伍林澤,胡旭紅,傅榕冰,魏義杰,虎 敏,孔令麒,童曉云,吳向農(nóng),吳佳麗,聶 堅(jiān),張紹湘,虎春艷,李寶晶,魏丹霞*,黃 豐*
(1.云南中醫(yī)藥大學(xué),昆明 650500;2.騰沖市中醫(yī)醫(yī)院,云南 騰沖 679100;3.云南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,昆明 650021;4.云南中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院,昆明 650011)
支氣管哮喘簡稱哮喘(asthma),是一種臨床上常見、多發(fā)和難愈的慢性呼吸系統(tǒng)疾病。近年來,在基因、環(huán)境和過敏原等因素的相互作用下哮喘的發(fā)病率和死亡率逐年升高,目前全球范圍內(nèi)有3~4億哮喘患者,我國成年人中哮喘患者已達(dá)到4570萬人,對人類健康構(gòu)成巨大的威脅[1]。哮喘的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,且由多種炎性細(xì)胞和細(xì)胞因子參與,其中嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子Eotaxin,可以激活嗜酸性粒細(xì)胞并將其募集到肺中,導(dǎo)致患者氣道重塑和氣道高反應(yīng)性加重[2]。此外,最新研究表明先天性免疫細(xì)胞中的固有淋巴樣細(xì)胞(innate lymphoid cells,ILCs)在哮喘的發(fā)病過程中也具有重要作用[3]。來自于骨髓造血干細(xì)胞中淋巴樣前體細(xì)胞的ILCs中的Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞(typeⅡinnate lymphoid cells,ILC2s),在過敏性鼻炎和哮喘等疾病中的表達(dá)水平顯著升高。當(dāng)肺部受到多種炎癥因素的刺激時(shí),上皮源性細(xì)胞因子IL-33(interleukin-33)、IL-25(interleukin-25)、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(thymic stromal lymphopoietin,TSLP)大量分泌,并且刺激ILC2s表達(dá)2型T輔助淋巴(Th2)細(xì)胞因子IL-4(interleukin-4)和IL-5(interleukin-5)及促炎因子IL-6(interleukin-6)[4-5],引起Th2型免疫反應(yīng),加重哮喘的氣道炎癥,從而促進(jìn)哮喘的發(fā)生。
哮喘屬于中醫(yī)哮證范疇,其發(fā)病機(jī)制在中醫(yī)論述里分為夙根學(xué)說,肺虛、脾虛、腎虛學(xué)說和外邪學(xué)說等[6]。在夙根學(xué)說中宿痰伏于肺,說明肺部是哮喘發(fā)病的主要部位,痰是哮喘發(fā)病的主要病理因素。云南省榮譽(yù)名中醫(yī)陸家龍認(rèn)為治療慢性氣道炎癥性疾病,要“養(yǎng)潤與通利”并行,并根據(jù)此觀點(diǎn)研制出清熱潤燥口服液。臨床證明,該方具有清肺養(yǎng)陰和潤肺止咳等藥效,以及安全有效的特點(diǎn),用于治療慢性支氣管炎急性發(fā)作和咽炎等疾病,已在臨床上使用了30余年[7-8]。本實(shí)驗(yàn)旨在通過清熱潤燥口服液對OVA致敏的哮喘小鼠的趨化因子和ILC2s數(shù)量及上下游細(xì)胞因子的影響,探討該方干預(yù)哮喘小鼠的可能作用機(jī)制。
實(shí)驗(yàn)動物采用健康的清潔級BALB/c雌性小鼠40只,6~8周齡,體重(20±2)g,購自遼寧長生生物技術(shù)股份有限公司[SCXK(遼)2015-0001],實(shí)驗(yàn)動物質(zhì)量合格證號為No.211002300051473,動物飼養(yǎng)于云南中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心[SYXK(滇)K2017-0005],實(shí)驗(yàn)經(jīng)云南中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物倫理審查委員會批準(zhǔn)(R-06202035),并按照實(shí)驗(yàn)動物使用的3R原則給予人道主義關(guān)懷。
