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基于Th细胞平衡探讨“宣降清”三法对RSV感染幼龄大鼠T-bet、GATA3表达的影响*

2017-10-26崔振泽

世界科学技术-中医药现代化 2017年8期
关键词:细胞因子显著性蛋白

崔振泽,徐 超,黄 燕**

(1.大连市儿童医院 116000)

基于Th细胞平衡探讨“宣降清”三法对RSV感染幼龄大鼠T-bet、GATA3表达的影响*

崔振泽1,徐 超1,黄 燕1**

(1.大连市儿童医院 116000)

目的:观察定喘汤“宣降清”三法对呼吸道合胞病毒(Respiratorysyncytical virus,RSV)感染幼龄大鼠肺组织内T-bet、GATA3、和血清中IFN-γ、IL-4的表达的影响,并进一步阐明该方药对调节Th1/Th2免疫平衡的作用机制。方法:选健康幼龄Wistar大鼠54只随机分为6组,即正常组、RSV模型组、定喘汤组、分解剂组(包括宣、降、清三组),每组各9只。除正常组外,余各组用RSV(Long珠)病毒予大鼠滴鼻造模,滴鼻2h后各干预治疗组分别予相应的药物灌胃,正常组和RSV模型组均以等体积的生理盐水灌胃。采用Western Blot法检测各组大鼠肺组织中T-bet和GATA3的蛋白表达水平,ELISA法检测各组大鼠血清中INF-γ和IL-4细胞因子的含量。结果:1、定喘汤及各分解剂组均可不同程度的调节RSV感染后大鼠的一般状态和降低RSV感染后的肺指数(P<0.05);2、RSV模型组和各干预组大鼠较正常组比较肺组织中T-bet蛋白表达均降低、GATA3蛋白表达均升高且具有显著性差异(P<0.05),定喘汤及宣法组与RSV模型组比较均可上调T-bet蛋白表达及下调GATA3蛋白表达且具有显著性差异(P<0.05);3、RSV模型组大鼠血清中INF-γ含量明显降低、IL-4含量升高与正常组比较均具有显著性差异(P<0.05),与模型组比较,定喘汤组可上调INF-γ含量、各干预组药物均可下调IL-4含量且具有统计学意义(P<0.05)。结论:定喘汤“宣降清”三法对于RSV感染幼龄大鼠后体内T-bet及INF-γ细胞因子具有明显升高作用,而对GATA3及IL-4细胞因子则有明显抑制效果,其具有调节Th1/Th2细胞免疫平衡能力,为定喘汤防治RSV感染有效性的重要机制之一。

宣降清 RSV 大鼠 Th1/Th2

呼吸道合胞病毒(Respiratorysyncytical virus,RSV)流行广泛,是引起婴幼儿严重下呼吸道感染(如细支气管炎,支气管炎或肺炎)的主要原因,因而被世界公认为重要的感染性致病原[1]。越来越多的研究表明[2-3],Th1/Th2细胞功能和比例失衡是RSV感染最重要的免疫异常,是RSV感染发病机制中的重要环节。而T盒转录因子(T-bet)和锌指蛋白3(GATA-3)又分别是Th1和Th2细胞特异的转录因子,在各自Th细胞分化过程中中起重要作用。因此有决定Th1/h2细胞分化的特异转录因子T-bet和GATA-3已成为近年来研究的热点,且探讨T-bet/GATA-3平衡对于明确RSV感染的发病机制及探索在此环节上进行的干预治疗具有重要意义。

而针对RSV感染所致喘息,中医认为肺之宣发与肃降失衡,肺气闭塞不通为喘息之主因,西医学者则公认Th1/Th2功能失衡为其主要病机。且前期研究已证实[4]定喘汤对RSV感染大鼠的细胞免疫具有良性调节作用,那么该方对RSV感染后机体的Th1/Th2免疫失衡是否有影响作用值得思考。对此,本文就基于定喘汤独特的“宣降清”三法理论为基础来探讨RSV感染后引起的Th1/Th2免疫失衡机制,以期为探求中西医相通的发病机制及治疗方法提供有力依据。

