玉屏風散及過敏煎合止嗽散對PM2.5致Th17/Treg失衡誘發肺損傷大鼠的影響

張曉雅+馮淬靈+孟玉鳳+杜建超+岑錦裳+魏永杰

摘要：目的 觀察PM2.5致輔助性T細胞17（TH17）與調節性T細胞（Treg）失衡誘發的大鼠肺損傷及不同中藥治法的干預作用。方法 將SPF級雄性Wistar大鼠隨機分為正常組、模型組、中藥1組和中藥2組。采用氣道滴注方法建立PM2.5致肺損傷模型，模型組和正常組予生理鹽水灌胃，中藥1組和及中藥2組分別予玉屏風散及過敏煎合止嗽散灌胃。ELISA檢測各組肺泡灌洗液（BALF）及血清白細胞介素（IL）-17、IL-10、IL-8、中性粒細胞彈性蛋白酶（NE）、黏蛋白（MUC）5AC含量；免疫組化檢測肺組織Foxp3、IL-17的表達。結果 與正常組比較，模型組血清和BALF IL-8、IL-17、NE、MUCAC含量顯著升高，IL-10含量明顯降低（P<0.05，P<0.01），肺組織IL-17蛋白表達明顯增加、Foxp3蛋白表達明顯降低（P<0.01）；與模型組比較，中藥1組及中藥2組血清和BALF IL-8、IL-17、NE含量明顯降低，BALF IL-10明顯升高，中藥2組血清IL-10明顯升高（P<0.05），肺組織IL-17蛋白表達明顯降低、Foxp3蛋白表達明顯增加（P<0.01），病理學變化明顯改善。結論 PM2.5可通過引起Th17/Treg失衡誘發肺損傷，玉屏風散及過敏煎合止嗽散均可明顯改善PM2.5致大鼠肺組織病理損害，并可改善PM2.5導致的TH17/Treg失衡。

關鍵詞：玉屏風散；過敏煎合止嗽散；PM2.5；肺損傷；輔助性T細胞17；調節性T細胞；大鼠

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2017.04.012

中圖分類號：R285.5 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5304（2017）04-0045-05

Effects of Yupingfeng Powder and Guomin Decoction Combined with Zhisou Powder on Lung Injury Rats Caused by Imbalance of Th17/Treg Induced by PM2.5 ZHANG Xiao-ya1，2， FENG Cui-ling3， MENG Yu-feng1， DU Jian-chao1， CEN Jin-shang4， WEI Yong-jie5 （1. Dongzhimen Hospital Attached to Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100700， China； 2. Cangzhou Central Hospital， Cangzhou 061014， China； 3. Peoples Hospital of Peking University， Beijing 100044， China； 4. Sinopharm Group Guangdong Medi-World Pharmaceutical Co， Guangzhou 528303， China； 5. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China）

Abstract： Objective To observe the lung injury of rats caused by PM2.5 induced imbalance of TH17/Treg immune system and the intervention effect of two different TCM treatments. Methods Wistar male rats were randomly divided into normal group， model group， TCM-treated group1 and TCM-treated group 2. PM2.5-induced lung injury model was established by airway instillation. Model group was given normal saline for gavage. TCM- treated group 1 and 2 were given Yupingfeng Powder and Guomin Decoction combined with Zhisou Powder for gavage. The pathological changes of bronchial and lung tissues， the contents of IL-8， IL-10， IL-17， NE， and MUC5AC in serum and BALF were compared， and the expressions of Foxp3 and IL-17 in lung tissue of each group were analyzed. Results Compared with normal group， the contents of IL-8， IL-17， NE and MUC5AC in serum and BALF of model group increased significantly， while IL-10 decreased significantly （P<0.05， P<0.01）； the expression of IL-17 increased significantly and the expression of Foxp3 decreased significantly in lung tissue （P<0.01）. Compared with model group， the contents of IL-8， IL-17， and NE decreased in TCM-treated group 1 and 2， while the content of BALF IL-10 increased significantly （P<0.05）. The content of IL-10 in serum increased significantly in TCM-treated group 2 （P<0.05）； the protein expression of IL-17 of lung issue decreased significantly， and the protein expression of Foxp3 increased significantly （P<0.01）. The pathological changes were improved significantly. Conclusion PM2.5 can induce lung injury caused by the imbalance of TH17/Treg. Both two treatments can significantly improve the lung injury induced by PM2.5 and the imbalance of TH17/Tregs immune system.endprint