組成清熱潤燥口服液的桑葉、苦杏仁、浙貝母、南沙參、麥冬、蘆根、薏苡仁、陳皮、茯苓、冬瓜仁、京半夏、炒谷和炒麥芽均購于云南白藥集團(tuán),并委托云南中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院制劑室制備提供(4.1 g/mL原生藥),藥物保存于4℃?zhèn)溆茫坏厝姿珊吐亚宓鞍?OVA)(美國Sigma公司,批號分別為:BCBV3214、9006-59-1);Al(OH)3粉末(上海阿拉丁生化科技股份有限公司,批號:38701);小鼠Eotaxin、IL-4、IL-5、IL-6、IL-33和TSLP酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒(聯(lián)科生物技術(shù)有限公司,批號分 別 為:2213080441、2213080441、A20580821、A20680724、A23380314、A26580933);小鼠IL-25(IL-17E)ELISA試劑盒(欣博盛生物科技有限公司,批號:181225-007a);倉鼠抗小鼠CD3ε抗體、大鼠抗小鼠CD4抗體、倉鼠抗小鼠CD11c抗體、大鼠抗小鼠Ly-6G和Ly-6C(Gr-1)抗體、大鼠抗小鼠CD5抗體、大鼠抗小鼠CD19抗體、小鼠抗NK1.1抗體、大鼠抗小鼠CD8α抗體(美國BD Pharmingen公司,批 號 分 別 為:553060、553728、553800、553125、553019、553784、553163、553163);Biotin anti-mouse FceRIα(美國BioLegend公司,批號:134304);Biotin rat anti-mouse TER119和Anti-mouse F4/80 antigen biotin(美國eBioscience公司,批號分別為:13-5921-81、13-5921-81);Liberase TM和DNase I(瑞士Roche公司,批號分別為:35537400、35027800);GATA3和IL-33抗體(武漢Proteintech公司,批號分別為:66400-1-Ig、12372-1-AP);IL-5抗體(美國Signalway公司,批號為:31306-1);KLRG1抗體(美國Fitzgerald公司,批號為:70R-18166)。超聲霧化器(德國百瑞公司,型號:INQUA NEB plus);玻片掃描影像系統(tǒng)(深圳市生強(qiáng)科技有限公司,型號:Teksqray SQS-1000);酶標(biāo)儀(美國美谷分子,型號:Spectra Max plus384);-80℃超低溫冰箱(美國賽默飛世爾科技公司,型號:8920);正置光學(xué)顯微鏡、成像系統(tǒng)(日本尼康公司,型號分別為:Nikon Eclipse E100、NIKON DS-U3);流式細(xì)胞檢測儀(美國BD公司,型號:LSRF ortessa)。
1.3.1 實(shí)驗(yàn)動物分組
實(shí)驗(yàn)將BALB/c小鼠(雌性)分為5組,每組8只,空白對照組(C組)、模型對照組(M組)、陽性對照組(地塞米松,DEX組)、清熱潤燥口服液低劑量組(QRRZ-L組)、清熱潤燥口服液高劑量組(QRRZH組)。
1.3.2 哮喘模型建立及給藥方法
于開始建立模型的第1、8、15天,采用腹腔注射的方式,C組每只注射生理鹽水0.2 mL,其余各組每只注射OVA混懸液(OVA和Al(OH)3配制,濃度分別為:1、5 mg/mL)0.2 mL致敏。第21天開始采用灌胃的方式給藥7 d,每天1次,C組和M組為生理鹽水(10 mL/kg),DEX組為地塞米松溶液(1 mg/(kg·d)),QRRZ-L和QRRZ-H組分別為低(4.32 g/(kg·d))、高(8.64 g/(kg·d))劑量的清熱潤燥口服液。給藥1 h后進(jìn)行霧化,除C組使用生理鹽水霧化外,其余各組使用2%OVA霧化液霧化激發(fā)1周(每天每次30 min)。