1 材料

1.1 病毒

RSV Long株,来源于中国预防医学科学院病毒所毒种室,冻存于-80℃冰箱备用。测定大鼠RSV病毒半数致死量LD50为10-2/ml。

1.2 动物

健康3周龄左右的wistar大鼠54只,雌雄各半,SPF级,体重均为(30±10)g,由辽宁本溪长生生物技术有限公司提供。

1.3 药物

定喘汤购于辽宁中医药大学附属医院中药局。定喘汤组由麻黄 9 g,杏仁 9 g,半夏 9 g,苏子 6 g,黄芩12 g,桑白皮9 g,白果9 g,款冬花9 g,甘草3 g组成;其中麻黄9 g,白果9 g组成宣法组;杏仁9 g,半夏9 g,苏子6 g,款冬花9 g组成降法组;黄芩12 g,桑白皮9 g组成清法组。将以上各组药物均按照传统方法水煎2次混合后,制成含生药2 g·ml-1的药液备用。

1.4 主要设备与试剂

电泳仪(DYY-10C);全外排Ⅱ级生物安全柜(SG403TXCE,美国Baker公司);MicroChemi化学发光成像系统(MicroChemi4.2);SDS-PAGE凝胶试剂盒(碧云天);T-bet、GATA3抗体(由北京博奥森生物技术有限公司);INF-γ、IL-4试剂盒(美国Ramp;D Systems公司)。

2 方法

2.1 分组

依据随机数字表法,将wistar大鼠均分为6组,即正常组、RSV模型组、定喘汤组、宣法组、降法组及清法组,每组9只。

2.2 造模

采用病毒液滴鼻法进行造模,即除正常组外,其余各组在乙醚麻醉下经鼻腔接种RSV Long株病毒液,0.1 ml/只,正常组在同等条件下接种等量不含病毒的生理盐水,每日1次,连续接种3天。

2.3 给药

各组在RSV Long株病毒液滴鼻2 h后开始灌胃,各干预组给药剂量相当于60 kg成人临床等效量,正常组与RSV模型组均予等体积的生理盐水灌胃,1次/日。所有大鼠均在同一条件下饲养,正常饮食,自由饮水。(人与大鼠等效剂量公式为:大鼠的剂量=6.3X mg·Kg-1)

2.4 取材及指标测定

各组大鼠分别于感染第7天取血后处死,将血置于血清分离管中,放置2小时,3000 r·min-1离心15 min,收集血清,后置于4℃度冰箱内保存,待进行INF-γ和IL-4含量的ELISA检测。无菌条件下取鼠肺组织,用于肺指数测定、SABC免疫组织化学法检测及Western blotting检测。

2.5 检测方法

2.5.1 肺指数测定

称各组大鼠肺脏重量,计算肺指数。肺指数=肺脏重量(g)/体重(g)×100%。

2.5.2 Western blotting检测

取出冻存的肺组织制备匀浆,进行总蛋白提取,并测定蛋白浓度。取40-60 μg的蛋白样品于12%SDS-PAGE凝胶中进行电泳,待目的蛋白接近凝胶底部时(以蛋白质分子量Marker确定T-bet和GATA3的所在位置)停止电泳,4℃、120 V恒压电转移至PVDF膜上,5%脱脂奶粉室温封闭1 h,再加入抗T-bet、GATA3(1:1000)抗体,4℃封闭过夜,洗膜后,加入辣根过氧化物酶标记的Ⅱ抗(1∶1000),室温封闭1 h后发光显影,凝胶成像系统照相。实验结果采用Image J软件分析,扫描灰度值,T-bet和GATA3的蛋白水平通过其Western blotting曝光条带亮度与GAPDH相应条带亮度比值来确定。

2.5.3 SABC免疫组织化学法检测

切片脱蜡至水,3%H2O2,室温10 min灭活内源性酶,水洗3次,每次5 min。加入复合消化液修复抗原20 min,滴加5%BSA封闭液,室温放置20 min。滴加兔抗鼠TSLP抗体(1∶100倍稀释),湿盒内4℃过夜,每一批染色均设阴性对照,PBS代替一抗作为阴性对照。次日取出湿盒至室温,PBS清洗3次,每次2 min。滴加生物素化山羊抗兔IgG,37℃放置20 min,PBS清洗3次,每次2min。滴加试剂SABC,37℃放置20 min,PBS清洗3次,每次5 min。DAB室温显色10 min,纯净水洗涤。脱水、透明、中性树胶封片。用光学显微镜观察,每张切片任选5个视野(×200),采集图像后用图像分析系统对结果进行半定量分析。阳性结果判定:以病变部位细胞上出现棕黄色颗粒为阳性表达,测定肺组织中阳性细胞的积分光密度值(IOD),以均值作为该样本TSLP的相对表达,IOD值越大,说明其表达越多。

