摘要:目的探究灵芝多糖对盲肠结扎穿孔导致的脓*症急性肺损伤大鼠肺功能及肺组织炎症的影响。方法SD大鼠随机分成对照组、模型组及灵芝多糖低、中、高剂量(50、、mg/kg)组和乌司他丁组,除对照组外,其余各组大鼠均采用盲肠结扎穿孔法制备脓*症模型。给予灵芝多糖和乌司他丁进行干预,采用全自动血气分析仪检测大鼠O2分压[p(O2)]和CO2分压[p(CO2)];取大鼠右肺中叶计算肺组织湿/干质量;采用ELISA法检测大鼠肺泡灌洗液中白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、IL-1β、肿瘤坏死因子-α(tumornecrosisfactor-α,TNF-α)和核因子-κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)水平;采用苏木素-伊红(HE)染色法检测大鼠肺组织病理变化;采用Westernblotting法检测大鼠肺脏组织中Toll样受体4(tolllikereceptor4,TLR4)、p65、磷酸化p65(p-p65)蛋白表达水平。结果与对照组比较,模型组大鼠肺组织结构破坏,肺泡间隔明显增厚,有大量炎性细胞浸润,肺组织炎症评分显著升高(P<0.05);肺组织湿质量/干质量显著升高(P<0.05);p(CO2)显著升高(P<0.05),p(O2)显著降低(P<0.05);肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平均显著升高(P<0.05);肺组织TLR4和p-p65/p65蛋白表达水平显著升高(P<0.05)。与模型组比较,灵芝多糖组大鼠肺组织损伤减轻,肺泡完整性较好,炎症细胞浸润减少,肺组织炎症评分显著降低(P<0.05);肺组织湿质量/干质量显著降低(P<0.05);p(CO2)显著降低(P<0.05),p(O2)显著升高(P<0.05);肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平均显著降低(P<0.05);肺组织TLR4和p-p65/p65蛋白表达水平显著降低(P<0.05),呈剂量相关性。结论灵芝多糖能够通过抑制TLR4/NF-κB信号通路,从而减轻脓*症大鼠炎症反应并保护肺功能。
脓*症是感染引起的全身性炎症反应综合征,患者严重时会出现器官功能障碍[1]。肺脏是脓*症患者最易受到损伤的器官之一。脓*症可以引起急性肺损伤(acutelunginjury,ALI),肺组织中大量炎性细胞浸润,免疫炎症反应失衡[2-4]。Toll样受体4(tolllikereceptors4,TLR4)为Toll样受体亚型之一,可通过促进其下游靶点核因子-κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)磷酸化活化,介导炎症反应。研究发现,抑制TLR4/NF-κB信号通路可减轻炎症反应,改善脓*症肺损伤[5]。灵芝多糖是灵芝的主要活性成分之一,具有免疫调节、抗氧化、抗病*、抗炎等作用[6-7]。灵芝多糖可通过抑制ApoE?/?动脉粥样硬化小鼠TLR4/NF-κB信号通路,发挥调血脂作用[8]。本研究采用盲肠结扎穿孔法制备大鼠脓*症模型,观察灵芝多糖对脓*症大鼠肺功能的影响,并探讨其对TLR4/NF-κB信号通路的影响,以期为其治疗脓*症提供依据。
1材料
1.1动物
SPF级SD大鼠60只,雌雄各半,6周龄,体质量~g,购自浙江中医药大学,许可证号SYXK(浙)-。动物于郑州大医院动物房适应性饲养1周,通风良好、温度25℃、相对湿度50%。动物实验经郑州医院动物伦理委员会批准(批准号ZZCH-LL-2072402)。
1.2药品与试剂
乌司他丁注射液(5×U/mL)购自广东天普生化医药股份有限公司;灵芝多糖对照品(质量分数≥90%,批号)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)试剂盒(批号)、IL-1β试剂盒(批号)、肿瘤坏死因子-α(tumornecrosisfactor-α,TNF-α)试剂盒、NF-κB试剂盒购自北京索莱宝生物技术有限公司;TLR4抗体、p65抗体、p-p65抗体、β-actin抗体、羊抗兔IgG抗体购自美国Abcam公司;苏木素-伊红(HE)染色试剂盒、BCA蛋白定量试剂盒购自上海碧云天生物技术有限公司。