1.3.3 收集肺泡灌洗液
第28天,1%的戊巴比妥(0.01 mL/g)麻醉小鼠,隨后取血處死,開頸部暴露氣管,并進(jìn)行插管,打開胸腔,用動脈夾將右支氣管夾閉,用0.3 mL PBS緩沖液抽吸灌洗右肺3遍,灌洗2次后收集。于1000 r/min,4℃離心10 min,取上清液嚴(yán)格按照試劑盒說明書操作步驟檢測BALF中Eotaxin、IL-25、IL-33、TSLP、IL-4、IL-5和IL-6的含量。
1.3.4 采集肺組織
收集完肺泡灌洗液后,取右肺中葉用PBS漂洗血液后,于濾紙上吸干殘留液體,浸泡于中性甲醛組織固定液中,浸泡36 h后將肺組織用石蠟包埋后切片,進(jìn)行蘇木精-伊紅染色(HE染色)、免疫組化染色和免疫雙熒光染色;取肺上下葉置入預(yù)冷的PBS中,剪碎成小于0.5 cm×0.5 cm的碎塊后,加入Liberase TM和DNase I于37℃靜置消化1 h后研磨,制成單細(xì)胞懸液后進(jìn)行流式檢測肺組織ILC2s的數(shù)目。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用單因素方差分析和t檢驗(yàn)的方法進(jìn)行多組間及組間差異比較,并以P<0.05和P<0.01表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果有顯著性差異,數(shù)據(jù)分析結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,并用GraphPad Prism 8軟件進(jìn)行作圖。
HE染色結(jié)果顯示:空白對照組肺組織支氣管結(jié)構(gòu)清晰完整,黏膜上皮細(xì)胞完整無脫落且排列整齊,幾乎沒有炎性細(xì)胞浸潤;模型對照組較空白對照組相比支氣管壁增厚,支氣管上皮破壞不完整且氣管炎性細(xì)胞浸潤嚴(yán)重;陽性對照組和清熱潤燥口服液低高劑量組較模型對照組相比氣道周圍的炎性細(xì)胞浸潤和支氣管壁增厚特征有所減輕,如圖1所示。

圖1 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠肺組織病理變化的影響(HE染色)Figure1 EffectofQingreRunzaooralliquidonpathological changesoflungtissueinasthmaticmice(HEstaining)
2.2.1 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠BALF中Eotaxin含量的影響
如圖2所示,模型對照組BALF中Eotaxin的含量與空白對照組相比明顯升高,具有顯著性差異(P<0.01);與模型對照組相比,陽性對照組和清熱潤燥口服液高低劑量組均可使Eotaxin的含量降低,具有顯著性差異(P<0.01)。

圖2 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠Eotaxin的影響(±s,n=8)Figure2 EffectofQingreRunzaooralliquidon Eotaxininasthmaticmice
2.2.2 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠BALF中IL-25、IL-33、TSLP含量的影響
如圖3所示,模型對照組BALF中IL-25、IL-33、TSLP的的含量與空白對照組相比,明顯升高,具有顯著性差異(P<0.01);與模型對照組相比,陽性對照組和清熱潤燥口服液高低劑量組均可使IL-25、IL-33、TSLP的含量降低,具有顯著性差異(P<0.01)。

圖3 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠ILC2s上游細(xì)胞因子的影響(ˉx±s,n=8)Figure 3 Effect of Qingre Runzao oral liquid on cytokines upstream of ILC2s in asthmatic mice