2.5.4 ELISA检测

具体操作步骤严格按照试剂盒说明书操作。

2.6 统计学方法

采用SPSS17.0统计软件,数据以xˉ±s来表示,采用单因素方差分析对各组进行比较分析,组间比较均选用LSD法,校正法选用Bonferroni法,P<0.05差异有统计学意义。

3 结果

3.1 各组大鼠一般情况比较

实验过程中,正常组大鼠精神状态均保持良好,反应灵活,行动敏捷,毛发洁白有光泽,活动、饮食、饮水、呼吸频率均正常,体重逐渐增加;RSV模型组大鼠较正常组比较,反应迟钝,精神萎靡,行动缓慢,呼吸频率加快,饮水、食量严重减少,体重严重减轻;定喘汤组大鼠较模型组比较,毛色润泽,反应灵活,呼吸较平稳,饮食、饮水略减少,体重接近正常;宣、降、清组与定喘汤组比较,分别有不同程度的精神状态不佳,毛色失去光泽,倦怠少动,饮食、饮水量减少,体重减轻。

3.2 定喘汤对RSV感染大鼠肺指数的影响

于实验第7天(从第0天开始)测定正常组、RVS模型组及各药物干预组大鼠肺指数,变化情况见表1。

结果显示,与正常组比较,RSV模型组及其余各组大鼠的肺指数均有明显增高且具有显著性差异(P<0.05);与RSV模型组比较,各干预组大鼠肺指数均有不同程度的降低,具有显著性差异(P<0.05);与定喘汤比较,降法和清法组大鼠的肺指数增高有统计学意义(P<0.05)。

3.3 定喘汤对RSV感染大鼠肺组织T-bet、GATA3蛋白表达情况的影响

于实验第7天(从第0天开始)取材,采用WB法测定正常组、RVS模型组及各药物干预组大鼠肺组织的T-bet、GATA3蛋白表达。检测的T-bet为聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)膜在相应分子量区域(59 KDa)一条长方形抗原条带,PVDF膜在相应分子量区域(49 KDa)一条长方形抗原条带即为所检测的GATA3组织蛋白条带,具体情况见图1及表2。

表1 各组大鼠肺指数测定结果

图1 各组大鼠肺组织T-bet、GATA3蛋白表达情况

表2 各组间肺组织WB检测T-bet、GATA3的蛋白含量结果 (±s)

表2 各组间肺组织WB检测T-bet、GATA3的蛋白含量结果 (±s)

注:与正常组比较,*P<0.05;与模型组比较,▼P<0.05;与定喘汤组比较,ΔP<0.05

组别正常组RSV模型组定喘汤宣法组降法组清法组例数9 9 9 9 9 9 T-bet 1.17±0.08 0.32±0.03*0.86±0.07*▼0.44±0.04*▼Δ 0.34±0.04*Δ 0.33±0.03*Δ GATA3 1.4±0.03 2.3±0.04*1.84±0.05*▼2.05±0.08*▼Δ 2.27±0.04*Δ 2.28±0.03*Δ

蛋白组学层面结果显示,与正常组比较,RSV模型组与各干预组大鼠肺组织中T-bet蛋白表达量均降低且具有统计学意义(P<0.05),GATA3蛋白表达量均升高且具有显著性差异(P<0.05);与RSV模型组比较,定喘汤组及宣法组均可上调T-bet蛋白表达量及下调GATA3的蛋白表达量(P<0.05);与定喘汤组比较,各分解剂组的T-bet蛋白表达量均降低且具有显著性差异(P<0.05),GATA3蛋白表达量均升高且具有显著性差异(P<0.05)。

