加味五子衍宗方及其活性部位對脂多糖誘導神經炎癥反應的抑制作用及機制研究

宋芳嬌 曾克武 屠鵬飛 王學美

“腎主智，腎虛則智不足”是中醫學的傳統理論，研究室根據多年臨床經驗和“補腎以益智”的中醫理論在古方五子衍宗丸基礎上加淫羊藿形成加味五子衍宗方，其成分包括枸杞子、菟絲子、五味子、車前子、覆盆子和淫羊藿。據前期臨床療效和實驗觀察，加味五子衍宗方可有效改善輕度認知障礙患者的記憶功能，對海馬體積的萎縮有一定的防治作用［1］。此外，加味五子衍宗方及其總黃酮、總多糖能提高東莨菪堿所引起的記憶獲得障礙模型小鼠的膽堿能系統活性，提高學習記憶水平［2］。輕度認知障礙是阿爾茨海默病(alzheimer disease，AD)的早期臨床表現。近年來，隨著對AD研究的深入，許多學者認為AD是一種中樞神經系統慢性炎癥性疾病，腦內炎癥不僅能引起神經炎性損傷和神經元的退行性病變，還可能是其他病理特征(老年斑和神經元纖維纏結)形成和發展的誘因。本研究從抗炎角度出發，以脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導BV-2小膠質細胞系炎癥模型為研究對象，探討加味五子衍宗方及其活性部位對神經系統的保護作用和潛在機制。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 細胞 BV-2小膠質細胞系購自中國醫學科學院細胞中心。

1.1.2 藥物 枸杞子、菟絲子、覆盆子、五味子、車前子和淫羊藿均購自北京同仁堂。

1.1.3 試劑與儀器 胎牛血清(美國Gibco公司)、DMEM培養基(美國Hyclone公司)、NO化學法試劑盒(中國南京建成生物公司)、二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)、氯化硝基四氮唑藍(nitrotetrazolium blue chloride，NBT)、溴化噻唑藍四氮唑(thiazolyl blue tetrazolium bromide，MTT)、二氫乙錠(dihydroethidium，DHE)熒光染料、4'，6-聯脒-2-苯基吲哚二鹽酸鹽(4'，6-Diamidino-2-phenylindole，DAPI)(美國Sigma公司)、兔抗大鼠iNOS，COX-2和β-actin多克隆抗體(美國CST公司)、辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase，HRP)標記的羊抗兔 IgG(美國Vector公司)、電化學發光(electrochemical luminescence ECL)試劑盒(美國Pierce公司)、牛血清白蛋白(bovine serum albumin，BSA)(中國北京鼎國昌盛生物技術有限公司)、熒光顯微鏡(日本奧林巴斯公司)、2200 PRO凝膠成像分體系統(美國伊斯曼柯達公司)、Sunrise-Basic酶標儀(瑞士帝肯公司)，UV-2401PC紫外分光光度儀(日本島津公司)。

1.2 加味五子衍宗方及其活性部位的提取和測定

(1)枸杞子、菟絲子、覆盆子、五味子、車前子、淫羊藿按質量比 8∶8∶4∶1∶2∶8混合，為提高藥物提取率，溶劑采用70%乙醇，用10倍和5倍量微沸提取2遍，每遍1小時。(2)大孔樹脂柱分離:將復方提取液過大孔樹脂柱，分別用4倍柱體積純凈水、20%乙醇、50%乙醇、70%乙醇和2倍柱體積95%乙醇洗脫，收集各洗脫液。(3)將各部分洗脫液60℃低溫減壓濃縮，冷凍干燥成粉末，4℃避光保存，使用時用培養液或DMSO溶解(終濃度為5‰)，用0.2μm濾膜除菌后作用于細胞。(4)分離組分成分鑒定:總多糖含量檢測用酚硫法，葡萄糖為標準品，紫外分光光度儀490 nm處測定;總黃酮含量檢測用氫氧化鉀顯色法，蘆丁為標準品，紫外分光光度儀216 nm處測定。

