王 強,王 藝,張 莉,尚 蕓,李亮亮,杜秈芹,李 爽,藺興遙, 2*
基于mTOR/HIF-1α/VEGF通路研究紅芪多糖防治放射性肺損傷的作用機制
王 強1,王 藝1,張 莉1,尚 蕓1,李亮亮1,杜秈芹1,李 爽1,藺興遙1, 2*
1. 甘肅中醫藥大學,甘肅 蘭州 730000 2. 敦煌醫學與轉化教育部重點實驗室,甘肅 蘭州 730000
研究紅芪多糖對放射性肺損傷(radiation-induced lung injury,RILI)的防治作用及其機制。雌性C57BL/6J小鼠隨機分為對照組、模型組、紅芪水煎液(5 g/kg)組及紅芪多糖低、中、高劑量(15、30、60 mg/kg)組和吡非尼酮(200 mg/kg)組,每組8只。對照組佯裝輻照,其余各組均采用單次16 Gy全肺X線輻照建立RILI模型。自造模前7 d,各給藥組ig相應藥物,1次/d,連續5周。所有小鼠均在取材前1 d進行肺功能檢測;分別在造模前1 d及肺功能檢測后進行CT影像學檢測;采用蘇木素-伊紅(HE)染色觀察小鼠肺組織病理變化;采用ELISA檢測小鼠血清中腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)水平;采用Western blotting檢測小鼠肺組織中哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)、缺氧誘導因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)及TNF-α蛋白表達。與對照組比較,模型組小鼠肺泡炎癥明顯,肺功能受損,肺部CT值升高(<0.01),血清中TNF-α及IL-6水平升高(<0.01),肺組織中mTOR、HIF-1α、VEGF及TNF-α蛋白表達上調(<0.01)。與模型組比較,紅芪多糖組明顯減輕小鼠肺泡炎癥,改善肺功能,降低肺部CT值(<0.01),抑制血清中TNF-α及IL-6水平(<0.05、0.01),下調肺組織中mTOR、HIF-1α、VEGF及TNF-α蛋白表達(<0.05、0.01)。紅芪多糖能夠減輕小鼠RILI前期炎癥的損傷,其機制可能與抑制mTOR/HIF-1α/VEGF信號通路有關。
紅芪多糖;放射性肺損傷;肺功能;炎癥;哺乳動物雷帕霉素靶蛋白/缺氧誘導因子-1α/血管內皮生長因子信號通路
放射性肺損傷(radiation-induced lung injury,RILI)包括前期放射性肺炎及后期放射性肺纖維化,是胸部放療最常見的劑量限制性并發癥[1]。由于RILI有許多促成因素和診斷環境,其報告的發病率差異顯著,數據顯示,RILI發病率最高的是肺癌(5%~25%),其次是縱隔淋巴瘤(5%~10%)和乳腺癌(1%~5%)[2]。RILI的發生不僅限制了放療的最高劑量,降低了腫瘤的控制率,而且可導致呼吸困難等癥狀,影響患者生活質量,甚至后期可進展為呼吸衰竭,威脅患者生命。目前RILI的發病機制尚未完全闡明,國內外尚無針對RILI的特效藥[3]。吡非尼酮是美國胸科學會/歐洲呼吸學會/日本呼吸學會/拉丁美洲胸科學會(ATS/ERS/JRS/ALAT)2022年更新的臨床實踐指南中,推薦用于治療特發性肺纖維化的藥物之一,具有抗炎、抗氧化和抗纖維化等特性[4-6],可用于治療RILI。然而,長期應用吡非尼酮可能會使患者出現胃腸道癥狀、皮膚不良反應以及肝功能損傷等不良反應,在美國的一項III期臨床試驗中,14.4%的患者因為其不良反應不得不停止用藥[7]。近年來,中醫藥在干預RILI的發生發展上取得了較好的療效[8-9],因此,研究中醫藥防治RILI并探索其作用機制具有重要臨床意義。