Key words： Yupingfeng Powder； Guomin Decoction combined with Zhisou Powder； PM2.5； lung injury； TH17； Treg； rats

近年來，空氣污染加重，霧霾頻現。細顆粒物（paticulate matter，PM）是霧霾的主要成分。PM2.5有粒徑小、面積大、活性強，易附帶有毒、有害物質，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠等特點。PM2.5的這些特性決定其表面可以吸附更多有害物質，并且可以自如避開呼吸系統的天然屏障如鼻毛、支氣管纖毛等而進入細小支氣管及肺組織內，對人體造成更大的損傷。本研究運用過敏煎合止嗽散及玉屏風散干預PM2.5致大鼠肺損傷模型。前者可祛風固衛、宣肺止咳，后者偏于益氣固表、防邪外侵。初步探討2種不同治法的干預作用及機制。

1 實驗材料

1.1 動物

清潔級雄性Wistar大鼠24只，鼠齡6～8周，體質量（200±20）g，北京維通利華實驗動物技術有限公司，合格證號11400700124029。飼養于20～25 ℃、12 h光照清潔的動物房，自由飲水，進食標準飼料。

1.2 藥物及制備

玉屏風散由黃芪、白術、防風組成，國藥集團廣東環球制藥有限公司加工成浸膏劑，用去離子水配制成0.8 g/mL；過敏煎合止嗽散由銀柴胡10 g、防風10 g、烏梅 6 g、五味子10 g、陳皮10 g、桔梗10 g、炙紫菀10 g、制百部10 g、荊芥10 g、白前10 g、生甘草4 g組成，購自北京中醫藥大學東直門醫院中藥房，北京康仁堂藥業有限公司制成顆粒，用去離子水配制成0.172 g/mL藥液。

1.3 主要試劑與儀器

PM2.5石英纖維膜由中國環境科學院提供，采集機器為TH-16A型大氣顆粒物智能采樣儀，采集時間為2015年1月-3月，采集地點為中國環境科學院北段大樓樓頂。每張膜約含PM2.5量120 mg，共6張膜，制成PM2.5懸液。大鼠白細胞介素（IL）-8酶聯免疫試劑盒（E02I0056，Blue Gene），IL-10酶聯免疫試劑盒（CSB-E04595r，武漢華美），IL-17酶聯免疫試劑盒（CSB-E07451r，武漢華美），黏蛋白/黏液素5AC（MUC5AC）酶聯免疫試劑盒（CSB-E16223r，武漢華美），中性粒細胞彈性蛋白酶（NE）酶聯免疫試劑盒（CSB-E08847r，武漢華美），兔抗IL-17多克隆抗體（ab79056，Abcam），鼠抗Foxp3單克隆抗體（sc-130666，Santa Cruz）。精密天平（BSA223S-CW，上海人和科學儀器有限公司），超聲震蕩器（JP-C100，廣州市吉普超聲波電子設備有限公司），低溫冷凍干燥機（LGJ-10 普通型，北京松源華興科技發展有限公司）標準規格酶標儀（Multiskan MK3，Thermo Scientific），電熱恒溫培養箱（SKP-02.600，黃石市恒豐醫療器械有限公司），離心機（3K18，Sigma公司），攝像裝置（Moticcam 2306，麥克奧迪實業集團公司），成像軟件系統（Motic Images Advanced 3.2，麥克奧迪實業集團公司）。

2 實驗方法

2.1 造模及給藥

大鼠適應性飼養7 d后隨機分為正常組、模型組、中藥1組和中藥2組，每組6只。正常組正常飼養，不做干預；模型組實驗第1日開始第1次氣道滴注PM2.5懸液染毒，染毒濃度為8 mg/kg，滴注方法參照文獻[1]，后每隔2 d染毒1次，共10次，最后1次染毒48 h后處死大鼠，給予生理鹽水灌胃；中藥組PM2.5染毒同模型組，中藥1組予玉屏風散灌胃，中藥2組予過敏煎合止嗽散灌胃。給藥體積均為10 mL/kg，每日1次，連續30 d。

2.2 一般觀察

分別于實驗第1、10、20、30日觀察大鼠活動度、呼吸及胸廓起伏、體質量等。

2.3 肺組織形態觀察

大鼠10%戊巴比妥（0.3 mL/kg）腹腔注射麻醉，開胸取右側肺組織，用4%、pH 7.4多聚甲醛緩沖液固定48 h，乙醇石蠟包埋，切片（厚度5 μm），供HE染色及免疫組化測定使用。