1.3 細胞培養和處理

BV-2小膠質細胞系37℃、5%CO2的培養箱中培養，加入高糖DMEM培養基(含10%胎牛血清，100 U/L青霉素和100μg/L鏈霉素)，每1天傳代1次。

將細胞分為空白對照組，炎癥模型組和藥物治療組。其中MTT細胞存活率檢測時藥物治療組分為復方組，水提組，20%醇提組，50%醇提組，70%醇提組和95%醇提組6組，其余抗炎機制研究實驗藥物治療組分為復方組，水提組，20%醇提組，50%醇提組4組。LPS誘導炎癥模型的濃度為1μg/mL，藥物濃度設置為200μg/mL。藥物治療和LPS同時處理細胞，方法參照本課題組前期實驗［3］。

1.4 MTT細胞活性分析

BV-2小膠質細胞系以5×104/孔密度接種于48孔板，培養過夜，空白組采用上述高糖DMEM培養基換液，模型組用LPS誘導炎癥，藥物組LPS與藥物同時處理細胞，刺激維持24小時，棄上清，加MTT染色，溫箱孵育4小時，棄上清，加入500μL DMSO，酶標儀570 nm處檢測光密度(optical density，OD)值。

1.5 細胞上清液NO含量測定

BV-2小膠質細胞系接種于48孔板，密度為5×104/孔，空白組換液，模型組用LPS誘導炎癥，藥物組加藥和LPS處理，刺激維持24小時，用NO化學法試劑盒檢測NO濃度，按照說明書操作:吸取300μL培養液上清，加試劑1和2(NO化學法試劑盒提供)，6000 rmp離心10分鐘，取160μL上清，加入顯色劑，酶標儀570 nm波長檢測OD值。

1.6 Western blot蛋白分析

將細胞接種于?100 mm培養皿中，培養過夜，空白組換液，模型組用LPS處理細胞，藥物組LPS協同藥物處理細胞，刺激維持24小時后收集細胞，用RIPA裂解液(內有Cocktail蛋白酶抑制劑)裂解細胞，獲取總蛋白。將總蛋白用聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，用半干轉膜儀將蛋白轉移到聚偏氟乙烯膜上，5%脫脂奶粉封閉5分鐘。兔抗鼠iNOS，COX-2和β-actin一抗 (1∶1000)室溫孵育2小時，充分洗滌，加入HRP標記的羊抗兔二抗(1∶1000)室溫孵育1小時，充分洗滌后加入ECL液，室溫反應5分鐘，在凝膠成像系統上拍照。

1.7 免疫熒光檢測核轉錄因子-κB核轉位情況

在24孔板中鋪入顯微鏡蓋玻片，多聚賴氨酸包被后，接種密度為10×104細胞于玻片上，藥物預處理30分鐘后加LPS誘導，溫箱孵育1小時，4%多聚甲醛包被，封閉液(0.2%tritonX－100+5%BSA)室溫孵育30分鐘，加一抗(1∶200稀釋)，4℃過夜，PBS充分洗滌，加二抗(1∶200稀釋)，室溫搖床1小時，PBS充分洗滌，DAPI(50μg/mL)37℃避光處理30分鐘，PBS充分洗滌，甘油-PBS封片劑封片，用熒光顯微鏡拍照。

1.8 免疫熒光檢測ROS的產生

將細胞接種于鋪有蓋玻片的24孔內，10×104/孔，多聚賴氨酸包被后，藥物處理24小時后，PBS沖洗1遍，1μmol/L ROS熒光探針(DHE)溫箱處理30分鐘，PBS充分洗滌，DAPI處理，充分洗滌，封片，熒光顯微鏡拍照。