紅芪多糖是甘肅省道地藥材紅芪Hand.-Mazz.中提取出的主要活性物質,具有抗炎、抗氧化、機體保護、免疫調節等多種藥理作用[10-14]。此外,文獻報道紅芪多糖對內毒素誘導的急性肺損傷具有保護作用[15]。本課題組前期研究發現,紅芪多糖可以明顯改善博來霉素誘導的肺間質纖維化[16-17],而紅芪多糖是否可以改善RILI目前尚未見報道?;诖耍狙芯拷ILI小鼠模型,通過小鼠肺功能檢測、CT影像學檢測、組織病理學檢測等手段初步探討紅芪多糖對RILI的防治作用及機制。
SPF級雌性C57BL/6J小鼠56只,6~8周齡,體質量(20±2)g,購自斯貝福(北京)生物技術有限公司,實驗動物質量合格證號SCXK(京)2019-0010,實驗動物設施使用證號SYXK(甘)2020-0009。動物飼養于甘肅中醫藥大學實驗動物中心,室溫(23±2)℃,相對濕度40%~52%,12 h光照/ 12 h黑暗交替,動物自由進食飲水。動物實驗經甘肅中醫藥大學動物實驗倫理委員會批準(批準號2021-241)。
紅芪飲片購自甘肅省隴南市安化鎮,經甘肅省藥品檢驗研究院馬瀟主任藥師鑒定為豆科植物多序巖黃芪Hand.-Mazz.的干燥根,符合《中國藥典》2020年版規定。
吡非尼酮膠囊(國藥準字H20133376,批號20210414)購自北京康蒂尼藥業股份有限公司;-無水葡萄糖(質量分數≥98%,批號B21882)購自上海源葉生物科技有限公司;腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)ELISA試劑盒(批號2111M33)、白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)ELISA試劑盒(批號2111M25)購自江蘇菲亞生物科技有限公司;甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)抗體(批號B1501)、TNF-α抗體(批號B7201)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)抗體(批號N1301)、HRP標記的山羊抗兔IgG抗體(批號B0201)均購自美國Immunoway公司;缺氧誘導因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)抗體(批號GR3368586-5)購自英國Abcam公司;血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)抗體(批號No.43866)購自美國GeneTex公司。
MF-RO-10型實驗動物飲用水處理器(杭州永潔達凈化科技有限公司);X-RAD225型生物輻照儀(美國Precision X-ray公司);Inlivew-3000B型動物PET/SPECT/CT(北京永新醫療設備有限公司);WPB PLT-UNR-RT-2型動物肺功能儀(德國EMKA公司);SpectraMax i3x型多功能酶標儀(美國Molecular Devices公司);UV-power型紫外可見分光光度計(北京瑞利分析儀器有限公司);SCIENTZ-48型高通量組織研磨器(寧波新芝生物科技股份有限公司);WD-9405F型脫色搖床、DYY-60型電泳儀(北京六一生物科技有限公司);SFC-182型生物顯微鏡(麥克奧迪實業集團有限公司)。
2.1.1 紅芪水煎液制備 紅芪飲片加入8倍量純水浸泡6 h后,煎煮1.5 h,濾過,再加入6倍量純水煎煮1.5 h,合并2次濾液,濃縮得紅芪水煎液。
