白藜芦醇的免疫调节作用研究进展
2012-08-15华子春
王 冲,华子春
(南京大学 医药生物科技国家重点实验室,江苏 南京 210093)
白藜芦醇(Resveratrol)是一种非黄酮类的多酚类化合物,广泛存在于花生、红葡萄和浆果类等植物果实中[1]。在自然界,白藜芦醇是一种天然植物抗毒素,能够抵御真菌感染。1963年,Nonomura等首先提出白藜芦醇是某些治疗炎症、脂类代谢和心脏疾病等草药的有效成分。目前研究发现,白藜芦醇还具有抗氧化,抗炎及抗肿瘤等作用,其中抗肿瘤作用研究最为广泛。白藜芦醇对慢性心脏疾病[2]和肿瘤[3-6]的预防作用已得到证实。近年来,白藜芦醇的免疫调节作用逐渐受到重视,多项研究显示白藜芦醇具有治疗白血病和自身免疫性疾病的潜在功效。
1 白藜芦醇对白血病细胞的细胞周期抑制和促凋亡作用
1998年,Ragione等[7]首次报道30μmol/L白藜芦醇能够完全抑制急性粒细胞白血病HL-60细胞的增殖,并将细胞周期阻滞在S期。但这种影响是可逆的,除去白藜芦醇后细胞周期恢复正常。Dorrie等[8]探讨了白藜芦醇诱导急性淋巴细胞性白血病ALL凋亡的机理,发现这一凋亡信号主要走线粒体/caspase-9通路,而不依赖于CD95/caspase-8通路。
对于p53和p16缺陷的急性T淋巴细胞白血病CEMC7H2细胞,20μmol/L白藜芦醇能够使细胞周期被阻滞在S期,并诱导其凋亡[9]。Fas及Fas L的拮抗型抗体并不影响白藜芦醇诱导的细胞凋亡作用,并且caspase-8缺陷的Jurkat细胞对白藜芦醇同样敏感,同样说明白藜芦醇的诱导凋亡的作用不依赖于Fas/caspase-8通路。进一步研究显示,caspase-6似乎是白藜芦醇诱导凋亡作用的关键起始caspase[9]。
体外实验表明,白藜芦醇抑制鼠急性淋巴细胞白血病L1210细胞的增殖,诱导其凋亡,以及影响其细胞周期,且呈剂量和时间依赖性。进一步体内实验的结果表明,白藜芦醇对L1210荷瘤小鼠的天然和获得性免疫系统具有剂量相关性的影响。荷瘤小鼠体内IL-6水平上升,而用白藜芦醇治疗后IL-6水平下降;而且白藜芦醇还下调了抗凋亡基因Bcl-2的表达。体内淋巴细胞的增殖和NK细胞活性均可见增强[10]。
最近,Liu等[11]提出白藜芦醇对慢性粒细胞性白血病细胞K562细胞周期阻滞及增殖抑制的作用机理可能与诱导非折叠蛋白反应(unfold protein response,UPR)相关。蛋白质正确折叠需要一套复杂的内质网蛋白复合体机制。在缺氧、氧化应激、异常糖基化反应以及钙离子稳态失衡等情况下,未折叠蛋白质增多。当超出内质网的处理能力时,可导致内质网应激[12]。细胞自身通过改变其转录和翻译过程,减少蛋白的合成,降低进入内质网的蛋白量,同时上调内质网中分子伴侣和折叠蛋白的表达,增强内质网的蛋白折叠功能;细胞还可以通过上调内质网蛋白降解途径的相关基因表达,加速未折叠蛋白的降解过程。内质网产生的这种适应性反应,称作UPR。白藜芦醇处理后,可观察到细胞中一系列UPR反应的标志,包括内质网应激特异性的XBP-1的剪切,GRP78和CHOP的转录上调,以及eIF2-α的磷酸化[11]。
2 白藜芦醇对免疫细胞的作用