1.9 統計學處理

2 結果

2.1 各分離部位總多糖和總黃酮含量

本實驗中總多糖以葡萄糖為對照品，苯酚－濃硫酸方法檢測，總黃酮以蘆丁為對照品，紫外分光光度法檢測。本次實驗中的總方提取物含(62.35±0.05)%總多糖成分，(0.08% ±0.03)總黃酮成分，抗炎效果最好的50%醇提組中含(46.66±0.04)%總多糖成分，(4.66±0.12)%總黃酮成分，其中各洗脫成分組中，含總黃酮量最多的為70%醇提組，含總多糖量最多的為水提組，具體見表1。

2.2 各分離組分對BV-2小膠質細胞系存活率的影響

加味子五子衍宗方水提組、20%醇提組和50%醇提組對細胞存活率沒有明顯影響，70%醇提組和95%醇提組對細胞毒性較大，經LSD檢驗，與空白組相比P＜0．01。因此在后續實驗中主要針對總提取物、水提組、20%醇提組和50%醇提組的抗炎機制進行了研究，具體見表2。

表1 加味子五子衍宗方各分離部位總多糖、總黃酮含量±s，%，n=3)

表1 加味子五子衍宗方各分離部位總多糖、總黃酮含量±s，%，n=3)

醇提組總多糖含量 62.35±0.05 99.24±0.05 47.68±0.01 46.66±0.0復方組 水提組 20%醇提組 50%醇提組 70%醇提組 95%4 28.91±0.09 9.97±0.03總黃酮含量 0.08±0.03 － 3.53±0.05 4.66±0.12 5.22±0.08 3.13±0.04

表2 加味子五子衍宗方各活性部位對BV-2小膠質細胞系存活率的影響±s，%，n=3)

表2 加味子五子衍宗方各活性部位對BV-2小膠質細胞系存活率的影響±s，%，n=3)

醇提組100.01±0.51 90.40±13.92 82.22±6.01 92.09±0.37 95.75±0.29 95.24±1.95 25.24±3.75a 7.38±1.35空白對照組 模型組 復方組 水提組 20%醇提組 50%醇提組 70%醇提組 95%a

表3 MWP各活性部位對細胞上清液中NO含量的影響(±s，n=3)

表3 MWP各活性部位對細胞上清液中NO含量的影響(±s，n=3)

注:模型組與空白組相比，a P＜0.01;各藥物治療組與模型組相比，b P＜0.05，c P＜0.01。

空白對照組 模型組 復方組 水提組 20%醇提組 50%醇提組9.14±1.03 16.51±1.10a 11.88±1.73b 12.89±0.50c 13.95±0.85b 9.62±1.27c

2.3 加味五子衍宗方及其各活性部位對細胞上清液中NO的影響

NO與炎癥反應關系密切，炎癥反應中大量產生的NO具有細胞毒性，是炎癥反應造成正常組織損傷的原因之一。加味五子衍宗方及其各活性部位均能降低NO產生，經LSD檢驗復方組和50%醇提組與空白對照組相比有統計學差異(P＜0．01)，且50%醇提組要優于其他組分和復方組，可能是神經炎性保護的主要物質基礎，見表3。

2.4 加味五子衍宗方復方及其各活性部位對炎癥相關蛋白表達的影響

一氧化氮合成酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)和環氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)是核轉錄因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)調控的2個重要的炎癥相關蛋白，在炎癥反應中具有非常重要的作用。NO和PGE2等炎性因子分別是iNOS和COX-2合成的產物，用Western blot檢測此兩種蛋白表達，可以幫助闡明細胞炎癥激活和藥物的抗炎機制。MWP復方及其各活性部位可降低iNOS和COX-2的表達，其中50%醇提組的抑制作用最明顯且優于復方組，見圖1。

圖1 MWP及其活性部位對LPS激活的BV-2小膠質細胞系中iNOS和COX-2蛋白表達的影響

2.5 加味五子衍宗方及其活性部位對激活BV-2小膠質細胞系NF-κB核轉移的影響

NF-κB一種多效性的轉錄因子，當細胞處于非激活狀態，NF-κB存在于細胞漿，外界信號(氧化應激、LPS或細胞因子)刺激細胞后，NF-κB從細胞漿轉移到細胞核，促進相應基因轉錄表達，參與炎癥因子的生成。如圖2所示:NF-κB被綠色熒光標記，DAPI染色細胞核為藍色，空白組細胞核內幾乎沒有綠色熒光標記，熒光標記在核外周的細胞漿，模型組細胞內NF-κB綠色熒光與藍色熒光有重疊現象，說明NF-κB從細胞漿轉移至細胞核，加味五子衍宗方及其活性部位組細胞核內綠色熒光減少，說明核轉位現象被抑制，具體見圖2。