2.1.2 紅芪多糖提取純化 紅芪水煎液離心取上清液,進行4次醇沉(分別加入無水乙醇使溶液乙醇體積分數達到70%、80%、80%及90%),每次醇沉后靜置24 h,取沉淀加入純水溶解,離心,取上清液進行下一次醇沉。90%乙醇醇沉后濾過取沉淀,用無水乙醇洗3遍,50 ℃烘干后得紅芪粗多糖。將紅芪粗多糖用純水配制為15 mg/mL多糖溶液,加入10%三氯乙酸溶液(多糖溶液與三氯乙酸溶液體積比為4∶1),低溫劇烈振蕩30 min,離心,取上清液,加入3倍體積95%乙醇溶液醇沉,濾過,干燥后得紅芪多糖,1 kg紅芪飲片提取純化得紅芪多糖6 g。
2.1.3 紅芪多糖質量分數測定 以無水葡萄糖為標準品,配制質量濃度分別為0.024、0.035、0.047、0.059、0.071 mg/mL的葡萄糖溶液,苯酚硫酸法顯色后通過紫外分光光度儀于485 nm處測得吸光度()值分別為0.244、0.362、0.501、0.629、0.750,以質量濃度為橫坐標(),值為縱坐標()進行回歸分析,得線性回歸方程=10.808-0.014,=0.999 7。精密配制0.042 mg/mL紅芪多糖溶液,測得值為0.364,代入回歸方程得所提紅芪多糖質量分數為83.27%。
將56只雌性C57BL/6J小鼠隨機分為對照組、模型組、紅芪水煎液(5 g/kg)組及紅芪多糖低、中、高劑量(15、30、60 mg/kg)組和吡非尼酮(200 mg/kg)組,每組8只。所有小鼠ip 3%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)麻醉,除對照組外,其余各組小鼠均仰臥固定于動物臺,充分暴露肺部,進行單次16 Gy全肺X線輻照,未照射部位用鉛塊屏蔽,照射距離為48 cm,劑量率為2 Gy/min,照射時間8 min;對照組麻醉后佯裝輻照。自造模前7 d,各給藥組ig相應藥物(20 mL/kg),對照組和模型組ig等體積0.9%氯化鈉溶液,1次/d,連續5周。
觀察小鼠毛發改變、精神狀態、活動度等,每周定時測量并記錄小鼠體質量。于造模后28 d取材時測量肺組織質量并計算小鼠肺指數。
肺指數=肺質量/體質量
于取材前1 d運用無約束全身體積描記儀對各組小鼠進行清醒狀態下肺功能檢測。將小鼠放入動物體積描記箱中,待其呼吸狀態平穩時記錄肺功能指標,包括吸氣時間(Ti)、呼氣時間(Te)、潮氣量(TV)、每分鐘通氣量(MV)、吸氣氣流高峰(PIF)、呼氣氣流高峰(PEF)。
分別于造模1 d前及肺功能檢測結束后,對小鼠進行麻醉后CT檢測。各組小鼠ip 3%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)麻醉,以俯臥位放置于小動物PET/CT床位,勾選全肺進行CT掃描。采用NMsoft-AIWS V1.7圖像處理軟件將掃描結果斷層重建后融合顯示,選用3D等值線限定CT值Min=?1000 HU、Max=0勾選全肺,軟件統計小鼠肺部平均CT值。
各組小鼠麻醉后,股動脈取血,脫頸椎處死,取左肺,以10%甲醛溶液固定,經脫水、包埋、切片后,進行蘇木素-伊紅(HE)染色。采用Szapiel法評價肺泡炎癥程度[18]:無肺泡炎癥,記0分;輕度肺泡炎,肺泡間隔略微增寬,其間有炎性細胞浸潤,病變面積小于全肺20%,記1分;中度肺泡炎,病變面積占全肺20%~50%,記2分;重度肺泡炎,病變面積占全肺50%以上,記3分。
各組小鼠全血常溫靜置2 h后,4 ℃、3000 r/min離心15 min,分離血清。按照ELISA試劑盒說明書檢測小鼠血清中TNF-α和IL-6水平。
