多功能诱咳引喘仪防治哮喘大鼠气道炎症反应的作用
时间:2019-09-03 阅读:1828
摘要:目的探讨大豆肽(soybean peptide, SP)通过下调Notch 1信号通路防治哮喘大鼠气道炎症反应的作用机制。方 法将60只SD雄性大鼠随机分为正常对照组、哮喘模型组、地塞米松(DexamethaSone,Dex)0.5mg/kg组及大豆肽 600、300 及 150 mg/kg 剂量组。采用卵清蛋白(Ovalbumin, OVA) + 氨氣化f吕(Aluminum hydroxide, Al (OH) 3)法复制大 鼠哮喘动物模型,同时给予相应剂量的大豆肽进行干预,每天给药1次,连续7 d。末次给药24 h后收集大鼠肺泡灌洗 ye(broncho - alveolar lavge fluid, BALF),进行白细胞分类计数;取大鼠右下叶肺组织常规HE染色,观察肺组织病理学 改变及气道重塑变化;采用逆转录PCR和Western - blot法检测大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、Hes 1及NF - kB mRNA 和蛋白表达水平。结果与哮喘模型组比较,大豆肽600 mg/kg剂量组大鼠BALF中的中性粒细胞、淋巴细胞及嗜酸 性粒细胞计数显著降低(P <0.01);大鼠肺组织病理损伤较模型组明显改善,炎性细胞浸润明显减少;大鼠肺组织 Notch 1、agged 1、Hes 1及NF - kB mRNA和蛋白表达水平明显下调(P <0. 05,P <0. 01)。结论大豆肽对哮喘大鼠 炎症反应具有防治作用,其机制与下调Notch 1/Jagged 1/Hes 1/NF-kB信号通路有关。
关键词:大豆肽;哮喘;Notch 1;炎症
支气管哮喘(bronchial asthma, BA)简称“哮喘” 是一种常见的呼吸系统炎症性病症,往往伴有巨噬细
作者简介:张玲(1981 -),女,本科,讲师,研究方向:呼吸系统疾病防治 通讯作者:徐松涛,E - mail:375874072@ qq. com 胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞、淋巴细胞及中性粒细胞 等炎性细胞浸润和气道上皮细胞损伤,出现气道平滑 肌痉挛,表现为喘息、呼吸困难、气急、剧烈咳嗽等哮 喘症状1。Notch 1信号通路是调控细胞分化、迁移、 凋亡、增殖、炎症及肿瘤发生等生理病理过程的重要 信号分子12。研究报道,Notch 1信号通路激活后可 诱导气道成纤维细胞分化和增殖,促使气管重塑,引
发免疫系统紊乱,诱导炎症反应,从而引发和促进支 气管哮喘的发生发展。大豆肽(soybean peptide, SP)是大豆经过酶解或微生物发酵分离提取得到的多 肽混合物,具有免疫调节、抗氧化、缓解疲劳等作 用。本研究观察了大豆肽对哮喘大鼠的防治作 用,并以Notch 1信号通路为研究对象探讨其抗炎平 喘分子机制。
1材料与方法
1.1实验动物SD大鼠(SPF级),雄性,w龄,体 重180 ~200 g,湖南斯莱克景达实验动物有限公司, 许可证号:SCXK (湘)2011 -0003。将大鼠适应性饲 养5d,每笼4 ~5只,3 ~4d更换1次垫料,调整室 内温度为 22 ±2°C,湿度为 45% ~ 65%, 12 h/12 h 光照周期,常规饮食水。
1.2主要试剂大豆肽,河南省南街村(集团)有限 公司;地塞米松碟酸钠注射液(Dexamethasone, Dex ) 国药准字H41020055,郑州卓峰制药有限公司;卵清 蛋白(Ovalbumin, OVA),美国 Sigma 公司;兔抗 Notch 1、Jagged 1、Hes 1、NF - kB 及卩-actin 抗体,羊抗兔 辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase, HRP)标记二 抗、增强型RIPA蛋白裂解液、彩色预染蛋白Marker (10 ~180 KDa)、PVDF 膜及 SDS - PAGE 凝胶制备试 剂盒等均购自武汉博士德生物工程有限公司;Trizol 总 RNA 抽提试剂、Easy - Load™ PCR Master Mix (Blue, x)、BeyoRT™ II cDNA第yi链合成试剂盒等 由上海碧云天生物技术有限公司南通分公司提供; PCR实验所需引物由南京金斯瑞生物科技有限公司 设计合成。