3.4 定喘汤对RSV感染大鼠肺组织T-bet、GATA3表达量的影响

图2 各组大鼠肺组织T-bet表达情况(免疫组化X200)

图3 各组大鼠肺组织GATA3表达情况(免疫组化X200)

于实验第7天(从第0天开始)取材,采用免疫组化法测定正常组、RVS模型组及各药物干预组大鼠肺组织的T-bet、GATA3表达量。正常组大鼠T-bet阳性表达呈棕色细颗粒状,定位于肺间质肺泡璧内大部分细胞上,RSV模型组T-bet肺间质基本不着色,其余各治疗组均部分着色。正常组大鼠肺组织GATA3在肺间质肺泡璧细胞上基本不着色,RSV模型组大鼠GATA3肺间质大部分细胞着色,其余各治疗组均部分着色。各组免疫组化法测定T-bet表达见图2,GATA3表达见图3,两指标分析见表3。

组织细胞层面结果显示,与正常组比较,RSV模型组与各干预组大鼠肺组织中T-bet表达量均降低且具有统计学意义(P<0.05),GATA3表达量均升高且具有显著性差异(P<0.05);与RSV模型组比较,定喘汤组及宣法组均可上调T-bet表达量且具有统计学意义(P<0.05),定喘汤组及各分解剂组均可下调GATA3表达量且具有统计学意义(P<0.05);与定喘汤组比较,各分解剂组的T-bet表达量均降低且具有显著性差异(P<0.05),GATA3蛋白表达量均升高且具有显著性差异(P<0.05)。

3.5 定喘汤对RSV感染大鼠血清中INF-γ、IL-4细胞因子含量的影响

于实验第7天(从第0天开始)取材测定正常组、RVS模型组及各药物干预组大鼠血清中的INF-γ、IL-4细胞因子含量,具体情况见下表:

与正常组比较,RSV模型组大鼠血清中INF-γ含量明显降低且具有统计学意义(P<0.05),IL-4含量显著升高且具有统计学意义(P<0.05);与RSV模型组比较,定喘汤组可上调INF-γ含量(P<0.05),各干预组药物均可下调IL-4含量(P<0.05);与定喘汤组比较,宣、降、清三组大鼠血清中两种指标含量变化不明显,无明显差异(P>0.05)。

4 讨论

RSV感染所致的毛细支气管炎和(或)肺炎属中医学“肺炎喘嗽”,其病因主要为外邪入侵肺卫,致使肺失肃降,闭郁不宣,化热烁津为痰,肺气又不通,致痰、热、气三者相互阻滞,则出现喘咳、呼吸急促、鼻煽、发热、痰黄稠等症状。针对此症候群,源于《摄生众妙方》的定喘汤运用“方从法出、法随证立”的理论依据,对于肺气不通、郁而化热,以致痰热互结、肺失宣降引起的喘息,功效甚佳。定喘汤君以宣法,臣以降法,佐以清法,融三法于一体,宣肺、降肺、清肺相辅相成,共凑定喘之功。而对于RSV感染后引起的喘息,肺之宣发与肃降失衡、免疫应答的Th1与Th2失衡定有着不可言表的密切关系。