取各組小鼠右肺組織,加入蛋白裂解液,低溫勻漿裂解,用高通量組織研磨器(70 Hz)充分研磨肺組織,4 ℃、12 000 r/min離心15 min,分離上清液。用BCA蛋白定量試劑盒檢測蛋白濃度,上清液加入蛋白上樣緩沖液,沸水浴10 min,蛋白樣品于?20 ℃保存備用。蛋白樣品經十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳,轉至PVDF膜,用5%脫脂牛奶封閉2 h后,以TBST洗滌3次,分別加入相應抗體,4 ℃孵育過夜;TBST洗滌3次,加入HRP標記的山羊抗兔IgG抗體,室溫孵育2 h,TBST洗滌后,均勻滴加ECL試劑,暗室曝光,用Image J 1.48V圖像處理軟件分析條帶灰度值。

3.1.1 小鼠生存狀況 如圖1所示,對照組小鼠在實驗過程中動作敏捷、精神良好、皮毛光澤。其余各組小鼠在輻照后均出現不同程度的動作減緩、精神萎靡。各給藥組小鼠在輻照后7 d左右動作、精神狀況逐漸恢復,模型組及吡非尼酮組小鼠恢復較慢。小鼠在輻照后21 d左右出現輻照部位毛發脫落。
3.1.2 小鼠體質量變化 如圖2所示,輻照后,除對照組小鼠體質量平緩上升外,其余各組小鼠體質量均在7 d內呈下降趨勢,7 d后小鼠體質量開始逐漸恢復并上升。其中,模型組及吡非尼酮組上升最慢,紅芪多糖高劑量組上升最快。7~21 d,與對照組比較,模型組小鼠體質量顯著降低(<0.01)。14 d時,與模型組比較,紅芪多糖中、高劑量組小鼠體質量顯著增加(<0.05、0.01)。21 d時,除吡非尼酮組外,其余各給藥組小鼠體質量均高于模型組(<0.01)。
如圖3所示,對照組小鼠肺組織無明顯病理學改變,結構清晰,輪廓完整。模型組小鼠肺組織破壞嚴重,可見支氣管上皮細胞壞死脫落,肺泡間隔明顯增寬,肺間質有大量炎性細胞浸潤,血管肌層增厚,周圍水腫。與模型組比較,各給藥組均能在一定程度減輕小鼠肺組織炎癥反應,其中紅芪多糖中、高劑量組及吡非尼酮組效果較為明顯。

圖1 輻照后21 d各組小鼠脫毛情況

與對照組比較:**P<0.01;與模型組比較:#P<0.05 ##P<0.01,下圖同

圖3 紅芪多糖對RILI小鼠肺組織病理變化的影響 (HE, ×200)
如表1所示,與對照組比較,模型組小鼠肺指數和肺泡炎評分顯著升高(<0.01);與模型組比較,紅芪多糖低、中、高劑量組及吡非尼酮組小鼠肺指數顯著降低(<0.01),吡非尼酮組和紅芪多糖中、高劑量組小鼠肺泡炎評分顯著降低(<0.05、0.01)。

表1 各組小鼠肺指數和肺泡炎評分(, n = 8)
與對照組比較,P<0.01;與模型組比較,P<0.05P<0.01,下表同
P< 0.01control group;P< 0.05P< 0.01model group, same as below tables
于輻照后27 d對小鼠進行清醒狀態下肺功能檢測,如表2所示,與對照組比較,模型組小鼠Ti、TE顯著升高(<0.01),PIF、PEF、TV及MV顯著降低(<0.01)。與模型組比較,紅芪多糖低、中、高劑量組及吡非尼酮組小鼠Ti、TE均顯著降低(<0.05、0.01),MV顯著升高(<0.01);紅芪多糖中、高劑量組及吡非尼酮組TV及PEF顯著升高(<0.05、0.01)。
如表2所示,輻照前各組之間小鼠肺部CT值無明顯差異。輻照后27 d,與對照組比較,模型組小鼠肺部CT值升高(<0.01);與模型組比較,紅芪多糖高劑量組及吡非尼酮組小鼠肺部CT值顯著降低(<0.01)。

表2 各組小鼠肺功能指標及CT值(, n = 8)
如圖4所示,與對照組比較,輻照28 d后模型組小鼠血清中TNF-α和IL-6水平均顯著升高(<0.01);與模型組比較,紅芪多糖中、高劑量組及吡非尼酮組小鼠血清中TNF-α和IL-6水平均顯著降低(<0.05、0.01)。