1.3实验动物分组及处理将SD雄性大鼠随机分为6组,每组10只,分别为:正常对照组、哮喘模型 组、地塞米松及大豆肽高、中、低剂量组。正常对照组 于实验第1 d和第7 d腹腔注射生理盐水0. 2 ml,其它 各组于实验第1 d和第7 d腹腔注射致敏ye(OVA 5 mg +氯氧化铝200 mg +生理盐水1 ml充分混悬)0. 2 ml。第8 d,将大鼠置于诱咳引喘仪(XR - YLS -8A 多功能诱咳引喘仪,上海欣软信息科技有限公司)中, 正常对照组大鼠用生理盐水进行雾化激发,其它组用 1% OVA生理盐水溶液进行雾化,1次/d,每次30 min。从雾化第2 d开始,于每次激发前正常对照组和 哮喘模型组灌胃生理盐水,地塞米松组大鼠腹腔注射 地塞米松0. 5 mg/kg,大豆肽组大鼠分别灌胃大豆肽 600、00及150 mg/kg,连续激发和给药7 d。末次激 发24 h后,将大鼠麻醉,快速取下肺组织,收集肺泡灌 洗液,进行白细胞分类计数,然后将肺组织用生理盐 水冲洗干净,取右下叶肺组织用于组织学检测,剩余 组织冻存于-80C超低温冰箱中备用。
1.4大鼠肺组织形态学观察取大鼠右下叶肺组 织,置于4%多聚甲醛溶液中固定48 h,经系列浓度乙 醇脱水后进行石蜡包埋、切片及HE染色,显微镜下 观察肺组织病理学改变。
1.5 RT - PCR法检测大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、 Hes 1及NF - kB mRNA表达水平取大鼠左上叶肺 组织约50 ~60 mg,置入盛有液氮的研钵中充分研磨 至粉末状,加入1. 5 ml Trizol充分混匀裂解消化,12 000 rpm 4C离心20 min,吸取上清,根据试剂盒说明 书操作步骤进行RNA抽提和逆转录反应。将逆转录 得到的cDNA进行PCR扩增实验,各待测基因引物序 列见表1。
1.6 Western blot 法检测大鼠肺组织 Notch 1、Jagged 1、Hes1及NF - kB蛋白表达水平取大鼠左下叶肺 组织约80〜100 mg,剪碎置于离心管中,加1.5 ml RIPA裂解液于冰上充分匀浆,然后再裂解约30min, 4C 12 000rpm离心15min,取上清移入1.5mlEP管 中,进行蛋白定量,并调整浓度一致。将上清样品与 蛋白上样缓冲液等体积混匀后煮沸5min,以25 ^l/
孔上样,进行SDS-PAGE电泳,转印至PVDF膜,依 次进行封闭、一抗、二抗孵育、显色及拍照等步骤,以 p - actin 为内参,分析待测蛋白相对表达值。
1.7统计学处理用SPSS18.0统计软件进行数据 处理,数据以Mean 盨D表示,多组间的两两比较采 用单因素方差分析( one - way ANOVA)和 LSD - t 检 验,检验水准为a =0.05。
2 # 中性粒细胞、淋巴细胞及嗜酸性粒细胞数明显增多
(P<0.001);与哮喘模型组比较,大豆肽600、300 2.1大豆肽对哮喘大鼠BALF中白细胞分类计数的 mg/kg组大鼠BALF中中性粒细胞、淋巴细胞及嗜酸 影响与正常对照组比较,哮喘模型组大鼠BALF中 性粒细胞数显著降低(P <0.001)。结果见表2。
组别 | 浓度(mg/kg) | 中性粒细胞(107/L) | 淋巴细胞(107/L) | 嗜酸性粒细胞(107/L) |
正常对照 | - | 8.04±1.36 | 19.53?.64 | 3.53?.45 |
哮喘模型 | - | 20.96 ?.53b | 45.24 ?.47b | 12.09?.69b |
地塞米松 | 0. 5 | 9.71?.17d | 23.72?.55d | 4.43?.16ad |
大豆肽高剂量 | 600 | 11.61?.07c | 30.88 ?.89ac | 5.61?.40bd |