生理状态下,机体内T细胞(Th0、Th1、Th2)及所分泌的各类细胞因子以网络形式存在并发挥作用,如Th0细胞按照一定比例向Th1和Th2分化,细胞因子间或相互协同、促进,或相互拮抗,分别行使各自不同的生理功能,来调节正常的免疫应答,以维持机体在生理或病理水平上的平衡[5]。机体感染病毒后,其体内T细胞及所分泌的细胞因子形成的网络平衡即被打破,出现多种形式的改变,如Th1向Th2漂移、Th1向Th0漂移等反应[6]。其中,T-bet细胞因子为Th1细胞系特异转录因子,其不仅对Th1细胞的发育有良好的促进作用,同时又可抑制Th2细胞因子的合成;它在Th1细胞活化过程中可激活IFN-γ的基因转录,而IFN-γ又可以逆向上调T-bet的表达水平,形成自分泌反馈环,来进一步诱导Th0向Th1细胞分化;甚至T-bet都可以将已分化的Th2型细胞逆转为Th1型细胞,同时可产生大量IFN-γ细胞因子[7],进而影响Th系统向Th1优势发展。而对于Th2反应,虽然多种细胞因子均可激活Th2系统,但GATA-3却是Th2细胞特异性转录因子,其不仅Th2细胞极化过程中起关键作用,还是Th2型细胞因子转录所必需的,主要是通过白细胞介素4(IL-4)基因启动子上的两个GATA-3结合位点直接激活IL-4,而激活IL-4又促进了Th2细胞的增殖及分化,参与所有Th2型细胞因子的转录[8]。由此可见,体现机体免疫状态的Th1/Th2极化与T-bet、GATA-3的表达密切相关,即T-bet、GATA-3决定了Th1/Th2平衡的稳定性,因此探讨T-bet/GATA-3的平衡对于明确RSV感染的发病机制及在此环节上的干预治疗具有重要意义。本次实验结果显示:RSV感染后的幼龄大鼠体内T-bet及IFN-γ水平明显降低,而GATA-3及IL-4水平则显著增高。一方面提示这几种细胞因子可能参与了RSV发病过程中机体的炎症反应,指标含量的变化可进一步证明参与了Th1与Th2之间的转化过程;另一方面提示T-bet与GATA-3转录因子反向的失衡表达很可能是通过调节细胞因子IFN-γ、IL-4的失衡表达,引起以IFN-γ为主的Th1型细胞因子分泌减少,和以IL-4为主的Th2型细胞因子分泌亢进,进而介导炎性细胞的渗出与趋化,参与炎症病理性损害,激发了机体的免疫应答系统,引起RSV感染急性期的免疫功能紊乱。

表3 各组间肺组织免疫组化检测T-bet、GATA3的积分光密度值测定结果(±s)

表3 各组间肺组织免疫组化检测T-bet、GATA3的积分光密度值测定结果(±s)

注:与正常组比较,*P<0.05;与模型组比较,▼P<0.05;与定喘汤组比较,ΔP<0.05

组别正常组RSV模型组定喘汤宣法组降法组清法组例数9 9 9 9 9 9 T-bet 53.76±0.44 19.92±2.84*43.5±2.3*▼27.39±1.74*▼Δ 21.14±1.53*Δ 21.28±1.14*Δ GATA3 57.99±0.42 92.78±1.46*64.59±2.2*▼82.34±1.34*▼Δ 84.92±1.6*▼Δ 82.62±1.2*▼Δ

表4 定喘汤对大鼠血清INF-γ、IL-4细胞因子含量的影响 (±s,n=9)

表4 定喘汤对大鼠血清INF-γ、IL-4细胞因子含量的影响 (±s,n=9)

注:与正常组比较,*P<0.05;与模型组比较,▼P<0.05;与定喘汤组比较,ΔP<0.05

组别正常组RSV模型组定喘汤宣法组降法组清法组例数9 9 9 9 9 9 INF-γ 16.21±4.67 12.6±2.54*16.04±3.04▼13.35±2.00 12.93±2.67 12.81±2.37 IL-4 17.17±2.06 26.01±6.11*18.2±4.08▼18.77±3.81▼18.74±4.02▼19.45±6.35▼

针对RSV病毒导致的Th1/Th2细胞功能的异常或失衡,本研究运用定喘汤及宣、降、清分解剂对RSV感染后的幼龄大鼠进行了干预,结果显示,各干预组均不同程度的上调了T-bet、IFN-γ表达量及下调了GATA-3、IL-4细胞因子的含量,说明定喘汤及各宣、降、清分解剂均可不同程度的调节Th1/Th2的免疫失衡。尤其对于定喘汤组及宣法组而言,调节Th1/Th2细胞功能失衡的效果更加显著(P<0.05)。宣法由麻黄和白果组成,其中麻黄辛温,宣肺平喘;白果甘涩,敛肺定喘;两药合用,收散自如,相得益彰,即宣法以宣散与收敛并用来调节Th1/Th2的失衡。而集“宣、降、清”三法为一体的定喘汤对Th1/Th2的异常漂移具有更优的调节作用,白果与麻黄收散发挥,合为君药;杏仁降肺以止咳、款冬花温肺化痰以止咳、半夏降逆化痰以止呕、苏子降气以平喘,四药共用为臣药;黄芩、桑白皮皆性苦寒,清热泻肺以平喘,解内蕴之痰热,二者合为佐药;甘草调和诸药,用以使药;以上诸药合用,使定喘汤的宣发与清降之法在调节RSV感染后机体Th1/Th2的免疫失衡方面更具优势。

