弗氏佐劑(complete Freund's adjuvant, CFA)(美國(guó)Sigma 公司,批號(hào):SLCJ4384);PBS 緩沖液(普諾賽公司,批號(hào):WH0021A061);ASC 抗體、NLRP3 抗體、β-actin 抗體、羊抗兔IgG-HRP(Affinity 公司,批號(hào):DF6034、DF7438、T0021、BL003A);大鼠隱熱蛋白3(NLRP3)ELISA 檢測(cè)試劑盒、大鼠白細(xì)胞介素1β(IL-1β)ELISA 檢測(cè)試劑盒(廈門侖昌碩生物科技有限公司,批號(hào):YD-34924、YD-30206)。
1.1.4 主要實(shí)驗(yàn)儀器 酶標(biāo)分析儀(美國(guó)Rayto 公司,型號(hào):RaytoRT-6100);電泳儀(北京百晶生物技術(shù)有限公司,型號(hào):BG-subMIDI);電熱恒溫水浴槽(上海一恒恒溫設(shè)備廠,型號(hào):HWS-24);PVDF 膜(美國(guó)Millipore 公司,型號(hào):ISEQ00010);低溫離心機(jī)(德國(guó)Sigma 公司,型號(hào):3-30k);脫色搖床(海門其林貝爾儀器制造公司,型號(hào):TS-100);凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó)UVP 公司,型號(hào):GelDoc-It310);化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)(中國(guó)CLINX 勤翔,型號(hào):chemiScope6100);全自動(dòng)洗板機(jī)(雷杜生命科技有限公司,型號(hào):RT-3100C);酶標(biāo)檢測(cè)儀(Bio TeK,型號(hào):Epoch);臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司,型號(hào):D3024R)。
1.2.1 試劑準(zhǔn)備 根據(jù)造模需求,對(duì)IRBP1177-1191和TB 分別進(jìn)行精確稱量:100 μg/只;將CFA(150 μL/只)和PBS 緩沖液(150 μL/只)準(zhǔn)確地加入并充分混合到5 mL EP 管中,直至乳糜狀(滴入水中成團(tuán)狀不散開(kāi))。
1.2.2 造模 根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法取19 只Lewis 大鼠為空白組,剩余51 只為造模組,參照文獻(xiàn)方法[11-13]:在造模組大鼠后腿內(nèi)兩足底皮下注射混合好的乳糜液,每只100 μL,建立大鼠EAU 模型;空白組大鼠注射等量不含IRBP 的乳糜液于相同部位。連續(xù)4 d每天重復(fù)以上操作1 次,共對(duì)51 只大鼠進(jìn)行動(dòng)物模型制作。
1.2.3 模型驗(yàn)證 每天同時(shí)段,使用便攜式手持裂隙燈,觀察各組大鼠眼部表現(xiàn)變化,當(dāng)Lewis 大鼠出現(xiàn)睫狀血管充血明顯,角結(jié)膜水腫,前房滲出,虹膜血管擴(kuò)張、紋理消失,對(duì)光反射遲鈍或消失、瞳孔粘連或膜閉等眼前節(jié)炎癥表現(xiàn),則說(shuō)明EAU 模型成功建立。 參照表1 Caspi 0~4 分的標(biāo)準(zhǔn)[13],對(duì)大鼠眼前節(jié)表現(xiàn)進(jìn)行炎癥評(píng)分。 造模后第7 天,從空白組和造模組大鼠中各隨機(jī)抽取3 只處死,取眼球組織制作病理切片,HE 染色后進(jìn)行組織病理學(xué)檢查并進(jìn)行炎癥評(píng)分。