大豆肽中剂量 | 300 | 14.11?.47ac | 35.98 ?.08bc | 7.49?.63bc |
大豆肽低剂量 | 150 | 18.46?.59b | 43.62?.41b | 10.49?.80b |
F值 |
| 23.267 | 23.032 | 49.249 |
P值 |
| <0.001 | <0.001 | <0.001 |
表2大豆肽对哮喘大鼠BALF中白细胞分类计数的影响(x 眘,= 10)
注:与正常对照组比较,P <0.05, bP <0.01;与哮喘模型组比较,P <0.05, dP <0.01
2.2大豆肽对哮喘大鼠肺组织病理学变化的影响 增厚,管腔变窄,部分有胶原沉积;大豆肽600、00
正常对照组大鼠肺组织结构完整,肺泡无萎缩塌陷, mg/kg组大鼠肺组织病理损伤较模型组明显改善,炎
气道内壁未见增厚,偶见炎性细胞浸润;哮喘模型组 性细胞浸润减少,肺泡结构较为完整,但仍不能恢复
&:正常对照组沁:哮喘模型组;〇:地塞米松组;3:大豆肽600瓜呂八呂;6:大豆肽300瓜呂八呂;£:大豆肽150瓜呂八呂大鼠肺组织可见多量、散在的炎性细胞浸润,气道壁 至正常。
图1大豆肽对哮喘大鼠肺组织病理形态的影响(X200)
2.3大豆肽对哮喘大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、 Hes 1及NF - kB mRNA表达水平的影响与正常对 照组比较,哮喘模型组大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、 Hes 1及NF - kB mRNA表达水平明显上调(P < 0.001);与哮喘模型组比较,大豆肽600 mg/kg组大
鼠肺组织 Notch 1、agged 1、Hes 1 及 NF - kB mRNA 表达水平显者下调(P <0. 001)。结果见图2、表3。 2.4大豆肽对哮喘大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、 Hes 1及NF - kB蛋白表达水平的影响与正常对照 组比较,哮喘模型组大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、
Hes 1及NF - kB蛋白表达水平明显上调(P < 鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、Hes 1及NF - kB蛋白表
表3大豆肽对哮喘大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、Hes 1及NF - kB mRNA表达水平的影响(x 土 s, n = 10)0.001);与哮喘模型组比较,大豆肽600 mg/kg组大 达水平显著下调(P <0.001)。结果见图3、表4。
组别 | 浓度(mg/kg) | Notch 1/ p - actin | Jagged 1/ p - actin | Hes 1/ p - actin | NF - kB / p - actin |
正常对照 | - | 0.167?.029 | 0.249 ?.035 | 0.210?.039 | 0.116?.020 |
哮喘模型 | - | 0.458 ?.037b | 0.669 ?.050b | 0.435 ?.060b | 0.805 ?.037b |
大豆肽高剂量 | 600 | 0.317?.042ac | 0.313?.039d | 0.291?.018ac | 0.564 ?.044bd |
F值 |
| 47. 721 | 88.186 | 21.273 | 293.292 |
P值 |
| <0.001 | <0.001 | 0. 002 | <0.001 |
注:与正常对照组比较,P <0.05, bP <0.01;与哮喘模型组比较,P <0.05, dP <0.01
表4大豆肽对哮喘大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、Hes 1及NF- kB蛋白表达水平的影响(x 土 s, n = 10)
