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黃連解毒湯通過調控巨噬細胞極化防治動脈粥樣硬化的機制

2021-06-15 15:29:07李弼仁李海怡朱泳羅川晉
中國藥房 2021年8期
關鍵詞:小鼠

李弼仁 李海怡 朱泳 羅川晉

中圖分類號 R285.5 文獻標志碼 A 文章編號 1001-0408(2021)08-0939-06

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2021.08.08

摘 要 目的:研究黃連解毒湯對動脈粥樣硬化(AS)模型小鼠M1、M2型巨噬細胞極化的調控作用,初步闡明其防治AS的機制。方法:將60只雄性ApoE-/-小鼠隨機分為空白對照組、模型組、辛伐他汀組[陽性對照,5 mg/(kg·d)]和黃連解毒湯低、中、高劑量組[5、10、20 mg/(kg·d),以生藥總量計],每組10只。除空白對照組外,其余各組小鼠均飼以高脂飼料復制AS模型。造模結束后,各藥物組小鼠灌胃相應藥液,空白對照組和模型組小鼠灌胃生理鹽水。每天給藥1次,連續4周。給藥結束后,采用全自動生化儀檢測小鼠血清中三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)含量,采用天狼猩紅染色法觀察小鼠主動脈膠原纖維形成情況,采用酶聯免疫吸附測定法檢測小鼠血清中誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、甘露糖受體(CD206)含量,采用實時熒光定量-聚合酶鏈式反應法檢測小鼠主動脈中白細胞介素1β(IL-1β)、iNOS、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、IL-10、類幾丁質酶3樣分子(YM1)、炎癥區域分子1(Fizz1) mRNA的表達水平。結果:與空白對照組比較,模型組小鼠血清中TC、TG、LDL-C、iNOS含量以及主動脈中IL-1β、iNOS、TNF-α mRNA的表達水平均顯著升高(P<0.05或P<0.01),血清中HDL-C、CD206含量以及主動脈中IL-10、YM1、Fizz1 mRNA的表達水平均顯著降低(P<0.01);主動脈血管內皮下可見厚厚一層膠原纖維。與模型組比較,各藥物組小鼠上述血清指標均顯著改善(P<0.05或P<0.01);且黃連解毒湯中、高劑量組小鼠主動脈中IL-1β、TNF-α、iNOS mRNA的表達水平均顯著降低(P<0.05或P<0.01),IL-10、YM1、Fizz1 mRNA的表達水平均顯著升高(P<0.05或P<0.01),且其血管內皮相對光滑。結論:黃連解毒湯可通過抑制M1型巨噬細胞極化、促進M2型巨噬細胞極化,減少炎癥反應,維持動脈內粥樣斑塊的穩定性,從而發揮抗AS的作用。

關鍵詞 黃連解毒湯;動脈粥樣硬化;巨噬細胞極化;小鼠

Mechanism of Huanglian Jiedu Decoction in Preventing and Treating Atherosclerosis by Regulating Macrophage Polarization

LI Biren1,LI Haiyi2,ZHU Yong2,LUO Chuanjin3(1. Emergency Department, Hainan Provincial Hospital of TCM, Haikou 570100, China; 2. The First Clinical Medical College, Guangzhou University of TCM, Guangzhou 510405, China; 3. Dept. of Cardiovascular Disease, the First Affiliated Hospital of Guangzhou University of TCM, Guangzhou 510405, China)