2.2.3 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠BALF中IL-4、IL-5、IL-6含量的影響
如圖4所示,模型對照組BALF中IL-4、IL-5和IL-6的含量與空白對照組相比明顯升高,具有顯著性差異(P<0.01);與模型對照組相比,陽性對照組和清熱潤燥口服液高低劑量組均可使IL-4、IL-5和IL-6的含量降低,具有顯著性差異(P<0.01)。

圖4 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠ILC2s下游細(xì)胞因子的影響(ˉx±s,n=8)Figure 4 Effect of Qingre Runzao oral liquid on cytokines downstream of ILC2s in asthmatic mice
2.3.1 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠肺組織中ILC2s上游細(xì)胞因子IL-33表達(dá)的影響
如圖5所示,模型對照組肺組織中IL-33的表達(dá)與空白對照組相比明顯升高,具有顯著性差異(P<0.01);與模型對照組相比,陽性對照組和清熱潤燥口服液高低劑量組均下調(diào)肺組織中IL-33的表達(dá),具有顯著性差異(P<0.05,P<0.01)。

圖5 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠肺組織中ILC2s上游細(xì)胞因子IL-33表達(dá)的影響(ˉx±s,n=8)Figure 5 Effect of Qingre Runzao oral liquid on the expression of ILC2s upstream cytokine IL-33 in lung tissue of asthmatic mice
2.3.2 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠肺組織中ILC2s下游細(xì)胞因子IL-5表達(dá)的影響
如圖6所示,模型對照組肺組織中IL-5的表達(dá)與空白對照組相比明顯升高,具有顯著性差異(P<0.01);與模型對照組相比,陽性對照組和清熱潤燥口服液高低劑量組均下調(diào)肺組織中IL-5的表達(dá),具有顯著性差異(P<0.01)。
運(yùn)用流式細(xì)胞術(shù)檢測清熱潤燥口服液的高劑量對哮喘小鼠肺組織中ILC2s數(shù)量的影響。如圖7所示,模型對照組肺組織中ILC2s數(shù)量與空白對照組相比明顯增高,具有顯著性差異(P<0.01);與模型對照組相比,陽性對照組和清熱潤燥口服液高劑量組可使肺組織中ILC2s數(shù)量降低,具有顯著性差異(P<0.01)。

圖7 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠肺組織中ILC2s數(shù)量的影響(ˉx±s,n=5)Figure 7 Effect of Qingre Runzao oral liquid on the amount of ILC2s in the lung tissue of asthmatic mice
免疫雙熒光染色法檢測GATA3(紅)與KLRG1(綠)的表達(dá),確定ILC2s的生成。如圖8所示,模型對照組肺組織中ILC2s與空白對照組相比明顯增多;與模型對照組相比,陽性對照組和清熱潤燥口服液高低劑量組均可降低肺組織中ILC2s的生成。

圖8 清熱潤燥口服液對哮喘小鼠肺組織中ILC2s生成的影響Figure 8 Effect of Qingre Runzao oral liquid on ILC2s production in lung tissue of asthmatic mice