2.4 肺泡灌洗液和血清相關指標測定

麻醉大鼠剪開腹部皮膚及皮下組織，暴露腹主動脈，抽血8 mL，4 ℃、1000 r/min離心10 min，取上清液，置于-20 ℃冰箱保存。剪開頸部、胸部皮膚，暴露氣管及肺臟，剝離氣管及左側肺臟、心臟及胸腺，找到氣管分支，結扎右主支氣管，經氣管注入無菌生理鹽水4 mL至左主支氣管和左肺，再慢慢回抽，回抽液大約2～3 mL，反復3次，于4 ℃、1000 r/min離心10 min，取上清液，置于-20 ℃低溫冰箱保存。ELISA檢測大鼠肺泡灌洗液（BALF）和血清IL-8、IL-10、IL-17、NE和MUC5AC含量；免疫組化法檢測大鼠肺組織IL-17、Foxp3蛋白表達。取大鼠右下肺切片，每張切片加50 μL生物素標記一抗（1∶100），37 ℃孵育40 min，0.01 mmol/L PBS浸泡5 min×3次，滴加二抗，37 ℃孵育20 min，0.01 mmol/L PBS浸泡5 min×3次，每張切片加100 μL新配制的DAB工作液，鏡下觀察隨時終止反應，自來水浸泡5 min，蘇木素復染3～10 min，自來水浸泡5 min，晾干，中性樹膠封固。應用Image Pro Plus6.0圖像處理軟件進行圖像數據處理，計算每張切片的平均光密度（IOD）值。

3 統計學方法

采用SAS8.0統計軟件進行分析。實驗數據以—x±s表示，多組間比較采用方差分析，非正態分布采用非參數檢驗。組間比較，若服從正態分布則采用兩獨立樣本t檢驗，若不服從正態分布則采用秩和檢驗。P<0.05表示差異有統計學意義。endprint

4 結果

4.1 一般情況

正常組大鼠毛發光澤度好，飲食正常，呼吸運動正常，體質量緩慢增長；模型組大鼠毛發光澤度較正常組差，呼吸運動基本正常，時有躁動，體質量增長較緩慢；中藥1組和中藥2組大鼠毛發光澤度與模型組相差不大，呼吸基本正常，體質量緩慢增長，平時較安靜。結果見表1。

4.2 中藥對模型大鼠病理形態的影響

正常組大鼠支氣管和肺組織周圍有極少量炎性細胞浸潤，肺泡結構完整，分布均勻，肺毛細血管管壁結構完整。模型組大鼠肺組織支氣管、血管及肺泡間隔內中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、淋巴細胞等多種炎性細胞浸潤；小支氣管管壁增厚，可見少量杯狀細胞增生，管腔內伴有少量出血及滲出；肺泡間隔明顯增厚，部分肺泡間隔斷裂，肺泡腔增大，肺泡結構消失；肺毛細血管管壁增厚明顯。中藥組大鼠支氣管、肺泡間隔及肺毛細血管周圍炎性浸潤情況明顯改善，支氣管黏膜損傷改善，肺泡間隔增生緩解，肺毛細血管壁增厚減輕，結構較完整。結果見圖1。

4.3 中藥對模型大鼠血清和肺泡灌洗液中相關指標含量的影響

與正常組比較，模型組血清和及BALF IL-8、IL-17、NE、MUC5AC含量明顯升高，IL-10含量明顯降低（P<0.05，P<0.01）；與模型組比較，中藥組血清和BALF IL-8、IL-17、NE含量明顯降低（P<0.05），中藥1組BALF和中藥2組血清和BALF IL-10明顯升高（P<0.05）。結果見表2、表3。

4.4 中藥對模型大鼠肺組織白細胞介素-17、Foxp3蛋白表達的影響

模型組較正常組IL-17蛋白表達明顯升高、Foxp3蛋白表達明顯降低（P<0.01）；中藥1組和中藥2組肺組織較模型組IL-17蛋白表達明顯降低、Foxp3蛋白表達明顯升高（P<0.01）。結果見表4、圖2和圖3。