Shakibaei等[13]用白藜芦醇处理体外培养的人软骨原代细胞,发现其可降低IL-1β引起的软骨特异性Ⅱ型胶原和信号转导受体beta1-integrin的表达抑制作用,且呈时间依赖性。白藜芦醇可以抑制促炎症细胞因子IL-1β刺激引起的人软骨细胞VEGF、MMP-3、MMP-9以及COX-2的表达。这些基因都是受到NF-κB调控的,进一步研究白藜芦醇对NF-κB信号通路的影响,发现其抑制蛋白酶体的活性,阻碍了IκBα(NF-κB抑制剂)的降解,从而抑制p65的磷酸化和进核,但不影响 IκBα的磷酸化和泛素化。NF-κB介导的caspase-3激活和PARP的剪切也同样被抑制[13]。另一项体外研究同样显示了白藜芦醇对IL-1β的拮抗作用。IL-1β抑制人软骨细胞增殖、促进其凋亡的作用均可被白藜芦醇抑制。进一步实验表明,白藜芦醇通过抑制IL-1β下游ROS和p53的表达,来发挥其抗炎功能[14]。白藜芦醇可能具有治疗骨关节炎、保护软骨的潜在作用。
Tao等[15]研究了白藜芦醇对吞噬细胞中趋化因子受体的影响。白藜芦醇在非细胞毒性的浓度下可抑制吞噬细胞对一些趋化因子的趋化反应以及钙离子释放。微摩尔浓度的白藜芦醇可显著抑制吞噬细胞对甲酰化肽受体FPR配体的反应,降低超氧化物阴离子的产生,并抑制FPR激动剂引起的ERK1/2磷酸化和NF-κB的激活。这些结果显示,对趋化因子受体功能的影响可能是白藜芦醇抗炎作用的机理之一。因此,对于趋化因子受体激活介导的一些免疫性疾病,白藜芦醇具有潜在的治疗效果。
于良等[16]研究不同浓度白藜芦醇与环孢霉素A联用时,对人外周血T细胞(PBTC)的增殖、淋巴细胞母细胞化以及IL-2、INF-γ产生的影响。当白藜芦醇浓度在2.5mg/L以上时,PBTC的增殖和淋巴细胞转化率明显降低;当浓度在5mg/L以上时,培养上清中 IL-2、INF-γ含量显著下降;在2.5mg/L以上时与环孢霉素A具有协同效应,因此白藜芦醇和环孢霉素A联用可增强免疫抑制作用。
Falchetti等[17]的实验表明,白藜芦醇对CD3/CD28抗体刺激人外周血单核细胞(PBMC)产生的反应具有双重功效。低浓度(0.625~0.25μg/mL)白藜芦醇刺激CD4+/CD8+T细胞中IL-2、IL-4和INF-γ的表达和分泌,而高浓度(10μg/mL)时则有抑制作用;同样,低浓度的白藜芦醇可激活细胞毒性T细胞(CTL)和自然杀伤(NK)细胞的细胞毒活性,而在高浓度下则抑制。值得注意的是,CD8+T细胞比CD4+T细胞对白藜芦醇更敏感;实验中起免疫激活作用的白藜芦醇的浓度与大鼠口服红葡萄酒后血浆中白藜芦醇的浓度相当。这一结果仅显示在体外,白藜芦醇对免疫细胞的功能具有剂量相关性的调节作用,并不仅是免疫抑制。
Boscolo等[18]的体外实验显示,100μmol/L白藜芦醇抑制PHA刺激引起的PBMC的增殖,并强烈抑制PBMC产生INF-γ和TNF-α。但当浓度降低至10~100 nmol/L时,抑制作用就消失。在红葡萄酒中,白藜芦醇的浓度通常在10μmol/L左右,因此饮用红酒并不会引起免疫抑制反应。
Gao等[19]通过体内及体外实验验证了白藜芦醇的免疫调节作用。体外实验中,25μmol/L白藜芦醇对有丝分裂原/抗原激活的T细胞增殖抑制率达到90%。而体内试验证明,80mg/kg白藜芦醇剂量(该剂量是对心脏疾病起作用剂量的10倍)不会引起血液或造血毒性,只是轻微降低了T细胞介导的免疫反应。