综上所述,RSV感染后的免疫病理机制主要是Th1/Th2细胞功能的异常或失衡,其也可能是RSV感染日后演变为哮喘的重要机制之一。而定喘汤的“宣、降、清”三法在调节Th1/Th2的免疫失衡方面,可以逆转机体向Th2系统过度漂移状态,最终达到Th1/Th2细胞的平衡,从而达到治疗RSV感染后喘息性疾病的目的。

1 Kim J Y,Chang J.In Hot Pursuit of the First Vaccine Against Respiratory Syncytial Virus.Yonsei Med J,2016,57(4):809-816.

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Study on Effect of“Xuan-Jiang-Qing”Theory on Expression of T-bet and GATA3 among Young Rats Infected with RSV Based on Th Cell Balance

Cui Zhenze,Xu Chao,Huang Yan
(Dalian Children’s Hospital,Dalian 116000,China)

This study was aimed to observe the method of“Xuan-Jiang-Qing”of Ding-Chuan(DC)decoction on the expression of T-bet and GATA3 of lung tissues,IFN-γ and IL-4 in serum of young rats infected with respiratory syncytial virus(RSV),in order to further explore the mechanism of Th1/Th2 immune balance.A total of 54 ealthy young Wistar rats were randomly divided into 6 groups,which were the normal group,RSV model group,DC decoction group,ascending(Xuan)therapy group,descending(Jiang)therapy group,pyretic clearing(Qing)therapy group,with 9 rats in each group.Except the normal group,rats in other groups were with RSV(Long bead)virus to establish the animal model.Two hours after intranasal medication,intragastric administration of corresponding medication was given to each intervention group.And equal volume of normal saline was given to the normal group and the RSV model group.Levels of T-bet and GATA3 protein in lung tissues were detected by Western blotting.Levels of INF-γ and IL-4 cytokines in serum were detected by ELISA.The results showed that DC decoction and each decomposing agent group can adjust the general condition of RSV infection and reduce the lung index after RSV infection(P<0.05).Compared with the normal group,the expression of T-bet protein in lung tissues was decreased and the expression of GATA3 protein was significantly higher in the RSV model group and each intervention group with significant difference(P<0.05).The expression of T-bet protein was up-regulated and the expression of GATA3 protein was down-regulated in DC decoction and ascending(Xuan)therapy group compared to the RSV model group with significant difference(P<0.05).Compared with the normal group,the content of INF-γ in serum of RSV model group was significantly decreased,and the content of IL-4 was increased with significant difference(P<0.05).Compared with the model group,DC decoction group can increase the content of INF-γ,and each intervention group can reduce the IL-4 content with statistical significance(P<0.05).It was concluded that the method of“Xuan-Jiang-Qing”of DC decoction can obviously increase T-bet and INF-γ cytokines,and inhibit GATA3 and IL-4 cytokines among RSV infected young rats.It can regulate Th1/Th2 cell immune balance.It is one of the important effectiveness mechanisms to prevent and treat RSV infection.

Xuan-Jiang-Qing,RSV,rat,Th1/Th2

10.11842/wst.2017.08.008

R725.6

A

2017-05-11

修回日期:2017-07-20

* 国家自然科学基金(No.81473726):定喘汤“宣降清三法”干预合胞病毒感染T-bet哮喘易感基因及代谢组学研究,负责人:崔振泽。辽宁省自然科学基金(2014020173):呼吸道合胞病毒感染后T-bet基因多态性及TSLP表达的研究,负责人:崔振泽。

** 通讯作者:黄燕(1963—),女(汉族),辽宁大连人,大连市儿童医院呼吸科主任,硕士研究生导师,主要从事变态反应性疾病及小儿呼吸系统疾病研究工作。

(责任编辑:韩覆蔓,责任译审:王 晶)

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