如圖5所示,與對照組比較,輻照28 d后模型組小鼠肺組織中TNF-α、mTOR、VEGF及HIF-1α蛋白表達水平均顯著升高(<0.01);與模型組比較,紅芪多糖中、高劑量組及吡非尼酮組肺組織中TNF-α、mTOR、VEGF及HIF-1α蛋白表達均水平顯著降低(<0.05、0.01)。

圖4 紅芪多糖對RILI小鼠血清中TNF-α及IL-6水平的影響(, n = 8)

圖5 紅芪多糖對RILI小鼠肺組織中mTOR、HIF-1α、VEGF和TNF-α蛋白表達的影響(, n = 8)
RILI從臨床上主要分為炎癥期和纖維化期,炎癥期常發生于1~3個月,纖維化期常發生于6~24個月,而從分子水平觀察,RILI則是一個連續進展的過程。肺部輻照產生大量的活性氧和活性氮,氧化損傷DNA、脂質和蛋白質,從而導致肺泡上皮細胞和血管內皮細胞的損傷或凋亡。隨后,許多炎性細胞被募集到損傷部位,并分泌大量細胞因子,進而產生一系列細胞因子級聯反應,介導炎癥反應及后期的纖維化[19]。由于肺纖維化的不可逆性及難治性,在肺炎時期采取積極的干預措施對防治RILI具有重要意義。
組織病理學、肺功能及CT影像學檢測在診斷RILI中發揮重要作用,可有效評價RILI程度及發展階段[20]。本研究根據文獻調研及前期預實驗結果綜合分析,最終采用單次16 Gy全肺X線輻照建立RILI模型,于輻照后28 d取材。肺組織HE染色結果顯示,模型組小鼠肺組織結構破壞嚴重,炎性細胞浸潤明顯;肺功能及CT檢測結果顯示,模型組小鼠肺功能明顯受損,肺部CT值顯著升高;而給予紅芪多糖后可減少小鼠肺組織炎癥細胞浸潤,改善肺功能各項指標,降低肺部CT值。在肺功能檢測結果中,紅芪多糖組小鼠PIF雖較模型組有所提高,但差異不具統計學意義,可能是由于小鼠并沒有自主用力吸氣意識導致結果并不完全準確。RILI前期炎癥CT影像學表現在動物模型中并不明顯,可表現為均勻的斑片狀、小結節狀磨玻璃影或實變影等,在后期纖維化時可出現條狀、帶狀纖維條索影等[21]。由于本研究只進行到輻照后28 d,小鼠尚未出現明顯的肺纖維化,故通過比較各組間輻照前后CT值來統計分析CT結果。肺部CT值是X線輻照衰減在CT圖像上的量化指標,能客觀地評價肺組織密度,反映肺組織損傷程度,可應用于輔助診斷RILI[22]。以上結果表明RILI小鼠模型成功建立且紅芪多糖對RILI具有一定保護作用。
在肺部輻照早期,TNF-α、IL-6等細胞因子的過度表達對RILI的發生發展起到了重要作用。TNF-α是RILI炎癥階段的啟動因子,通過誘導黏附分子的表達,招募炎性細胞到組織損傷部位,啟動炎性細胞產生氧化物,從而發揮促炎作用[23]。IL-6是下丘腦-垂體-腎上腺軸的內源性調節因子,在炎癥過程中的免疫-神經內分泌調節中發揮重要作用[24]。臨床研究亦顯示,循環IL-6早期變化可作為預測放射性肺炎的指標[25]。因此,檢測小鼠血清中TNF-α和IL-6水平可在一定程度反映RILI前期肺炎損傷情況,且在初始階段對TNF-α和IL-6進行藥理調控可能會阻止RILI的進展。本研究發現模型組小鼠輻照后血清中TNF-α及IL-6水平顯著升高,而紅芪多糖可下調TNF-α及IL-6水平,提示紅芪多糖減輕RILI前期炎癥損傷可能與抑制TNF-α及IL-6的釋放有關。
Fleckenstein等[26]研究發現,RILI炎癥期、纖維化期與組織缺氧有關。肺部輻照后幾周內就會發生血管損傷,如內皮細胞腫脹導致毛細血管狹窄和閉塞、較大血管內纖維蛋白栓的形成及內皮細胞增生等,從而導致組織缺氧[27]。而在缺氧條件下,HIF-1α激活VEGF過表達,從而促進血管內皮細胞增殖,誘導血管生成,增加血管通透性,導致肺高滲性水腫和毛細血管內皮細胞損傷,引起肺部炎癥[28-29]。mTOR是HIF-1α的上游基因,mTOR激活可以使HIF-1α入核,進而調控下游的VEGF表達,加重炎癥損傷[30]。本研究結果顯示,輻照后小鼠肺組織mTOR蛋白表達顯著增加,并伴隨著HIF-1α、VEGF及TNF-α上調;而紅芪多糖可以降低小鼠肺組織中mTOR、HIF-1α、VEGF及TNF-α蛋白表達,表明紅芪多糖改善RILI的作用可能與抑制mTOR/HIF-1α/ VEGF信號通路有關。