HE 染色后,依照隨機(jī)數(shù)字表法,將造模成功的48 只大鼠分為3 組:模型組、祛風(fēng)明目丸正常劑量組(簡(jiǎn)稱正常劑量組)和祛風(fēng)明目丸低劑量組(簡(jiǎn)稱低劑量組),每組16 只,未注射IRBP乳糜液的16 只為空白組。
于造模后第7 天開(kāi)始灌胃。 將提純的藥物按照人-動(dòng)物體表面積等效劑量比值表[14]計(jì)算得出的結(jié)果給藥。根據(jù)計(jì)算得出正常劑量組及低劑量組分別予以祛風(fēng)明目丸藥液4、2 g/(kg·d)灌胃,使用大鼠專用灌胃針頭,連續(xù)14 d 灌胃給藥;另兩組均予以等容量蒸餾水,每天1 次灌胃處理。干預(yù)14 d 后,在顯微操作下取眼球、房水及視網(wǎng)膜組織,進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)。
1.4.1 EAU 大鼠眼前節(jié)改變觀察 自造模開(kāi)始后每天于同時(shí)段,采用Caspi 臨床分級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),使用便攜式手持裂隙燈顯微鏡觀察各組大鼠的眼前節(jié)體征變化,進(jìn)行評(píng)分并記錄。
1.4.2 組織病理學(xué)檢查 自造模后第7 天隨機(jī)抽取6 只大鼠處死(空白組和造模組大鼠中各3 只),腹腔注射麻醉后,靜待大鼠逃避等運(yùn)動(dòng)反射消失,將大鼠眼球摘除,放入1.5 mL 離心管中,浸泡于4%多聚甲醛中性緩沖液中固定24 h 后去除多余組織,脫水浸蠟,包埋,予以HE 染色。 顯微鏡下進(jìn)行觀察并拍照,對(duì)病理切片進(jìn)行組織病理學(xué)檢查。
1.4.3 ELISA 檢測(cè)房水中NLRP3、IL-1β 水平 給藥14 d 后,大鼠予以10%水合氯醛經(jīng)腹腔麻醉,在手術(shù)顯微鏡下將針頭輕輕刺入前房,房水自動(dòng)吸入毛細(xì)管中,收集房水于無(wú)菌EP 管中,立即轉(zhuǎn)移至-80 ℃超低溫冰箱冷凍保存。 參照ELISA 試劑盒說(shuō)明書的要求,對(duì)獲得的房水標(biāo)本,進(jìn)行規(guī)范操作,利用酶標(biāo)儀檢測(cè)各組大鼠房水中NLRP3、IL-1β 表達(dá)水平。
1.4.4 Western blot 檢測(cè)視網(wǎng)膜組織中ASC、NLRP3蛋白水平 大鼠取出房水后,隨即充分暴露大鼠眼球,將周圍結(jié)締組織分離后剪斷視神經(jīng),取出眼球。參考MCMENAMIN 的方法[15],在顯微鏡下使用顯微剪沿角鞏膜緣剪開(kāi),并仔細(xì)分離其他組織。 將剝離的視網(wǎng)膜組織小心地放入1.5 mL 離心管中,并立即存放至-80 ℃冰箱。 檢驗(yàn)時(shí), 加入適量液氮與PBS后離心提取蛋白質(zhì),制備BCA 工作液,測(cè)定蛋白質(zhì)濃度,加入相應(yīng)體積的總蛋白樣品與5×蛋白質(zhì)凝膠電泳上樣緩沖液混合, 進(jìn)行SDS-PAGE 電泳,后在PVDF 膜上轉(zhuǎn)印;依次加入兔抗鼠NLRP3(1∶500)、ASC(1∶500)、β-actin(1∶1 000)一抗4 ℃反應(yīng)過(guò)夜孵育,洗膜后將羊抗兔IgG-HRP 二抗用1×TBST 稀釋1 500 倍,室溫、避光環(huán)境中緩慢搖動(dòng)60 min 后洗膜,按1∶1(V/V)混合ECL 試劑盒中兩種液體后,均勻鋪在PVDF 膜表面4 min,隨后抖除膜上液體,放入化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)中成像,對(duì)蛋白條帶行灰度分析,蛋白相對(duì)表達(dá)量用目的蛋白與β-actin 灰度值比值表示。