1.3仪器
GEM型全自动血气分析仪(美国沃芬有限公司);GL/i-1SCN型电子天平(德国赛多利斯公司);MK3Multiskan型酶标仪(美国ThermoFisherScientific公司);DYCZ-25D型蛋白电泳仪(北京六一仪器厂);光学显微镜(日本Nikon公司);无创肺功能仪(法国EMKA公司)。
2方法
2.1脓*症模型的制备
随机选取12只SD大鼠作为对照组,其余大鼠采用盲肠结扎穿孔法[9]制备脓*症模型。大鼠ip1.0%戊巴比妥钠(20mg/kg)麻醉,仰卧位固定,腹部消*脱毛,沿正中腹白线切开皮肤,打开腹腔,找出盲肠,结扎盲肠末端和回盲瓣中间部位,使用18号针头在盲肠结扎处做2处穿刺,轻轻挤压盲肠,挤出部分肠内容物至腹腔,盲肠放入腹腔,逐层缝合,关闭腹腔。术后,大鼠sc生理盐水(30mL/kg)进行液体复苏。对照组大鼠仅打开腹腔,游离盲肠,不结扎穿孔。脓*症大鼠模型制备成功后,检测大鼠肺功能相关指标如潮气量(tidalvolume,VT)、呼气峰流量(peakexpiratoryflow,PET),保证脓*症大鼠模型造成了大鼠肺功能损伤。
2.2分组与给药
按照文献方法[10-11],将脓*症模型大鼠随机分为模型组及灵芝多糖低、中、高剂量(50、、mg/kg)组和乌司他丁组,每组12只。灵芝多糖溶于生理盐水配制成质量浓度为0.5、1.0、2.0g/mL的溶液。灵芝多糖组大鼠ig相应药物,乌司他丁组大鼠ip药物(3mL/kg),对照组和模型组大鼠ig等体积生理盐水,1次/d,连续14d。
2.3灵芝多糖对脓*症大鼠肺组织湿质量/干质量的影响
大鼠处死后,完整摘除肺组织。取大鼠右肺中叶,吸干表面水分,称定湿质量,于60℃烘箱中烘干48h,称定干质量,计算肺组织湿质量/干质量。
2.4灵芝多糖对脓*症大鼠O2分压[p(O2)]和CO2分压[p(CO2)]的影响
末次给药24h后,大鼠麻醉处死,颈总动脉取血并加入肝素抗凝,使用全自动血气分析仪检测p(O2)和p(CO2)。
2.5灵芝多糖对脓*症大鼠肺泡灌洗液中炎症因子水平的影响
大鼠处死后,打开胸腔,结扎右侧肺部,在近头端气管位置,将预冷生理盐水缓慢注入大鼠左侧肺泡内,然后缓慢抽出,重复3次,将收集的肺泡灌洗液离心取上清,于?80℃保存。按照ELISA试剂盒说明书检测各组大鼠肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平。
2.6灵芝多糖对脓*症大鼠肺组织病理变化的影响
取大鼠右肺组织,于4%多聚甲醛中固定,脱水透明、浸蜡包埋、切片后,进行HE染色,于显微镜下观察肺组织病理变化,并对淋巴细胞、中性粒细胞和巨噬细胞等炎性细胞浸润程度进行评分。评分标准:0分为无炎性细胞浸润;3分为部分炎性细胞浸润;5分为大量炎性细胞弥漫性浸润。
2.7灵芝多糖对脓*症大鼠肺组织TLR4/NF-κB通路相关蛋白表达的影响
取大鼠右肺组织,加入预冷的含蛋白酶抑制剂的裂解液,研磨混匀,离心取上清,采用BCA蛋白定量试剂盒测定蛋白质量浓度。蛋白样品经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳,转至PVDF膜,加入脱脂牛奶封闭2h;分别加入TLR4、p65、p-p65、β-actin抗体(1∶0),孵育过夜,洗涤后加入羊抗兔IgG抗体,室温孵育2h,洗涤后加入显影液,拍照并观察。
2.8统计学分析
采用SPSS22.0软件统计,计量资料以表示,采用t检验,多组间比较采用单因素方差分析,两两比较采用SNK-q检验。
3结果
3.1灵芝多糖对脓*症大鼠肺组织湿质量/干质量的影响
如表1所示,与对照组比较,模型组大鼠肺组织湿质量/干质量显著升高(P<0.05);与模型组比较,灵芝多糖组大鼠肺组织湿质量/干质量明显降低(P<0.05),呈剂量相关性。
3.2灵芝多糖对脓*症大鼠p(O2)和p(CO2)的影响
如表2所示,与对照组比较,模型组大鼠p(O2)显著降低(P<0.05)、p(CO2)显著升高(P<0.05);与模型组比较,灵芝多糖组大鼠p(O2)显著升高(P<0.05)、p(CO2)显著降低(P<0.05),呈剂量相关性。
3.3灵芝多糖对脓*症大鼠肺泡灌洗液中炎症因子水平的影响