ABSTRACT? ?OBJECTIVE: To study the regulation effects of Huanglian jiedu decoction on M1 and M2 macrophage polarization in atherosclerosis (AS) model mice, and to elucidate its mechanism of AS prevention and treatment. METHODS: Sixty ApoE-/- male mice were randomly divided into blank control group, model group, simvastatin group [positive control, 5 mg/(kg·d)], Huanglian jiedu decoction low-dose, medium-dose and high-dose groups [5, 10, 20 mg/(kg·d),by crude drug], with 10 mice in each group. Except for blank control group, other groups were given high-fat diet to induce AS model. After modeling, administration groups were given relevant medicine intragastrically; blank control group and model group were given normal saline intragastrially, once a day, for consecutive 4 weeks. After medication, the contents of triglyceride (TG), total cholesterol (TC), low density lipoprotein cholesterol (LDL-C) and high density lipoprotein cholesterol (HDL-C) in serum were detected by automatic biochemical analyzer. Sirius red staining was used to observe the formation of collagen fibers in the aorta of mice. The serum contents of iNOS and CD206 were determined by ELISA. mRNA expression levels of IL-1β, iNOS, TNF-α, YM1 and Fizz1 in the aorta were detected by RT-PCR. RESULTS: Compared with blank control group, the serum contents of TC, TG, LDL-C and iNOS, mRNA expression levels of IL-1β, iNOS, TNF-α in the aorta were significantly increased in model group (P<0.05 or P<0.01), while the serum contents of HDL-C and CD206 and mRNA expression levels of IL-10, YM1, Fizz1 in the aorta were significantly decreased (P<0.01). There was a thick layer of collagen fibers under the endothelium of aorta. Compared with model group, above serum indexes of mice were improved significantly in administration groups (P<0.05 or P<0.01); mRNA expression levels of IL-1 ,iNOS and TNF-α in the aorta in Huanglian jiedu decoction medium-dose and high-dose groups were decreased significantly (P<0.01), while mRNA expression levels of IL-10, YM1 and Fizz1 were increased significantly (P<0.05 or P<0.01). The vascular endothelium was relatively smooth. CONCLUSIONS: Huanglian jiedu decoction can inhibit the polarization of M1 macrophages and promote the polarization of M2 macrophages, reduce the inflammatory reaction, maintain the stability of atherosclerotic plaque in artery, so as to play the role of anti-AS.

KEYWORDS? ?Huanglian jiedu decoction; Atherosclerosis; Macrophage polarization; Mice

動脈粥樣硬化(AS)是一種由脂質沉積、內皮損傷、脂紋及纖維斑塊形成等一系列病理改變而導致的慢性炎癥性疾病[1]。據《中國心血管病報告2018》顯示,隨著人們生活水平的提高及飲食習慣的改變,我國心血管疾病患者呈現出低齡化趨勢,且患病人數逐年攀升;同時,該病死亡率趕超癌癥死亡率,躍居首位,成為我國重大公共衛生問題[2]。AS是誘發多種心血管疾病的病理、生理基礎,因此防治AS是降低心血管疾病發病率的重要環節之一[3]。研究表明,巨噬細胞在AS的發生發展中具有關鍵作用[4]。巨噬細胞有M1和M2兩個主要分型,抑制M1型巨噬細胞極化在控制AS斑塊形成及斑塊穩定性方面有重要作用,而促進M2型巨噬細胞極化則可抑制炎癥反應并穩定易損斑塊[5-6]。

當前,臨床用于治療AS的藥物眾多,其中黃連解毒湯在抗AS方面療效確切[7]。黃連解毒湯首載于《肘后備急方》,由黃連、黃柏、黃芩、梔子等4味中藥組成,具有清熱燥濕、瀉火解毒之功效[8]。相關研究認為,該方可通過抑制巨噬細胞炎癥因子的活化而實現對AS斑塊周圍炎癥的控制[9],但其具體作用機制尚未完全明確。鑒于巨噬細胞發生極化后可調控炎癥因子的活化,對介導炎癥的發生與發展具有重要作用[10]。因此,本研究通過探討黃連解毒湯對AS模型小鼠M1、M2型巨噬細胞極化的影響,初步闡釋該方防治AS的機制,以期為其抗AS治療新靶點的挖掘提供參考依據。

1 材料

1.1 主要儀器

Filter Max F3型酶標儀購自美國Molecular Devices公司;BS-220型全自動生化分析儀購自深圳邁瑞生物醫療電子有限公司;BX-2型生物顯微鏡購自日本Olympus公司;EG1150C型包埋機、SM2000R型石蠟滑動式切片機均購自德國Leica公司;PIDRed 96型聚合酶鏈式反應(PCR)擴增儀購自德國Biometra公司;Allegra X-15R型醫用離心機購自美國Beckman Coulter公司。

1.2 主要藥品與試劑

黃連(批號190101)、黃芩(批號190144)、黃柏(批號190245)、梔子(批號190785)藥材均購自廣東康美藥業股份有限公司,由廣州中醫藥大學第一附屬醫院心血管內科羅川晉副主任醫師鑒定均為真品。辛伐他汀片(批號B14201903078,規格20 mg)購自荷蘭Merck Sharp & Dohme B. V.公司;三酰甘油(TG)試劑盒(批號23743786)、總膽固醇(TC)試劑盒(批號23451352)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)試劑盒(批號23377461)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)試劑盒(批號23460237)均購自美國Thermo Fisher Scientific公司;誘導型一氧化氮合酶(iNOS)酶聯免疫吸附測定(ELISA)檢測試劑盒(批號A12257)、甘露糖受體(CD206)ELISA檢測試劑盒(批號A14319)、SYBR Green試劑盒(批號AP1479)、TRIzol試劑、天狼猩紅飽和苦味酸溶液、蘇木精試劑均購自美國ABclonal Technology公司;cDNA合成試劑盒(批號ED37958r)、熒光定量-PCR試劑盒(批號ED47823r)均購自廣州晶欣生物科技有限公司;PCR實驗中各基因引物序列均由賽默飛世爾科技(中國)有限公司設計、合成;其余試劑均為分析純或實驗室常用規格,水為蒸餾水。