5 討論

PM2.5指空氣動力學直徑≤2.5 μm的顆粒物，是霧霾的重要組成部分。近年流行病學研究顯示，大氣中PM2.5濃度升高與呼吸系統疾病的病死率關系密切[2-7]。

TH17/Treg免疫平衡是機體除TH1/TH2之外的又一重要的免疫機制，其免疫失衡與氣道炎癥、氣道黏液高分泌及氣道重構均密切相關。PM2.5可導致TH17/Treg失衡。有研究表明，PM2.5引起小鼠BALF IL-17顯著升高，IL-10顯著降低，肺組織RORγt mRNA表達升高，Foxp3 mRNA表達降低[8]，從而直接參與了TH17/Treg免疫失衡。PM2.5還可通過多種途徑誘發TH17/Treg免疫失衡。有研究表明，PM2.5可使小鼠IL-6及轉化生長因子-β升高[9]。PM2.5可明顯抑制人胚肺細胞IL-2的生成[10]，這一結果在大鼠動物實驗中也得到證實[11]。TGF-β和IL-6可通過誘導大量的RORγt表達進而啟動RORγt信號轉導通路，從而促進Th17細胞的分化。TGF-β和IL-6還可誘導RORa的表達，此過程依賴于STAT3。過高表達的RORa可通過誘導IL-17和IL-17F來促進Th17細胞的分化，而RORa缺陷時則可導致體內外IL-17 明顯減少。RORγt和RORa兩者共存可協同促進Th17細胞的表達。Laurence A等[12]研究發現，IL-2可以通過STAT5抑制RORγt活性抑制Th17細胞的分化。

玉屏風散由黃芪、白術及防風組成。黃芪味甘性溫，歸肺、脾經，益氣固表；白術味甘、苦，性溫，歸肺、脾經，可益氣健脾止汗；防風味辛、甘，性溫，歸膀胱、肝、脾經，可解表祛風。本方配伍嚴謹，補中寓疏，散中寓補，具有固表而不留邪、祛邪而不傷正的特點。臨床和實驗研究顯示，本方對呼吸系統損傷有很好的干預作用[13-16]。

過敏煎（祝諶予方）由銀柴胡、防風、烏梅、五味子組成。銀柴胡味甘性微寒，歸肝、胃經，可清熱涼血；烏梅味酸、澀性平，歸肝、脾、肺、大腸經，五味子味酸甘性溫，歸肺，心、腎經，兩藥配合，斂肺益氣生津；防風味辛甘性溫，歸膀胱、肝、脾經，功能抗過敏。本方組方嚴謹，寒熱共濟，有收有散。止嗽散源于清代程國彭所著《醫學心悟》，方由桔梗、荊芥、紫菀、百部、白前、甘草、陳皮組成。方中紫菀、百部為君，其性溫而不熱，潤而不寒，皆可止咳化痰，新久咳嗽都能使用；桔梗味苦辛，善于開宣肺氣，白前味辛甘，長于降氣化痰，兩者協同，一宣一降，以復肺氣之宣降，為臣藥；荊芥、陳皮為佐藥，荊芥辛而微溫，疏風解表利咽，以除在表之余邪，陳皮理氣化痰；甘草緩急和中，調和諸藥之升降收散，合桔梗、荊芥又有利咽止咳之功，是佐使之用。本方具有溫而不燥、潤而不膩、散寒不助熱、解表不傷正的特點，故對新久咳嗽、咳痰不爽者，加減運用得宜，均可獲效。過敏煎合止嗽散加強了祛風理肺之力，止嗽散合過敏煎則熄風理肺之力更強。兩方合用，疏風解表宣肺，理氣化痰止咳，治療咳嗽屬風邪犯肺，療效明顯。臨床和實驗研究均顯示，兩方對多種肺系疾病均有較好的治療作用[17-20]。

本實驗結果顯示，PM2.5可導致大鼠Th17/Treg失衡，引發肺組織損傷，玉屏風散及過敏煎合止嗽散均可改善PM2.5致大鼠肺組織病理損害；降低PM2.5導致的血清及BALF中IL-8、IL-17、NE含量，升高IL-10含量。同時可降低肺組織IL-17的蛋白表達，上調Foxp3的蛋白表達，進而對PM2.5致肺損傷起到保護作用。

結合玉屏風散及過敏煎合止嗽散方義，前者可能偏于調節機體免疫功能、提高機體免疫力，后者抗炎、抗過敏作用更明顯。玉屏風散更適合預防性給藥，后續研究將在本實驗研究結果的基礎上，分時段給藥，分時段取材，選取針對免疫應答及炎癥反應的效應指標，進一步比較研究兩者改善PM2.5致肺損傷的具體機制、作用靶點及最佳干預時機。

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