中藥有效成分Vam3對小鼠氣道非特異性炎癥模型TH1/TH2應答的調節作用

于農 王建英 劉虹 張守強 王先芳 魏春華 溫明春 侯奇

呼吸道非特異性炎癥是世界范圍內的公共衛生問題，在過去的二十年中，COPD、哮喘等非特異性炎癥性疾病的發病率和死亡率有所提高，尤其是在西方國家[1，2]。在呼吸道非特異性炎癥患者和動物模型中，抗原誘導機體產生IgE、氣道炎癥已得到廣泛研究。越來越多的證據提示，活化CD4+T細胞產生的TH2型細胞因子IL-4、IL-5和IL-13在呼吸道非特異性炎癥的發病機制中具有重要作用[3，4]。

隨著對呼吸道非特異性炎癥機制認識的提高，抗炎已成為治療哮喘的重要手段。皮質類固醇是最重要的抗炎藥物，并且可以切實改善呼吸道非特異性炎癥患者的肺功能。由于全身應用皮質類固醇可以產生許多毒副作用，因而吸入皮質類固醇治療哮喘已成為首選方法。這種方法對于大多數患者可以減輕炎癥和支氣管狹窄[5]。多數報道認為這種吸入方法僅引起局部毒副作用，但也有人認為可引起全身副反應。這種治療可引起腎上腺功能抑制，骨代謝降低，特別是在兒童可引起生長遲緩，兒童的發病率也在提高[6，7]。因而需要尋找新的方法來控制這種疾病，可以成為治療疾病的替代性方法[8]。傳統中醫藥在中國、日本和其他亞洲國家已應用了許多世紀。中藥治療COPD、哮喘的西醫醫學機制尚不清楚，因而需要更多的研究來探討中藥和有效成分的效應和作用機制。

Vam3是從山葡萄根(Vitis Amurensis Rupr.)提取的二苯乙烯低聚體類化合物[9]。山葡萄主要生長在中國的中部和東北地區，在民間用其根和莖治療炎癥性疾病。我們以往研究發現，從山葡萄根提取的Vam系列化合物，如Vam3、Vam4和Vain21等均具有相似結構和抗炎作用。本實驗用小鼠動物模型來評價中藥有效成分Vam3對免疫應答的影響。我們發現，中藥有效成分Vam3可以調節TH1/TH2應答，有效控制與哮喘相關的細胞因子，與地塞米松抑制TH1/TH2應答不同的是，中藥有效成分Vam3主要抑制TH2應答，不影響IgG2a和IFN-γ合成。

1 資料與方法

1.1 小鼠和藥物 雄性balb/c小鼠(6周齡)購自濰坊醫學院實驗動物中心[5]，伴清蛋白(CA)、刀豆素 A(ConA)、地塞米松和二硝基苯(DNP)結合的清蛋白購自 Sigma公司。ELISA用抗體購自Binding Site和PharMingen。抗DNP IgE、IgG2a、IgGI購自 Accurate Scientific。

1.2 中藥有效成分Vam3的制備 中藥有效成分Vam3由中國醫學科學院藥物研究所制備[10]。根據人和動物的體表面積來計算動物用藥量，20 g小鼠折人體的1/387[11]，AKR小鼠按30 g計算。本實驗中每只小鼠每次給藥1 ml，2次/d。

1.3 抗原致敏、發敏及治療 將200 μg的CA和2 mg的清蛋白溶解在0.3 ml的PBS中，給小鼠腹膜內注射，共兩次，間隔一周，如圖1所示。第二次致敏7 d后，將小鼠麻醉，用含100 ug CA的0.05 mlPBS氣管內用藥來發敏，在20 d和30 d時用2倍劑量進行發敏試驗，方法同前[12]。初次發敏24 h后，胃內給以中藥有效成分Vam31 ml進行治療，2次/d，連續17 d(見圖1)。用25型計量鈍不銹鋼針進行胃內給藥。地塞米松治療組腹膜內注射0.5 mg/(kg·d)地塞米松進行治療。鹽水對照組每天腹膜內給予鹽水進行處理。未處理組同其他對照。

1.4 血清CA特異性抗體的測定 各實驗組小鼠APTI測定結束后立即取血清并保存于-80℃。CA特異性IgE的測定用ELISA 方法[13]。

為了測定CA特異性IgG2a和IgG1，用CA包被酶標板后進行封閉和洗滌。樣品1∶50稀釋后加入酶標板中4℃孵浴過夜。洗板后加入生物素化的大鼠抗小鼠IgG2a和IgG1的單抗，室溫孵浴45 min。加入親和素過氧化物酶(Sigma，1∶1000 稀釋)，室溫置 15 min。洗板后，加入 2，2＇-azine-bis，室溫置30 min，酶標儀405nm處讀數。