1.3 動物

SPF級ApoE-/-小鼠60只,雄性,2月齡,體質量15~25 g,由廣州中醫藥大學實驗動物中心提供,動物生產許可證號為SCXK(粵)2018-0034。所有動物均飼養于溫度(22±2)℃、相對濕度50%的動物房內。飼養期間自由攝食、飲水,適應性喂養1周后用于實驗。本研究得到了廣州中醫藥大學動物實驗倫理委員會的批準。

2 方法

2.1 黃連解毒湯的制備

按黃連解毒湯的藥材組成稱取相應藥材(黃連9 g、黃芩6 g、黃柏6 g、梔子9 g),先以8倍量(mL/g)水浸泡1 h,然后煮沸,再改為文火煎煮30 min,趁熱用紗布濾過,收集濾液;待濾液自然滴盡后,藥渣再次加6倍量水(mL/g)煮沸,然后改文火再煎煮30 min,趁熱用紗布濾過,收集濾液。合并2次濾液,并加熱濃縮成2 g/mL(以生藥總量計)的藥液,分裝后置于4 ℃冰箱中保存,于灌胃前0.5 h取出并加熱。

2.2 分組、造模與給藥

將60只ApoE-/-小鼠隨機分為空白對照組、模型組、辛伐他汀組[陽性對照,5 mg/(kg·d),劑量參考文獻[11]設置]和黃連解毒湯低、中、高劑量組[5、10、20 g/(kg·d),以生藥總量計,劑量參考文獻[12]設置],每組10只??瞻讓φ战M小鼠予以常規飼料,其余5組小鼠均采用高脂飼料[由基礎飼料(81%)、豬油(15%)、蛋黃粉(2%)、膽固醇(1.5%)和0.5%膽酸鈉(1.5%)組成]喂養12周以建立AS模型(以小鼠血管內皮損傷且內皮下可見厚厚一層膠原纖維為模型復制成功)[13]。造模結束后,各藥物組小鼠灌胃相應藥液(辛伐他汀組灌胃體積為0.5 mL/kg,黃連解毒湯低、中、高劑量灌胃體積分別為2.5、5、10 mL/kg),空白對照組和模型組小鼠灌胃生理鹽水(0.5 mL/kg)。每天給藥1次,連續4周。

2.3 小鼠血清中血脂指標含量檢測

于末次給藥后24 h,小鼠摘眼球取血3 mL,靜置1 h,然后以3 000 r/min離心10 min,收集上層血清。嚴格按照相應試劑盒說明書方法操作,采用全自動生化分析儀檢測各組小鼠血清中TC、TG、LDL-C、HDL-C含量。

2.4 小鼠主動脈血管內皮膠原纖維觀察

采用天狼猩紅染色法進行觀察。取血后,腹腔注射3%戊巴比妥溶液對小鼠進行麻醉,然后取其胸主動脈組織適量,放入4%多聚甲醛溶液中固定過夜,經常規梯度乙醇脫水、二甲苯透明、浸蠟、石蠟包埋后切片(厚度約5 μm)。取上述切片脫蠟至水,加入1%天狼猩紅飽和苦味酸溶液染色1 h;用水沖洗5 min,加入蘇木精試劑復染5 min;用水沖洗5 min,然后經乙醇逐級脫水、二甲苯透明后,用中性樹脂封片。采用生物顯微鏡觀察小鼠血管內皮膠原纖維的形成情況(鏡下,膠原纖維染色后呈紅色,細胞核呈藍色)。