造模后連續(xù)使用手持裂隙燈觀察大鼠眼前節(jié)變化,造模第1 天:大鼠眼前節(jié)無(wú)明顯炎癥反應(yīng),眼部情況基本如圖1A;造模第3 天:觀察到炎癥反應(yīng),睫狀充血,虹膜血管輕度擴(kuò)張,48 只大鼠如圖1B,2 只大鼠如圖1A,1 只出現(xiàn)圖1C;造模第5 天:觀察到葡萄膜炎反應(yīng),多數(shù)大鼠睫狀充血明顯,虹膜血管中度擴(kuò)張、迂曲,部分出現(xiàn)前房輕度混濁,瞳孔欠圓,對(duì)光反射稍遲鈍,眼底紅光反射減弱,29 只大鼠如圖1C,22 只如圖1B;造模第7 天:多數(shù)體征同前,部分大鼠出現(xiàn)前房積膿、瞳孔膜閉,視網(wǎng)膜紅光反射減弱或消失,46 只大鼠如圖1C,4 只如圖1D。
圖1 造模后不同時(shí)間大鼠眼前節(jié)表現(xiàn)對(duì)比
自造模第3 天起,造模組評(píng)分均明顯高于空白組(P<0.01),說(shuō)明EAU 大鼠模型制備成功。 詳見(jiàn)表2。
表2 造模后不同時(shí)間Caspi 臨床分級(jí)評(píng)分比較(±s,分)
表2 造模后不同時(shí)間Caspi 臨床分級(jí)評(píng)分比較(±s,分)
注:與空白組相比,*P<0.01。
組別空白組造模組n 19 51第3 天0.01±0.11 0.74±0.34*第5 天0.05±0.16 1.54±0.71*第7 天0.10±0.20 2.71±0.64*
造模后第7 天,空白組可見(jiàn)視網(wǎng)膜各層組織結(jié)構(gòu)清晰完整;造模組可見(jiàn)視網(wǎng)膜的視細(xì)胞層、雙極細(xì)胞層等有炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn),血管擴(kuò)張,且組織結(jié)構(gòu)較空白組欠清晰。 詳見(jiàn)圖2。
造模第7 天,裂隙燈顯微鏡下觀察大鼠眼前節(jié)改變,可見(jiàn)大部分大鼠房水中度混濁,少數(shù)大鼠前房重度混濁,瞳孔膜閉,視網(wǎng)膜紅光反射消失。 炎癥評(píng)分為(2.71±0.64)分,HE 染色顯示,免疫后第7 天造模組大鼠視網(wǎng)膜多層出現(xiàn)不同程度的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。 以上表明,免疫后第7 天,EAU 大鼠模型建立成功。
與空白組對(duì)比,模型組房水中NLRP3 及IL-1β水平均明顯升高(P<0.05);與模型組相比,給藥14 d后,正常劑量組及低劑量組房水中NLRP3 與IL-1β含量均降低(P<0.05);正常劑量組與低劑量組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。 詳見(jiàn)表3。
表3 各組大鼠給藥后14 d 房水中NLRP3、IL-1β水平比較(±s,ng/mL)
注:與空白組相比,*P<0.05;與模型組相比,#P<0.05。
組別空白組模型組正常劑量組低劑量組n 16 16 16 16 NLRP3 10.34±1.51 17.86±2.30*14.13±2.07#13.93±1.38#IL-1β 13.31±3.12 27.66±3.56*20.90±3.48#22.28±3.60#
與空白組相比,模型組視網(wǎng)膜組織中ASC、NLRP3 蛋白表達(dá)水平升高(P<0.05);與模型組相比,給藥14 d 后,正常劑量組及低劑量組視網(wǎng)膜組織中ASC、NLRP3 蛋白表達(dá)含量均下降(P<0.05);與正常劑量組相比,低劑量組視網(wǎng)膜組織ASC、NLRP3蛋白表達(dá)水平升高(P<0.05)。 見(jiàn)表4、圖3。