綜上所述,紅芪多糖有明顯改善RILI炎癥的作用,其機制可能與下調mTOR/HIF-1α/VEGF信號通路從而抑制TNF-α和IL-6等炎癥因子的釋放有關。吡非尼酮改善RILI前期炎癥的總體效果優于紅芪多糖,但從體質量變化趨勢分析,吡非尼酮組小鼠輻照后體質量下降明顯且恢復較慢,考慮為吡非尼酮誘發小鼠出現胃腸道反應甚至肝損傷所致。而紅芪多糖中、高劑量組對前期肺炎也有較好的治療作用,且輻照后體質量均快速回升,并未出現不良反應。由此可以考慮為紅芪多糖的毒副作用低于吡非尼酮,需要進一步深入研究。本研究只進行到輻照后28 d,病理上處于放射性肺炎階段,關于紅芪多糖對RILI后期肺纖維化階段的作用效果及機制有待后續探索研究。
利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突
[1] Madani I, de Ruyck K, Goeminne H,. Predicting risk of radiation-induced lung injury [J]., 2007, 2(9): 864-874.
[2] Hanania A N, Mainwaring W, Ghebre Y T,. Radiation-induced lung injury: Assessment and management [J]., 2019, 156(1): 150-162.
[3] Xia C C, Shi W Y, Zhang Y Y,. Prevention and treatment of radiation-induced lung injury [J]., 2020, 12(23): 2161-2173.
[4] Raghu G, Remy-Jardin M, Richeldi L,. Idiopathic pulmonary fibrosis (an update) and progressive pulmonary fibrosis in adults: An official ATS/ERS/JRS/ALAT clinical practice guideline [J]., 2022, 205(9): e18-e47.
[5] Lopez-de la Mora D A, Sanchez-Roque C, Montoya-Buelna M,. Role and new insights of pirfenidone in fibrotic diseases [J]., 2015, 12(11): 840-847.
[6] 胡朝陽, 張小紅, 常瑞, 等. 漢防己甲素片聯合吡非尼酮治療肺間質纖維化的臨床研究[J]. 現代藥物與臨床, 2020, 35(4): 739-743.
[7] King T E Jr, Jr B, Castro-Bernardini S,. A phase 3 trial of pirfenidone in patients with idiopathic pulmonary fibrosis [J]., 2014, 370(22): 2083-2092.
[8] 張彥偉, 張志強, 吳麗賢, 等. 雷公藤內酯醇減少放射性肺纖維化中肌成纖維細胞活化與抑制TGF-β1/ERK/Smad3通路相關 [J]. 中國藥理學通報, 2017, 33(5): 630-636.