清熱潤燥口服液經(jīng)過現(xiàn)代工藝加工和臨床療效研究而成,是由桑葉、苦杏仁、陳皮、浙貝母、南沙參、麥冬、蘆根、薏苡仁和茯苓等中藥組成的復(fù)方制劑,其中桑葉歸肺、肝經(jīng),清肺潤燥;苦杏仁歸肺經(jīng),化痰、止咳和平喘;陳皮歸肺、脾經(jīng),理氣化痰等,方中諸藥配伍,共同發(fā)揮其藥效。在動物實(shí)驗(yàn)的研究中表明其具有抗炎、祛痰、止咳和平喘的作用[7-9],利用高效液相色譜法和紫外分光光度法測定該方的橙皮苷、苦杏仁苷和總多糖的含量[10-12],對本制劑進(jìn)行有效的質(zhì)量控制。本實(shí)驗(yàn)使用清熱潤燥口服液治療OVA致敏的哮喘小鼠,探索其可能的作用機(jī)制,為哮喘疾病的中醫(yī)藥研究提供參考。
支氣管哮喘是以氣道高反應(yīng)性、可逆性的氣道阻塞和重塑、黏液高分泌和肺功能下降為主要特征的一種肺部炎癥,由嗜酸性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞和上皮細(xì)胞參與[13]。哮喘的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明,其中CD4+Thelper(Th)細(xì)胞的Th1/Th2細(xì)胞比例失衡,導(dǎo)致Th2細(xì)胞優(yōu)勢應(yīng)答,產(chǎn)生IL-4、IL-5等炎性因子,引起Th2型免疫反應(yīng),是哮喘重要的發(fā)病機(jī)制[14]。哮喘Th2型免疫反應(yīng)的主要特征之一是嗜酸性粒細(xì)胞增多、遷移和黏液增生[13],還會產(chǎn)生趨化因子和多種細(xì)胞因子,其中趨化因子Eotaxin分子量為8×103~10×103,由73個(gè)氨基酸組成,屬于CC趨化因子亞家族,是嗜酸性粒細(xì)胞的特異性趨化因子,對嗜酸性粒細(xì)胞有強(qiáng)大的選擇性激活作用。與趨化因子受體CCR3結(jié)合后,發(fā)揮活化和募集嗜酸性粒細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的功能,引起哮喘患者的支氣管粘膜和肺泡周圍的炎性細(xì)胞浸潤,導(dǎo)致支氣管上皮損傷。還能誘導(dǎo)白三烯、組胺的生成和肥大細(xì)胞的遷移分化,參與哮喘的炎癥過程[15]。實(shí)驗(yàn)中對各組小鼠肺切片進(jìn)行HE染色,結(jié)果顯示(圖1),模型對照組小鼠的支氣管上皮粘膜破損不完整、支氣管壁增厚及大量的炎性細(xì)胞浸潤,而清熱潤燥口服液能減輕上述病理特征。
研究表明,先天性淋巴樣細(xì)胞ILCs(根據(jù)分泌的細(xì)胞因子不同,分為三類:ILC1s、ILC2s和ILC3s)中的ILC2s與哮喘密切相關(guān)。在反式T細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子(GATA-3)及維甲酸受體相關(guān)的孤兒受體α(RORα)的共同調(diào)控下產(chǎn)生,分布在肺、血液、脾和骨髓中,并在哮喘患者的外周血和痰液中高表達(dá),可以產(chǎn)生TH2型細(xì)胞因子和其他細(xì)胞因子,是Th2型免疫反應(yīng)的主要驅(qū)動因素,參與過敏性哮喘和特應(yīng)性皮炎等疾病過程,調(diào)節(jié)炎癥過程和參與組織修復(fù),在哮喘的發(fā)病過程中具有重要作用[16-18]。
ILC2s的表面表達(dá)IL-17RB、ST2(也稱T1/ST2L)和TSLPR受體,當(dāng)支氣管或肺部受到過敏、病毒、寄生蟲和炎癥因子的刺激時(shí),分泌IL-25、IL-33和TSLP細(xì)胞因子并與ILC2s表面受體結(jié)合,產(chǎn)生Th2型細(xì)胞因子[16]。IL-1細(xì)胞因子家族的IL-33可直接激活I(lǐng)LC2s,是過敏性氣道疾病的關(guān)鍵細(xì)胞因子,可驅(qū)動Th2免疫應(yīng)答[19]。袁琳潔等[20]利用IL-33滴鼻誘導(dǎo)小鼠哮喘模型,并出現(xiàn)氣道高反應(yīng)性、炎性細(xì)胞浸潤和肺組織中ILC2s細(xì)胞數(shù)量增多的現(xiàn)象。