组别 | 浓度(mg/kg) | Notch 1 /p - actin | Jagged 1 /p - actin | Hes 1 /p - actin | NF - kB / p - actin |
正常对照 | - | 0.189 ?.040 | 0. 365 ?0. 043 | 0. 264 ?0. 027 | 0.258 ?.056 |
哮喘模型 | - | 0. 775 ?0. 042b | 0.869 ?.047b | 0.684 ?.046b | 0. 908 ?0. 042b |
大豆肽高剂量 | 600 | 0.552?.032bd | 0.601?.030bd | 0.551?.050bc | 0.736 ?.058bc |
F值 |
| 178. 316 | 115.681 | 78. 753 | 123. 500 |
P值 |
| 0. 000 | 0. 000 | 0. 000 | 0. 000 |
注:与正常对照组比较,P <0.05, bP <0.01;与哮喘模型组比较,P <0.05, dP <0.01
3讨论
支气管哮喘是多种炎性细胞浸润或炎症介质参 与的以气道高反应性及重塑为特点,伴有气管痉挛、 呼吸困难、咳嗽及喘息等症状的呼吸系统炎症性疾 病&]。在本研究中,与正常对照组比较,哮喘模型组 大鼠BALF中中性粒细胞、淋巴细胞及嗜酸性粒细胞 计数明显增多,且HE病理切片观察到气管壁增厚, 管腔变窄,可见多量散在炎性细胞浸润,以上结果与 哮喘的炎症变化及病理学改变相一致,表明OVA致 哮喘大鼠模型成功建立。同时,与哮喘模型组比较,大豆肽600、00 mg/kg可减少哮喘大鼠BALF中中性 粒细胞、淋巴细胞及嗜酸性粒细胞数,且肺组织病理 学损伤得到明显改善,提示大豆肽可减轻哮喘大鼠气 道炎症,改善肺组织病理性损伤,对哮喘有一定的防 治作用,但大豆肽防治哮喘的具体机制尚不明确。研 究表明,炎症是导致哮喘患者或哮喘动物模型气道增 殖、气管重塑及肺组织损伤等病理变化的重要因素, 控制炎症反应是缓解哮喘症状的重要措施8 ,为此本 研究以 Notch 1/Jagged 1/Hes 1/NF - kB 这_炎症信 号通路为研究靶点,探讨大豆肽抗炎平喘分子机制。
哮喘的发生发展与炎症细胞释放炎性介质(如
IL-lp、IL-6及TNF-a等)激活Notch 1信号通路 密切相关9 — 10]。Notch 1信号通路由其相应的配体 (Jagged 1)、受体(Notch 1)及上下游信号效应分子 (Hes 1、NF - kB)等组成,其调节异常可介导哮喘炎 症的发生,参与气道增殖、气管重塑等病理过程[11]。 在炎症刺激作用下,Jagged 1与Notch 1相互结合, Notch 1 路即被激活,高表达 Notch
(notch intracellular domain, NICD)被释放,其下游 Hes 1等关键靶基因被启动,从而上调气道上皮胶原蛋白 的表达,诱发气道上皮下增殖和纤维化,引起哮喘气 道重塑等病理性损伤[12-13]。NF - kB是Notch 1信号 通路调控巨噬细胞介导的炎症反应主要靶分子之一, Notch 1通路活化后,激活I - kB激酶(I - kB kinase, IKK), IKK作用于I - kB使其发生磷酸化,使得NF - kB/ I - kB二聚体复合物解离,NF - kB发生磷酸化 并通过核膜转移进入核内,与DNA特异性结合位点 相互作用,快速启动IL - 6、IL - 5及TNF - a等靶基 因的转录,生成相应的炎症因子,促使炎症反应的发 生[14]。同时,生成的炎症因子又是Notch 1和NF - kB 的活化剂,进一步激活 Notch 1/Jagged 1/Hes 1/NF -kB信号通路,如此周而复始使炎症反应持续放大 和扩散,使哮喘症状不断加重,诱发气道内皮细胞增 殖和气管重塑等病理性损伤[15]。本研究发现,大豆 肽600 mg/kg可使哮喘大鼠肺组织Notch 1、Jagged 1、 Hes 1及NF - kB mRNA和蛋白表达水平明显下降, 提示其抗炎平喘机制与下调Notch 1/Jagged 1/Hes 1/ NF-kB信号通路有关。