[9] 劉煒, 駱新, 沈靜. 補肺湯通過TGF-β/Smad3信號通路抑制小鼠肺纖維化的研究 [J]. 醫藥導報, 2020, 39(6): 747-752.
[10] 張, 周尚儒, 燕玉奎, 等. 紅芪雜多糖及其透明質酸水凝膠對大鼠骨關節炎的治療作用 [J]. 免疫學雜志, 2019, 35(1): 65-70.
[11] Zhao L G, Chen T Q, Feng D M,. Structural characterization and antioxidant activity of a heteropolysaccharide isolated from[J]., 2014, 16(6): 677-684.
[12] 楊杰, 衛東鋒, 李曉東, 等. 紅芪多糖對腦微血管內皮細胞氧化損傷保護作用的差異蛋白質研究 [J]. 中藥藥理與臨床, 2016, 32(2): 113-118.
[13] 顏春魯, 李欽, 姚貞宇, 等. 紅芪多糖對免疫抑制大鼠免疫功能與細胞因子的影響 [J]. 中國臨床藥理學雜志, 2017, 33(13): 1233-1236.
[14] 趙良功, 方瑤瑤, 劉小花, 等. 紅芪多糖對骨髓間充質干細胞和成骨細胞的影響[J]. 中草藥, 2021, 52(2): 432-436.
[15] 耿廣琴, 謝曉蓉, 王雅莉, 等. 紅芪總多糖對急性肺損傷小鼠細胞因子及抗氧化功能的影響 [J]. 中國臨床藥理學雜志, 2017, 33(15): 1443-1446.
[16] 蘇韞, 張毅, 李娟, 等. 紅芪有效部位對肺間質纖維化模型大鼠肺組織膠原面積、透明質酸及層黏連蛋白的影響 [J]. 中國中醫藥信息雜志, 2016, 23(4): 72-76.
[17] 王藝, 張毅, 李娟, 等. 紅芪多糖、紅芪黃酮和紅芪皂苷抗博來霉素致大鼠肺間質纖維化的作用 [J]. 中成藥, 2022, 44(2): 573-578.
[18] Szapiel S V, Elson N A, Fulmer J D,. Bleomycin-induced interstitial pulmonary disease in the nude, athymic mouse [J]., 1979, 120(4): 893-899.
[19] Huang Y J, Zhang W Q, Yu F R,. The cellular and molecular mechanism of radiation-induced lung injury [J]., 2017, 23: 3446-3450.
[20] 王綠化, 傅小龍, 陳明, 等. 放射性肺損傷的診斷及治療 [J]. 中華放射腫瘤學雜志, 2015, 24(1): 4-9.
[21] 張安妮, 孫晶晶, 胡鈱琪. 放射性肺損傷影像學表現的研究進展 [J]. 腫瘤學雜志, 2021, 27(3): 236-240.
[22] Tao Q S, Zhu T, Ge X Q,. The application value of spiral CT lung densitometry software in the diagnosis of radiation-induced lung injury [J]., 2021, 2021: 9305508.
[23] Rübe C E, Wilfert F, Uthe D,. Modulation of radiation-induced tumour necrosis factor α (TNF-α) expression in the lung tissue by pentoxifylline [J]., 2002, 64(2): 177-187.
[24] Dai C D, Imaki T, Suda T,. Involvement of corticotropin-releasing hormone- and interleukin (IL)-6-dependent proopiomelanocortin induction in the anterior pituitary during hypothalamic-pituitary-adrenal axis activation by IL-1alpha [J]., 2005, 146(12): 5496-5502.
[25] Arpin D, Perol D, Blay J Y,. Early variations of circulating interleukin-6 and interleukin-10 levels during thoracic radiotherapy are predictive for radiation pneumonitis [J]., 2005, 23(34): 8748-8756.
[26] Fleckenstein K, Zgonjanin L, Chen L G,. Temporal onset of hypoxia and oxidative stress after pulmonary irradiation [J]., 2007, 68(1): 196-204.