Sharma等[20]也已证明白藜芦醇能够抑制T细胞、B细胞和巨噬细胞的活性。其作用机理可能是白藜芦醇能够降低CD28和CD80分子的表达,并上调CTLA-4的表达量。Yang等[21]通过EGT荷瘤小鼠研究发现,4mg/kg白藜芦醇能够降低Treg细胞的数量并减少TGF-β的分泌。这些结果表明,白藜芦醇对CD4+CD25+细胞亚群有抑制作用,使荷瘤小鼠肿瘤周围微环境不利于肿瘤的生长。不过,也有实验表明白藜芦醇对正常淋巴细胞中Treg细胞数量无影响[22]。
3 白藜芦醇的抗炎作用
白藜芦醇可以降低心肌炎,骨关节炎,胰腺炎,视神经炎等免疫性疾病的严重程度。Singh等[23]建立了一个多发性硬化症的动物模型,研究白藜芦醇对自身免疫性疾病的治疗作用。每天口服100mg/kg白藜芦醇能够降低实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠的临床症状和炎症反应,使骨髓中的炎症细胞发生了显著凋亡,并且血清中 TNF-α、IFN-γ、IL-2、IL-9、IL-12、MCP-1、RANTES和Eotaxin 等多种细胞因子和趋化因子含量明显降低,但IL-17和G-CSF含量升高。随后的体外研究表明,白藜芦醇主要引起活化T细胞的凋亡,而对未活化的T细胞没有显著作用。凋亡信号主要通过活化芳香烃受体和雌激素受体介导,并与AhR、Fas、Fas L的表达上调相关,并且caspase-8和caspase-9均被激活。因此,白藜芦醇可诱导活化T细胞的凋亡,具有治疗炎症和自身免疫性疾病的潜在疗效。
在实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠中,T细胞和巨噬细胞浸润到脑中,产生 IL-17、IFN-γ、TNF-α、IL-6 等细胞因子,引起自身免疫和神经炎症。这似乎与Singh等[23]发现的白藜芦醇引起的IL-17上调相矛盾。Imler等[24]进一步研究了白藜芦醇治疗自身免疫性脑脊髓炎的机理,证实了白藜芦醇确实能引起IL-17上调,但发现白藜芦醇诱导IL-17+IL-10+T细胞,也就是Th17reg细胞,以及CD4(-)IFN-γ +NK细胞向脑部浸润。同时,白藜芦醇抑制巨噬细胞IL-6、IL-12/23 p40的表达。认为这两点是白藜芦醇缓解自身免疫性脑脊髓炎症状的关键机制。
Lee等[25]建立动物模型,考察了白藜芦醇对哮喘病的作用。白藜芦醇显著抑制血浆和支气管灌洗液中Th-2型细胞因子IL-4和IL-5的含量,并显著降低气管高反应性和黏液高分泌,效果和地塞米松相当。另外也有文献报道白藜芦醇可降低支气管灌洗液中IL-1β、IL-6、TNF-α的含量,通过抑制炎症因子的合成和释放起到对脂多糖诱导的小鼠急性肺损伤的保护作用[26]。
4 白藜芦醇在免疫性疾病治疗中的意义及展望
大量研究表明,白藜芦醇对正常淋巴细胞无毒性,仅抑制其细胞增殖,而对白血病细胞等不正常淋巴细胞具有显著的促凋亡效果。这种生物活性为白藜芦醇在抗炎及治疗免疫性疾病方面提供了广阔的应用前景,白藜芦醇有望成为一种新型的针对多种免疫性疾病的治疗剂。
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