2.5 小鼠血清中iNOS 、CD206含量檢測

采用ELISA法進行檢測。取“2.2”項下血清樣品適量,嚴格按照相應試劑盒說明書方法操作,使用酶標儀檢測各組小鼠血清中iNOS、CD206的含量。

2.6 小鼠主動脈中M1、M2型巨噬細胞極化相關因子mRNA表達水平檢測

采用實時熒光定量-PCR法進行檢測。其中,M1型巨噬細胞分型相關標志物和細胞因子有白細胞介素1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和iNOS;M2型巨噬細胞分型相關標志物和細胞因子有IL-10、類幾丁質酶3樣分子(YM1)和炎癥區域分子1(Fizz1)。取小鼠胸主動脈組織,采用TRIzol法提取總RNA,鑒定其濃度和純度后,將總RNA反轉錄成cDNA,并以cDNA為模板,進行PCR擴增。反應體系(共20 μL)含上、下游引物各2 μL,cDNA模板4 μL,SYBR熒光染料10 μL,無核酸酶水2 μL;PCR反應條件為95 ℃預變性30 s;95 ℃變性5 s,55 ℃退火10 s,72 ℃延伸15 s,共40個循環;最后再以80 ℃再延伸15 s[12]。以GAPDH基因為內參,采用2-ΔΔCt法計算各目標基因mRNA的表達水平。各基因的PCR引物序列及產物長度見表1。

2.7 統計學方法

采用SPSS 22.0軟件對數據進行統計分析。計量資料以x±s表示,多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD檢驗。P<0.05表示差異具有統計學意義。

3 結果

3.1 黃連解毒湯對AS模型小鼠血清中血脂指標含量的影響

與空白對照組比較,模型組小鼠血清中TC、TG、LDL-C含量均顯著升高(P<0.01),HDL-C含量顯著降低(P<0.05)。與模型組比較,各藥物組小鼠血清中TC、TG、LDL-C含量均顯著降低(P<0.05或P<0.01),HDL-C含量均顯著升高(P<0.05)。各組小鼠血清中血脂指標含量的檢測結果見表2。

3.2 黃連解毒湯對AS模型小鼠主動脈血管內皮膠原纖維的影響

空白對照組小鼠主動脈血管內皮光滑,可見內皮細胞及內皮下彈力纖維,未見內皮下膠原纖維形成。模型組小鼠主動脈血管內皮損傷明顯,內皮下可見厚厚一層膠原纖維。黃連解毒湯低、中劑量組小鼠在主動脈血管內皮和彈力纖維之間可見一層薄薄的膠原纖維;辛伐他汀組和黃連解毒湯高劑量組小鼠主動脈血管內皮較光滑。各組小鼠主動脈血管內皮膠原纖維觀察的顯微圖見圖1(圖中,箭頭所指為膠原纖維)。

3.3 黃連解毒湯對AS模型小鼠血清中iNOS、CD206含量的影響

與空白對照組比較,模型組小鼠血清中iNOS含量顯著升高(P<0.01),CD206含量顯著降低(P<0.01)。與模型組比較,各藥物組小鼠血清中iNOS含量均顯著降低(P<0.05或P<0.01),CD206含量均顯著升高(P<0.05或P<0.01)。各組小鼠血清中iNOS、CD206含量的檢測結果見表3。

3.4 黃連解毒湯對AS模型小鼠主動脈中M1、M2型巨噬細胞極化相關因子mRNA表達水平的影響

與空白對照組比較,模型組小鼠主動脈中IL-1β、 iNOS、TNF-α mRNA的表達水平均顯著升高(P<0.01),IL-10、YM1、Fizz1 mRNA的表達水平均顯著降低(P<0.05)。與模型組比較,辛伐他汀組和黃連解毒湯中、高劑量組小鼠主動脈中IL-1β、iNOS、TNF-α mRNA的表達水平均顯著降低(P<0.05或P<0.01),而IL-10、YM1、Fizz1 mRNA的表達水平均顯著升高(P<0.05或P<0.01)。各組小鼠主動脈中M1、M2型巨噬細胞極化相關因子mRNA表達水平的檢測結果見表3。

4 討論

AS是臨床常見的慢性炎癥性疾病,以動脈血管內膜形成粥瘤或纖維斑塊為主要特征,可并發多種心血管疾病[14]。AS是現代醫學疾病名稱,歷代祖國醫學典籍并未對此病名進行明確記載,但根據AS的臨床表現可將其歸為中醫學的“胸痹心痛”“真心痛”“痰淤”等范疇[15]。相關中醫藥理論認為,由于氣滯、血瘀、痰凝等病理實邪引起熱毒內蘊、灼傷脈絡,以致絡脈拘攣不通、五臟虛損,故發此病[16-18]。基于此,臨床上常采用“清熱解毒法”防治AS[16]。辛伐他汀是臨床用于治療AS性疾病的有效藥物[17],所以本研究選其為陽性對照藥物。