圖3 祛風(fēng)明目丸對(duì)視網(wǎng)膜中ASC、NLRP3 蛋白水平影響(±s,n=16)
表4 各組大鼠給藥后14 d 視網(wǎng)膜中ASC、NLRP3蛋白水平比較(±s)
表4 各組大鼠給藥后14 d 視網(wǎng)膜中ASC、NLRP3蛋白水平比較(±s)
注:與空白組相比,*P<0.05;與模型組相比,#P<0.05;與正常劑量組相比,+P<0.05
組別空白組模型組正常劑量組低劑量組n 16 16 16 16 ASC 0.32±0.02 0.68±0.02*0.53±0.01#0.61±0.01#+NLRP3 0.32±0.01 0.69±0.01*0.53±0.01#0.63±0.01#+
葡萄膜炎在臨床上的治療較為棘手,近幾年針對(duì)葡萄膜炎的中西醫(yī)結(jié)合治療手段較多。 臨床研究表明,配合中醫(yī)治療能減輕治療藥物帶來(lái)的毒副作用,臨床療效良好,運(yùn)用中醫(yī)藥辨證施治及多靶點(diǎn)整體調(diào)節(jié)的特點(diǎn)既能保證療效,又能降低疾病復(fù)發(fā)率[16-18],但是具體的治療機(jī)制缺乏詳細(xì)闡述。 葡萄膜炎屬于中醫(yī)學(xué)“瞳神緊小”范疇,歷代醫(yī)家多將其發(fā)病歸于肝膽的風(fēng)熱、濕熱[19]。祛風(fēng)明目丸是喻京生教授根據(jù)“除風(fēng)益損湯”加減所制的中成藥,臨床中多因風(fēng)熱上擾,氣血受損導(dǎo)致本病,治以祛風(fēng)清熱、養(yǎng)血活血,常用熟地黃、當(dāng)歸、柴胡、菊花、防風(fēng)、魚腥草等中藥。 葉天士言:“目盲無(wú)所見(jiàn),在肝經(jīng)之風(fēng)也?!辈窈?、當(dāng)歸、菊花等藥物均入肝經(jīng),上連目系,肝氣通于目,柴胡退六經(jīng)邪熱往來(lái),與黃芩一升一降,防風(fēng)治風(fēng)通用、除上焦風(fēng)邪,入肝,甘溫發(fā)散;配合菊花、魚腥草祛風(fēng)清熱。 瞳神之處脈絡(luò)較多,虛火上炎損傷脈絡(luò),故配伍熟地黃、當(dāng)歸、白芍等藥養(yǎng)血活血。現(xiàn)代藥理研究表明,柴胡、菊花、黃芩具有解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎、抗菌作用,熟地黃、川芎、魚腥草此類中藥還具有雙向免疫調(diào)節(jié)功效[20-21]。
大部分EAU 與自身免疫性應(yīng)答關(guān)系密切[22-23],其發(fā)病與體內(nèi)免疫系統(tǒng)的激活及多種細(xì)胞因子及信號(hào)通路的異常表達(dá)致細(xì)胞凋亡關(guān)系密切[24-26]。 活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產(chǎn)生與清除平衡維持著機(jī)體正常的生理功能,且作為信號(hào)分子參與調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)多種信號(hào)通路和免疫應(yīng)答[27]。 ROSNLRP3 通路作為誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的一條重要通路,當(dāng)ROS 水平升高時(shí),與硫氧還蛋白互作蛋白(thioredoxin interacting protein, TXNIP)發(fā)生反應(yīng),NLRP3炎癥小體被激活[28]。 在ROS 的誘導(dǎo)下,TXNIP 與核心蛋白NLRP3 結(jié)合,結(jié)合后可引起內(nèi)皮細(xì)胞炎癥小體受激活化,再激活Toll 樣受體通道,引起一系列炎癥反應(yīng)發(fā)生。