由于沒有商業化小鼠抗CA抗體，小鼠CA抗原特異性IgE、IgG2a、IgG1的濃度計算參照測定小鼠抗 DNPIgE、IgG2a、IgG1時的標準曲線。簡單的講，DNP-清蛋白和CA以相同的濃度包被酶標板，4℃過夜、洗板并封閉。小鼠抗DNP IgE、IgG2a、IgG1抗體依次1∶2稀釋10次，分別加入10個孔中。，起始濃度為1000ng/ml。其他步驟同上。所有實驗均采用雙孔，變異率＞10%則重復實驗以保證實驗的精確性。

1.5 細胞培養和細胞因子定量 每組實驗小鼠的脾細胞并懸于完全培養液中(RPMI1640中含10%的FBS，1%的青霉素和鏈霉素及1%的谷氨酰胺)。細胞在24孔培養板培養，每孔4×106/ml個細胞，培養液中含50 μg/ml的CA。細胞培養液中加入ConA(2 μg/ml)作為陽性對照并設陰性對照。培養72 h后收集上清。脾細胞培養上清中的IL-4IL-5IL-13和IFN-γ水平的測定用ELISA方法，操作參照說明書。

1.6 統計學方法 實驗數據用SigmaStat 2.03統計軟件進行處理。各治療組之間的差異由ANOVA決定。

2 結果

2.1 中藥有效成分Vam3對抗原特異性抗體應答的影響為了確定中藥有效成分Vam3治療對體液免疫應答的影響，我們測定了血清CA特異性IgE和IgG2a的水平。如圖2所示，中藥有效成分Vam3治療組的IgE水平的顯著降低(P＜0.01)。與鹽水處理組相比，IgG2a的水平略有升高，但沒有統計學意義。地塞米松治療組的IgE水平顯著降低(與鹽水處理組相比，P＜0.01)，但本組IgG2a的水平也顯著降低(與鹽水對照組相比，P ＜0.05)。

2.2 Vam3對T細胞細胞因子應答的影響 為了確定中藥有效成分Vam3對于T細胞應答類型的影響，我們通過脾細胞培養方法來評價Vam3和地塞米松對T細胞細胞因子分泌的影響。如圖3所示，抗原致敏、發敏的鹽水處理組比空白對照組的IL-4、IL-5、IL-13水平顯著顯著升高，而IFN-γ水平顯著降低，表明應答為TH2占優勢的應答。然而與鹽水處理組相比，中藥有效成分Vam3組的IL-4分泌被完全阻斷，而IL-5和IL-13的水平下降近40%。有趣的是，中藥有效成分Vam3治療組CA誘導的IFN-γ分泌量比鹽水處理組升高約27%，且ConA誘導的IFN-γ水平與空白對照組相同。地塞米松治療組則不同，無IL-4分泌，且IL-5和IL-13水平顯著降低，但CA誘導的IFN-γ分泌被阻斷，且ConA誘導的IFN-γ分泌比空白對照組顯著降低。

圖2 血清CA特異性抗體。(鹽水組，n=16;Vam3組，n=11，地塞米松組，n=12;空白對照組，n=14)進行血清特異性抗體測定，用ELISA方法進行。A:IgE水平B:IgG2a水平。數據均數±SEM由每組4-6只小鼠數據進行計算。

圖3 小鼠脾臟細胞培養上清中細胞因子的產生。細胞分離后分別用含有CA(50 μg/ml)、ConA(2 μg/ml)和不含其他成分的培養基進行培養。培養72 h后收集上清。通過ELISA方法測定上清液中IL-4、IL-5、IL-13和IFN-γ水平。結果為重復實驗的平均值。

3 討論

患有變應性疾病的人或動物模型，當再次接觸過敏原后，IgE可以通過使肥大細胞和嗜堿性粒細胞脫顆粒來介導過敏反應[14～17]。相反 IgG2a的產生則被認為對機體有利[18]。以前的研究表明，一些抗炎的傳統中草藥方劑，如小青龍湯，可以抑制實驗動物的非特異性炎癥，表明可能對該類疾病具有治療作用[19]。Vam3 是從山葡萄根(Vitis Amurensis Rupr.)提取的二苯乙烯低聚體類化合物。研究表明，中藥有效成分Vam3治療后來可以顯著減少抗原特異性血清IgE的產生，IgG2a水平略有升高而IgG1水平下降。表明Vam3這種成分具有免疫調節作用，因而可能適于治療COPD、哮喘等呼吸道非特異炎癥性疾病。

正如Romagnani的綜述中所講[20]，TH2型細胞因子在哮喘的發病機制中具有重要作用。IL-4/IL-13促進B細胞類型轉換產生IgE和粘液分泌增多，而IL-5對于嗜酸性粒細胞的富集、活化和生存起主要作用。本研究發現，與鹽水處理組相比，Vam3下調了IL-4、IL-5和IL-13的水平。這些結果表明，中藥有效成分Vam3抑制非特異性氣道炎癥與其下調TH2應答有關。中藥有效成分Vam3可以抑制3種主要的TH2型細胞因子，因而可以提供比單用抗IL-4、IL-5和IL-13更全面的的治療方法。