黃連解毒湯由黃連、黃芩、黃柏、梔子等4味中藥配伍組成,系清熱解毒之經典代表方[8,18]。《湯液本草》言,“黃連歸心經,黃芩、梔子走肺經,黃檗(即黃柏)歸腎經,皆能清熱燥濕,各從其類也”。本方中,以苦寒之黃連為君藥,主清熱燥濕、分瀉心火兼中焦之火;臣以黃芩消腫止痛、清瀉肺熱及上焦之火;佐以黃柏,發揮解毒療瘡、除濕兼瀉下焦之火的功效;又佐以梔子引熱下行、通瀉三焦之火。四藥聯用,苦寒直折,正切合“熱毒蘊結”之病機,有瀉火解毒、清熱化濕之功,常用于治療實熱火毒、三焦熱盛之證[8]?,F代藥理學研究證實,黃連解毒湯穩定斑塊、抑制炎癥、抗AS等藥理作用突出[19],且臨床用于AS及其他心血管相關疾病有確切療效[20-22]。研究表明,該藥可能通過抑制炎癥因子的活化,從而實現對AS斑塊周圍炎癥的控制[9];另有研究基于體外實驗證實了黃連解毒湯可通過影響M1、M2型巨噬細胞的極化而實現穩定斑塊的作用[23-25],但尚未通過體內實驗闡明其具體作用機制。

炎癥反應貫穿AS的始終,反應過程涉及多種炎性細胞及介質,其中由單核細胞激化后形成的巨噬細胞在AS發生發展的各個階段都起著關鍵的調控作用[13,26]。病理狀態下,動脈管壁脂質累積,單核-巨噬細胞系統通過氧化吞噬LDL-C轉化為泡沫細胞,從而引發過度炎癥反應,并導致纖維斑塊穩定性降低,進而加劇AS病變[27-28]。在不同誘導因素介導下,具有可塑性和異質性的巨噬細胞可根據刺激條件不同而分化為經典途徑中的激活型巨噬細胞(M1型極化)和替代途徑中的激活型巨噬細胞(M2型極化)兩種亞型[29]。前者主要分布于不穩定斑塊中,可分泌大量促炎細胞因子(如IL-1β、TNF-α、iNOS等),并可高表達促炎細胞因子參與炎癥反應、病原菌清除和活性氧表達,發揮促生粥樣斑塊、破壞粥樣斑塊穩定性的作用,從而促進早期AS的發展[30-31];后者主要分布于穩定斑塊中,可誘導IL-10、YM1、Fizz1、CD206等抗炎細胞因子高表達,從而增強免疫系統清除凋亡細胞的能力、抑制炎癥反應的發生并維持斑塊的穩定性,在AS后期起保護作用[31-32]。研究指出,在不同微環境及條件下,不同巨噬細胞亞型在不同疾病階段的分布位置及占比均有所不同,各亞型巨噬細胞之間的比例決定著AS斑塊的穩定性及疾病的轉歸[29,32]。

本研究結果顯示,不同劑量的黃連解毒湯均能不同程度地降低AS模型小鼠血清中TC、TG、LDL-C含量,升高其HDL-C含量,并有效減少脂質堆積并減少膠原纖維的形成,表明黃連解毒湯具有明顯的抗AS作用,其中以高劑量黃連解毒湯的總體效果最好。同時,經黃連解毒湯干預后,AS模型小鼠血清中MI型巨噬細胞極化相關因子iNOS含量明顯降低,M2型巨噬細胞極化相關因子CD206含量顯著升高,這提示該藥能有效抑制M1型巨噬細胞極化,促進M2型巨噬細胞極化;此外,AS模型小鼠主動脈中促炎因子IL-1β、iNOS、TNF-α mRNA的表達均明顯上調,而抗炎因子IL-10、YM1、Fizz1 mRNA的表達均顯著下調,說明黃連解毒湯可能通過抑制M1型巨噬細胞極化來下調模型小鼠主動脈中促炎因子mRNA的表達,并通過促進M2型巨噬細胞極化來上調抗炎因子mRNA的表達,進而抑制炎癥反應的發生并維持動脈內斑塊的穩定性,最終達到降低或延緩AS進程的目的。

綜上所述,黃連解毒湯可通過抑制M1型巨噬細胞極化、促進M2型巨噬細胞極化,減少炎癥反應,維持動脈內粥樣斑塊的穩定性,從而發揮抗AS的作用。但本研究只基于體內整體變化的宏觀數據來分析黃連解毒湯對AS模型小鼠主動脈巨噬細胞極化的影響,而有關該方干預巨噬細胞極化的具體機制仍有待進一步研究。

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(收稿日期:2020-09-16? ?修回日期:2021-03-24)

(編輯:林 靜)

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