[27] Yarnold J, Brotons M C V. Pathogenetic mechanisms in radiation fibrosis [J]., 2010, 97(1): 149-161.
[28] Zhang X J, Li J J, Li C F,. HSPA12B attenuates acute lung injury during endotoxemia in mice [J]., 2015, 29(2): 599-606.
[29] Lin F, Pan L H, Ruan L,. Differential expression of HIF-1α, AQP-1, and VEGF under acute hypoxic conditions in the non-ventilated lung of a one-lung ventilation rat model [J]., 2015, 124: 50-55.
[30] Hu Y, Liu J, Wu Y F,. mTOR and autophagy in regulation of acute lung injury: A review and perspective [J]., 2014, 16(9): 727-734.
Mechanism of hedysarum polysaccharides on preventing and treating radiation-induced lung injury based on mTOR/HIF-1α/VEGF signaling pathway
WANG Qiang1, WANG Yi1, ZHANG Li1, SHANG Yun1, LI Liang-liang1, DU Xian-qin1, LI Shuang1, LIN Xing-yao1, 2
1. Gansu University of Chinese Medicine, Lanzhou 730000, China 2. Key Laboratory of Dunhuang Medicine, Ministry of Education, Lanzhou 730000, China
To investigate the preventive effect and mechanism of hedysarum polysaccharides on radiation-induced lung injury (RILI).Female C57BL/6J mice were randomly divided into control group, model group,decoction (5 g/kg) group, hedysarum polysaccharides low-, medium-, high-dose (15, 30, 60 mg/kg) groups and pirfenidone (200 mg/kg) group, with eight mice in each group. Control group was feigned to be irradiated, other groups were accepted a single dose of 16 Gy X-ray irradiation to establish RILI model. Before 7 d of modeling, each administration group was ig corresponding drugs, once a day for five weeks. All mice were tested for pulmonary function at 1 d before sampling; CT imaging was performed before modeling and after pulmonary function test; Hematoxylin-eosin (HE) staining was used to observe the pathological changes in lung tissue of mice; ELISA was used to detect levels of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6) in serum of mice; Western blotting was used to detect mammalian target of rapamycin (mTOR), hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α), vascular endothelial growth factor (VEGF) and TNF-α protein expressions in lung tissue of mice.Compared with control group, model group showed significant alveolar inflammation, impaired pulmonary function, and lung CT value was increased (< 0.01), TNF-α and IL-6 levels in serum were increased (< 0.01), mTOR, HIF-1α, VEGF and TNF-α protein expressions in lung tissue were up-regulated (< 0.01). Compared with model group, hedysarum polysaccharides group reduced alveolar inflammation, improved pulmonary function, reduced lung CT value (< 0.01), inhibited levels of TNF-α and IL-6 in serum (< 0.05, 0.01), and down-regulated mTOR, HIF-1α, VEGF and TNF-α protein expressions in lung tissues (< 0.05, 0.01).Hedysarum polysaccharides can effectively alleviate the inflammatory injury in early stage of RILI in mice, and its mechanism may be related to the inhibition of mTOR/HIF-1α/VEGF signaling pathway.
hedysarum polysaccharides; radiation-induced lung injury; lung function; inflammation; mammalian target of rapamycin/hypoxia-inducible factor-1α/vascular endothelial growth factor signaling pathway
R285.5
A
0253 - 2670(2022)21 - 6771 - 08
10.7501/j.issn.0253-2670.2022.21.014
2022-07-16
甘肅省人才發展專項資金(40160401);甘肅省中醫藥研究中心專項開放課題(zyzx-2020-zx19)
王 強,碩士研究生,研究方向為中西醫結合防治腫瘤。E-mail: 1033618469@qq.com
藺興遙,碩士生導師,教授,從事中醫藥防治重大疾病基礎與應用基礎研究。E-mail: 878104134@qq.com
[責任編輯 李亞楠]