NLRP3 炎癥小體是一種多蛋白復(fù)合體,具有高度保守性,包括核心蛋白NLRP3、效應(yīng)蛋白pro-Caspase-1 以及接頭蛋白ASC,是固有免疫系統(tǒng)的一大重要組成部分,屬于模式識(shí)別受體,IL-1β、IL-18 為其下游炎癥小體[29-30]。 核心蛋白NLRP3 響應(yīng)微生物感染和細(xì)胞損傷后,介導(dǎo)Caspase-1 的激活及促炎因子IL-1β、IL-18 的分泌。有研究表明,免疫性葡萄膜炎(autoimmune uveith, AU)的發(fā)生發(fā)展與NL RP3 炎癥小體密不可分,部分AU 患者的外周靜脈血有NLRP3 的表達(dá)[31]。 另外,研究發(fā)現(xiàn)使小鼠體內(nèi)的NLRP3 基因突變后,小鼠自身炎癥反應(yīng)明顯減弱[32]。上述研究均證實(shí),ROS-NLRP3 通路可引發(fā)一系列炎癥反應(yīng)。
目前,公認(rèn)的研究人類AU 發(fā)病機(jī)制及藥物治療的動(dòng)物模型為使用視網(wǎng)膜蛋白IRBP 誘導(dǎo)Lewis大鼠EAU 模型[33]。 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)構(gòu)建EAU 大鼠模型發(fā)現(xiàn),造模第7 天,結(jié)合裂隙燈觀察到的大鼠眼部體征與眼球HE 染色結(jié)果,提示造模成功。模型組大鼠房水中IL-1β 與NLRP3、視網(wǎng)膜組織中NLRP3與ASC 的表達(dá)均較空白組大鼠增加,經(jīng)祛風(fēng)明目丸治療后,通過(guò)手持裂隙燈觀察大鼠眼前節(jié)炎癥變化,以及檢測(cè)房水和視網(wǎng)膜中ROS 通路相關(guān)蛋白的表達(dá)量,均證實(shí)祛風(fēng)明目丸的治療發(fā)揮了一定療效。 本病的消退與IL-1β 及NLRP3 兩者的表達(dá)相關(guān),通過(guò)影響IL-1β 及NLRP3 的平衡,使促炎因子與抑炎因子兩者之間的平衡失調(diào)。 與空白組相比,模型組NLRP3、ASC、IL-1β 表達(dá)增加(P<0.05),正常劑量組與低劑量組同模型組相比,表達(dá)均減少(P<0.05)。正常劑量組及低劑量組均可有效減輕EAU 大鼠葡萄膜炎的炎癥表現(xiàn)。
綜上,本研究結(jié)果顯示,祛風(fēng)明目丸可通過(guò)多種途徑在EAU 的治療中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。經(jīng)祛風(fēng)明目丸干預(yù)后,EAU 大鼠房水中NLRP3、IL-1β 水平及視網(wǎng)膜組織中ASC、NLRP3 蛋白水平降低,這表明祛風(fēng)明目丸可能是通過(guò)下調(diào)ROS、ASC 的表達(dá),抑制NLRP3 炎性小體的激活,然后抑制炎癥因子如IL-1β 的分泌,進(jìn)而發(fā)揮治療葡萄膜炎的作用。但是本研究?jī)H證實(shí)祛風(fēng)明目丸對(duì)EAU 大鼠ROS 信號(hào)通路相關(guān)蛋白的影響,但ROS 信號(hào)通路相關(guān)蛋白復(fù)雜多樣,且實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中未加入任何一種蛋白的有關(guān)抑制劑或激動(dòng)劑,不能完全證實(shí)祛風(fēng)明目丸是完全針對(duì)ROS 信號(hào)通路而發(fā)揮具體的作用,且ROS/NLRP3通路還涉及如細(xì)胞焦亡、線粒體自噬等多個(gè)機(jī)制,還需進(jìn)行更深層次的研究,為本項(xiàng)目組開(kāi)展進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)提供思路。