如表3所示,与对照组比较,模型组大鼠肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平均显著升高(P<0.05);与模型组比较,灵芝多糖组大鼠肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平均显著降低(P<0.05),呈剂量相关性。
3.4灵芝多糖对脓*症大鼠肺组织病理变化的影响
如图1所示,对照组大鼠肺组织形态结构完整,肺泡结构清晰且间隔均一,无炎性细胞浸润;模型组大鼠肺组织结构破坏,肺泡间隔明显增厚,肺间质水肿,可见大量炎性细胞浸润;各给药组大鼠肺组织损伤较模型组减轻,肺泡完整性较好,炎症细胞浸润减少。
如表4所示,与对照组比较,模型组大鼠肺组织炎症评分显著升高(P<0.05);与模型组比较,各给药组大鼠肺组织炎症评分显著降低(P<0.05)。
3.5灵芝多糖对脓*症大鼠肺组织TLR4/NF-κB通路相关蛋白表达的影响
如图2和表5所示,与对照组比较,模型组大鼠肺组织TLR4、p-p65/p65蛋白表达水平显著升高(P<0.05);与模型组比较,灵芝多糖组大鼠肺组织TLR4、p-p65/p65蛋白表达水平显著降低(P<0.05),呈剂量相关性。
4讨论
脓*症是由感染引起的全身反应,是潜在的致命并发症[12-14]。脓*症早期表现为大量促炎细胞因子产生全身性炎症,先天免疫系统对细菌感染产生异常强烈反应[15]。脓*症后期存在广泛的器官功能障碍,肺脏是其主要靶器官[16-17]。本研究采用盲肠结扎穿孔法建立脓*症模型,发现大鼠肺组织结构破坏,肺泡间隔明显增厚,肺间质水肿,可见大量炎性细胞浸润,肺组织炎症评分、肺组织湿/干质量显著升高,肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平显著升高,p(CO2)显著升高,p(O2)显著降低,表明模型组大鼠肺组织严重破坏,炎症反应强烈,肺功能障碍,脓*症模型建立成功。灵芝是我国传统中药,常用于扶正固本、增强身体抵抗能力[8]。灵芝多糖作为灵芝的主要有效成分,可抑制炎症反应、缓解机体损伤[18]。灵芝多糖可通过抑制肝脏组织Nod样受体蛋白3(Nod-likereceptorpyrindomain3,NLRP3)炎性小体相关蛋白表达,减轻急性酒精性肝损伤小鼠的炎症反应,有效缓解肝组织损伤并恢复肝功能[19]。本研究结果显示,灵芝多糖组大鼠肺组织损伤减轻,肺泡完整性较好,炎症细胞浸润减少,肺组织湿/干质量、p(CO2)降低,p(O2)升高,表明灵芝多糖能够改善脓*症大鼠肺损伤,保护肺功能。灵芝多糖可显著降低脑组织中TNF-α、IL-1β和IL-6水平,减轻大鼠脑缺血再灌注继发的炎症反应[20]。本研究结果显示,灵芝多糖组大鼠肺组织炎症评分显著降低,肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平均显著降低,且呈剂量相关性,表明灵芝多糖可通过抑制炎症反应,保护脓*症大鼠肺组织。研究表明,TLR4/NF-κB信号通路参与脓*症大鼠炎症反应,姜*素和升降散可通过抑制TLR4/NF-κB信号通路,减轻脓*症大鼠的肠损伤炎症反应和心肌损害[21-22];紫杉醇可通过抑制TLR4/NF-κB信号通路,减轻脓*症小鼠的急性肺损伤[23]。本研究结果显示,模型组大鼠肺组织中TLR4、p-p65/p65蛋白表达水平显著升高,表明脓*症大鼠肺组织的炎症反应和肺损伤可能与TLR4/NF-κB信号通路活化有关。羧甲基化灵芝多糖可抑制脑缺血再灌注小鼠脑组织中NF-κB表达,从而减轻炎症反应[20]。本研究结果显示,灵芝多糖组大鼠肺组织中TLR4和p-p65/p65蛋白表达水平显著降低,且呈剂量相关性,表明灵芝多糖可能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路,减轻脓*症大鼠炎症反应。综上所述,灵芝多糖能够通过抑制TLR4/NF-κB信号通路,从而抑制脓*症大鼠炎症反应并保护肺脏功能。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
?参考文献(略)
来源:*晗,李凤芝,李杨,张小红.灵芝多糖对脓*症急性肺损伤大鼠肺功能及TLR4/NF-κB通路的影响[J].中草药,,52(8):-.
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