在這個模型中，地塞米松也可以抑制氣道炎癥。然而與中藥有效成分Vam3不同的是，地塞米松雙向抑制了TH1(IFN-γ/IgG2a)和 TH2(IL-4、IL-5、IL-13 和 IgE)應答。與鹽水處理組比較，中藥有效成分Vam3治療組的IFN-γ水平較高，但并不高于空白對照組。這種免疫調節劑可能比用TH1型細胞因子(IFN-γ和IL-12)和TH1型佐劑更加具有優越性。因為它不會誘導產生比正常水平更高的TH1型細胞因子從而引起不必要的炎癥[21-23]。這些發現表明，中藥有效成分Vam3可能為臨床提供優于糖皮質激素的治療方法。

[1]US Centers for Disease Control and Prevention.Forecasted state-specific estimates of self-reported asthma prevalence.MMWR Morbid Mortal Wkly Rep，1998:1022-1025.

[2]Beasley R，Crane J，Lai CK，Pearce N.Prevalence and etiology of asthma.J Allergy Clin Immunol，2000，105:466-472.

[3]Wills-Karp M.Immunologic basis of antigen-induced airway hyperresponsiveness.Annu Rev Immunol，1999，17:255-281.

[4]Romagnani S.The role of lymphocytes in allergic disease.J Allergy Clin Immunol，2000，105:399-408.

[5]Barnes PJ.Efficacy of inhaled corticosteroids in asthma.J Allergy Clin Immunol，1998，102:531-538.

[6]Bleecker E.Inhaled corticosteroids:current products and their role in patient care.J Allergy Clin Immunol，1998，101(Suppl):S400-402.

[7]Helms PJ.Corticosteroid-sparing options in the treatment of childhood asthma.Drugs，2000，59(1 Suppl):15-22.

[8]Oldendick R，Coker AL，Wieland D，et al.Population-based survey of complementary and alternative medicine usage，patient satisfaction，and physician involvement:South Carolina Complementary Medicine Program Baseline Research Team.South Med J，2000，93:375-381.

[9]Institute of Laboratory Animal Resources Commission of Life Sciences NRC.Guide for the care and use of laboratory animals.Washington(DC):National Academy Press，1996.

[10]Bensky D，Barolet R.Chinese herbal medicine:formulas and strategies.Seattle:Eastland Press，1990.

[11]Xiu SY.The experimental method of pharmacology.Beijing:People＇s Public Health Publisher，1986.

[12]Keane-Myers AM，Gause WC，Finkelman FD，et al.Development of murine allergic asthma is dependent upon B7-2 costimulation.J Immunol，1998，160:1036-1043.

[13]Li XM，Schofield BH，Wang QF，et al.Induction of pulmonary allergic responses by antigen-specific Th2 cells.J Immunol，1998，160:1378-1384.

[14]Ishizake T，Tomiola H，Ishizaka K.Degranulation of human basophil leukocytes by anti-gamma E antibody.J Immunol，1971，106:705-710.

[15]Martin TR，Galli SJ，Katona IM，Drazen JM.Role of mast cells in anaphylaxis:evidence for the importance of mast cells in the cardiopulmonary alterations and death induced by anti-IgE in mice.J Clin Invest，1989，83:1375-1383.

[16]Marquardt DL，Wasserman SI.Anaphylaxis.In:Middleton EM Jr，Reed CE，Ellis EF，Adkinson NF，Yunginger JW，Busse WW，editors.Allergy:principles and practice.2nd ed.St Louis:Mosby，1983:1525-1536.

[17]Hamelmann E，Tadeda K，Oshiba A，et al.Role of IgE in the development of allergic airway inflammation and airway hyperresponsiveness-a murine model.Allergy，1999，54:297-305.

[18]Raz E，Tighe H，Sato Y，et al.Preferential induction of a Th2 immune response and inhibition of specific IgE antibody formation by plasmid DNA immunization.Proc Natl Acad Sci USA，1996，93:5141-5145.

[19]Recent advances in the pharmacology of KAMPO(Japanese herbal)medicines.Tokyo:Excerpta Medica，1998.

[20]Romagnani S.The role of lymphocytes in allergic disease.J Allergy Clin Immunol，2000，105:399-408.

[21]Trembleau S，Germann T，Gately MK，et al.The role of IL-12 in the induction of organ-specific autoimmune diseases.Immunol Today，1995，16:383-386.

[22]Trembleau S，Penna G，Bosi E，et al.Interleukin 12 administration induces T helper type 1 cells and accelerates autoimmune diabetes in NOD mice.J Exp Med，1995，181:817-821.

[23]Canete JD，Martinez SE，Farres J，et al.Differential Th1/Th2 cytokine patterns in chronic arthritis:interferon gamma is highly expressed in synovium of rheumatoid arthritis compared with seronegative spondyloarthropathies. Ann Rheum Dis，2000，59:263-268.