IL-33還可通過p38 MAPK信號通路刺激腸系膜脂肪中分離的ILC2s細(xì)胞產(chǎn)生IL-5、IL-9等細(xì)胞因子,是ILC2s產(chǎn)生細(xì)胞因子最重要的激活劑之一[21]。IL-17細(xì)胞因子家族的IL-25(也稱IL-17E)在哮喘患者的支氣管和外周血中較正常人明顯升高,臨床研究發(fā)現(xiàn),在哮喘患者支氣管中隨著IL-25的表達(dá)量升高,患者的嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性加重[22]。IL-25可刺激Th2型細(xì)胞因子的表達(dá),還能經(jīng)鼻腔激發(fā)健康小鼠的氣道高反應(yīng)性和氣道重塑、杯狀細(xì)胞和粘膜增生、加重肺支氣管和血管周圍的嗜酸性粒細(xì)胞浸潤[23]。IL-2細(xì)胞因子家族的TSLP與IL-25和IL-33共同刺激Th2型細(xì)胞因子的產(chǎn)生,參與過敏性哮喘的發(fā)病過程和對過敏因子的免疫反應(yīng)[24]。在TSLPR-/-基因缺陷小鼠誘導(dǎo)的哮喘小鼠中,肺中ILC2s的活化和先天性過敏氣道炎癥反應(yīng)受到抑制。TSLP和IL-33在體內(nèi)和體外刺激肺部ILC2s產(chǎn)生彼此的受體,對刺激肺部ILC2s的產(chǎn)生具有協(xié)同作用[25]。
在ILC2s的激活下產(chǎn)生IL-4和IL-5等Th2型細(xì)胞因子和具有強(qiáng)大促炎作用的IL-6,IL-6是CD4+T細(xì)胞分化的重要調(diào)節(jié)因子,能促進(jìn)IL-4產(chǎn)生和抑制Th1分化,并在哮喘患者血清中高表達(dá)[26]。IL-4和IL-5在支氣管粘膜中高表達(dá),其中IL-5可誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞的分化與激活,并將其募集到肺中,在募集過程中與Eotaxin具有協(xié)同作用,然后分泌大量的炎癥細(xì)胞因子和趨化因子等促炎介質(zhì),在嗜酸性炎癥中起重要作用[27]。用人源化抗IL-5抗體治療嗜酸性哮喘患者后,可減少患者血液和痰中的嗜酸性粒細(xì)胞表達(dá)水平[28]。IL-4可刺激Th2細(xì)胞的分化,與IL-13一同促進(jìn)B淋巴細(xì)胞向免疫球蛋白-e(IgE)轉(zhuǎn)變,引起肥大細(xì)胞和嗜堿性細(xì)胞脫顆粒,釋放組胺、白三烯、細(xì)胞因子和趨化因子等多種炎性介質(zhì),促進(jìn)炎癥和過敏疾病的發(fā)生[13,29]。本實(shí)驗(yàn)通過檢測BALF中ILC2s相關(guān)的細(xì)胞因子,發(fā)現(xiàn)清熱潤燥口服液高低劑量可降低趨化因子Eotaxin和促炎因子IL-4、IL-5、IL-6、IL-25、IL-33和TSLP在BALF中的含量(P<0.01)。通過免疫組化染色、流式細(xì)胞術(shù)和免疫雙熒光染色結(jié)果,發(fā)現(xiàn)清熱潤燥口服液高低劑量可下調(diào)肺組織中IL-33及IL-5的表達(dá)(P<0.05,P<0.01),減少哮喘小鼠肺組織中ILC2s的數(shù)量及生成(P<0.01)。提示該方對OVA致敏的哮喘小鼠的ILC2s數(shù)量和其相關(guān)細(xì)胞因子及IL-33和IL-5蛋白的表達(dá)有一定的調(diào)節(jié)作用。
綜上所述,清熱潤燥口服液可能通過調(diào)節(jié)ILC2s細(xì)胞數(shù)量,及BALF中相關(guān)細(xì)胞因子的含量(趨化因子Eotaxin;上游細(xì)胞因子:IL-25、IL-33、TSLP;下游細(xì)胞因子:IL-4、IL-5、IL-6)和肺組織中IL-33和IL-5的表達(dá)來干預(yù)哮喘;提示該藥可能通過降低ILC2s的數(shù)量及其相關(guān)的細(xì)胞因子含量和肺組織中IL-33和IL-5的表達(dá)來緩解哮喘小鼠的癥狀,但清熱潤燥口服液具體通過ILC2s細(xì)胞方面對哮喘疾病的影響有待進(jìn)一步的研究。