人参皂苷Rb1通过AMPK/SIRT1/PGC-1α轴调节线粒体裂变融合缓解哮喘气道炎症

韩 雪,白巧云,申 林,卜佳亮,吴 枧,李卓俊,延光海,宋艺兰,朴红梅

(1. 吉林省过敏性常见疾病免疫与靶向研究重点实验室,2. 延边大学附属医院呼吸内科,3. 延边大学医学院解剖学教研室,4. 延边大学医学院,吉林 延吉 133000)

哮喘(bronchial asthma)以气道炎症和高反应性为主要特征,严重危害人类健康[1]。AMP-activated protein kinase(AMPK)作为氧化还原蛋白,能有效调节细胞内氧化应激,可通过激活高度保守的NAD+依赖性去乙酰化酶Sirtuin 1(SIRT1)/NF-κB通路抑制哮喘[2]。 PPARγ coactivator-1α(PGC-1α)在线粒体生物合成和功能调节中得到广泛应用[3]。人参皂苷Rb1是人参根茎的重要提取物,具有抗炎,抗凋亡,能够抑制哮喘气道高反应性等作用[4]。本研究探讨了Rb1可能通过激活AMPK/SIRT1/PGC-1α信号轴改善小鼠支气管上皮细胞在CRE诱导下发生的氧化应激线粒体动力学障碍,最终有效缓解哮喘气道炎症的发生和发展。

1 材料方法

1.1 小鼠哮喘模型的建立及分组动物随机分成5组(n=9),对照组(Control)、CRE组、人参皂苷Rb1低剂量(Rb1-L)和高剂量组(Rb1-H)、地塞米松组(Dex)。CRE组小鼠第1～5 d使用浓度为1 g·L-1的CRE溶液经鼻内(in)给药致敏。对照组则给予50 μL生理盐水。第11-15天,每天用同浓度的CRE(i.n.)在浅麻醉下对小鼠进行连续激发。Rb1处理组小鼠灌胃Rb1(10和20 mg·kg-1),连续5 d,1次/d。对照组用50 μL生理盐水灌胃。所有动物实验过程均已被批准,批准文号(SYXK(JI)2020-0009)。

1.2 病理学染色分析与ROS检测用HE和Masson染色肺石蜡切片,使用DCFH-DA(荧光探针孵育37 ℃,10 min,检测细胞总ROS。用Dihydroethidium(DHE)溶液对冰冻肺切片染色检测组织ROS。

1.3 Western blot提取蛋白后,测定Drp1、p-Drp1(Ser616)、MFN1、SIRT1、PGC-1α、AMPK和P-AMPK蛋白表达情况。

2 结果

2.1 Rb1对CRE诱导的哮喘小鼠气道炎症的影响与CRE模型组相比,Rb1可依照剂量依赖性降低BALF中嗜酸性粒细胞占比(P<0.01),并且明显减轻气道周围炎症细胞浸润和胶原沉积。Rb1可明显降低TH2细胞因子IL-4、IL-5和IL-13水平(P<0.01),升高IFN-γ表达(P<0.05),差异具有统计学意义。Rb1还可减少血清中总IgE和CRE-特异性IgE的水平及纵膈淋巴结中的CD4+IL-4+细胞比例,增加CD4+IFN-γ+细胞比例(均P<0.01),差异具有统计学意义。

2.2 Rb1对肺组织氧化应激的作用DHE染色肺组织发现,与CRE组比较,Rb1可随剂量依赖性抑制ROS和丙二醛(MDA)的产生,并同时上调肺组织内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的含量(均P<0.01),差异具有统计学意义。

2.3 Rb1对AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路的影响CRE可明显抑制P-AMPK/SIRT1/PGC-1α蛋白表达,而对总 的AMPK表达无明显影响。Rb1治疗后P-AMPK/SIRT1/PGC-1α蛋白水平明显升高,且呈剂量依赖(均P<0.01),差异具有统计学意义。

2.4 Rb1对线粒体裂变融合的影响CRE组DRP1和P-DRP1(ser616)蛋白的表达均明显上调,MFN1相反,提示CRE诱导了哮喘小鼠肺组织内线粒体裂变/融合失衡。然而,这一现象均被Rb1所逆转(均P<0.01)。

3 讨论

Rb1提高心肌中的线粒体密度的同时可激活SIRT1途径,促进线粒体内ATP生成,从而保护心肌细胞[5]。Chen等[6]报道,Rb1可明显抑制Th2细胞、增加Th1细胞数量,纠正哮喘中Th1/Th2的失衡。本研究结果也证实了以上观点。综上,本研究阐明了Rb1对CRE诱导哮喘小鼠气道炎症的抑制作用及作用机制。这种机制可能是通过激活AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路来实现的。由此推测,Rb1有望成为治疗过敏性哮喘的有效化合物。