2.6 加味五子衍宗方及其活性部位對激活BV-2小膠質細胞系ROS含量的影響

活性氧(reactive oxygen species，ROS)參與細胞多種生理和病理形成機制，高濃度的ROS能通過氧化應激反應誘導細胞凋亡甚至壞死。DHE是ROS的熒光探針，可透過細胞膜被ROS氧化產生紅色熒光，根據細胞中紅色熒光的產生可判斷ROS的含量。DAPI染色細胞核為藍色，如圖3所示:模型組DHE紅色熒光產生明顯，說明LPS可激發BV-2產生大量ROS，空白組和藥物組細胞紅色熒光產生均不明顯，其中50%醇提組紅色熒光略高于其他組，說明MWP及其活性部位能有效抑制激活細胞ROS的產生，50%醇提組抗氧化能力較其他組弱，具體見圖3。

3 討論

隨著全世界人口老齡化速度的加快，老年期癡呆已成為全球性公共健康問題。AD在老年期癡呆中發病率最高，對AD的研究已成為熱點。加味五子衍宗方經過多年的臨床觀察和實驗研究發現其有良好的臨床抗癡呆和神經保護作用。AD的病因復雜，涉及諸多病理生理過程［4］，單一靶點藥物往往不能有效抑制病程發展，并且存在毒副作用［5］，中藥毒副作用小且在防治癡呆方面有悠久的歷史［6-7］，特別是針對像AD這種的多因素相關的復雜性疾病，更能顯示出其多靶點，多途徑的治療優勢。

圖2 加味五子衍宗方及其活性部位對LPS激活的BV-2細胞NF-κB核轉移的影響

近年來，炎癥反應和氧化應激在AD的發生發展中的作用越來越受到關注［8］。小膠質細胞(microglia，MG)是神經系統中的專職巨噬細胞，在AD神經病理變化中起“雙刃劍”作用。一方面，激活的MG可吞噬β淀粉樣蛋白，減輕β淀粉樣蛋白聚集對神經元的損傷，另一方面，激活的MG可釋放大量的炎癥因子(如NO和TNF-α)，這些炎癥因子，既可誘發腦內炎癥，造成神經元的炎性損傷，又能繼續誘發炎癥，產生炎癥瀑布效應，形成惡性循環［9］。MG在炎癥反應中活化并釋放炎癥因子的這一過程，可為新藥的研發提供靶點和實驗依據。本實驗用LPS誘導BV-2小膠質細胞系形成炎癥模型，通過對NF-κB信號通路中的蛋白表達和炎癥因子的釋放探討加味五子衍宗方及其活性部位對神經系統保護作用的機制。加味五子衍宗方及其活性部位可降低NO的釋放，抑制COX-2和iNOS蛋白的表達，抑制NF-κB核轉移和ROS的釋放，從抗炎和抗氧化方面對神經細胞產生保護作用，且50%醇提組的抗炎效果優于其他活性部位和復方，為加味五子衍宗方神經保護研究奠定了基礎。

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［3］ Zeng K W，Zhang T，Fu H，et al．Modified Wu-Zi-Yan-Zong prescription，a traditional Chinese polyherbal formula，suppresses lipopolysaccharide-induced neuroinflammatory processes in rat astrocytes via NF-κB and JNK/p38 MAPK signaling pathways［J］．Phytomedicine，2012，19(2):122．

［4］ 付劍亮，邵福源．阿爾茨海默病發病機制研究進展［J］．世界臨床藥物，2010，31(7):390-394．

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