导读:病*感染后免疫系统过度激化导致的"细胞因子风暴"是病*性肺炎由轻症向重症转换的重要原因,同时也是重症患者产生并发症的重要原因。该实验旨在寻求能有效抑制细胞因子的中成药,为病*性肺炎治疗提供科学依据。采用脂多糖(LPS)诱导RAW.7细胞建立体外炎症损伤模型,用Griess法检测细胞上清液中一氧化氮(NO)生成量,酶联免疫法检测细胞因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素(IL)-1β、IL-2、IL-6、IL-10分泌量,对收集的已上市中成药开展抑制炎症因子释放的研究。发现牛*清心丸(局方)、藿香正气软胶囊、牛*解*丸、穿心莲内酯滴丸等中成药对LPS诱导RAW.7细胞一氧化氮(NO)生成及细胞因子分泌均有显著抑制作用,提示这4种中成药具有抑制炎症因子活性。中成药牛*清心丸(局方)、藿香正气软胶囊、牛*解*丸、穿心莲内酯滴丸具有抑制"细胞因子风暴"作用,在防治重症肺炎中具有潜在的临床应用价值。
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郭虹,蒲位凌,周昆,韩立峰,郝佳,常艳旭,高秀梅,王涛.中成药抑制巨噬细胞炎性细胞因子释放的体外研究[J].天津中医药,,37(10):-.
GUOHong,PUWeiling,ZHOUKun,HANLifeng,HAOJia,CHANGYanxu,GAOXiumei,WANGTao.StudyoftheeffectofmarketedChinesepatentmedicineoninhibitingreleaseofinflammatoryfactorsinmacrophagemodels[J].TianjinJournalofTraditionalChineseMedicine,,37(10):-.
中成药抑制巨噬细胞炎性细胞因子释放的体外研究
郭虹,蒲位凌,周昆,韩立峰,郝佳,常艳旭,高秀梅,王涛
(天津中医药大学中医药研究院,天津)
年底爆发的新型冠状病*肺炎(简称新冠肺炎,COVID-19)疫情,已在全世界百余国家和地区迅速传播,不但严重挤压医疗资源,更引起世界范围的恐慌。新型冠状病*感染以发热、干咳、乏力为主要表现,重症患者出现急性呼吸窘迫综合征及多器官衰竭等症状。《柳叶刀》上发表的1项研究指出,在危重患者中可见“细胞因子风暴”发生。新型冠状病*感染后,短时间内大量产生多种细胞因子,导致人体免疫系统功能的紊乱,造成严重机体损伤,这种极端的免疫攻击即称之为“细胞因子风暴”。新型冠状病*感染重症患者血浆白介素(IL)-6、IL-10等炎性细胞因子明显升高。有研究分析了例COVID-19病例的细胞免疫和细胞因子情况,观察到重症组IL-6升高的比例明显高于轻症组。这些数据均提示重症COVID-19患者存在炎性反应水平高的特点。
目前临床主要应用糖皮质激素平息细胞因子风暴,但糖皮质激素是一把“双刃剑”,除了引起骨质疏松的不良反应,其免疫抑制作用还会阻碍机体对病*的抵抗和清除,限制了它在COVID-19的应用。国家卫生健康委员会发布的《新型冠状病*感染的肺炎诊疗方案(试行第六版)》中强调“较大剂量激素会延缓对冠状病*的清除”。因此,寻找能有效干预和缓解细胞因子风暴的治疗药物,是目前防治COVID-19的迫切之需。
COVID-19属于中医“疫病”范畴,在数千年中华文明史上,中医药学对于瘟疫诊治积累了丰富的临床经验。对待新发病*疫情,如何结合传统中医理论防治疫病,发挥中医药防疫抗病能力成为中医药人的重要课题。目前中成药品种在药效物质、工艺品质等方面都有系统深入的研究,质量稳定,工艺可靠。从已有中药中发现有活性药物用于疫情防治方面具有临床转化快速、使用安全性强等突出优势。本研究收集了60余种市场在售中成药,从中药抑制细胞因子风暴角度入手,采用脂多糖(LPS)诱导RAW.7细胞建立体外炎症模型,考察药物对一氧化氮(NO)生成和细胞因子释放的抑制作用,为寻找能降低病*感染所致细胞因子风暴水平的中成药提供研究基础。
1实验部分1.1仪器与材料
二氧化碳(CO2)培养箱,美国Thermo公司;IX53倒置相差显微镜,日本Olypums公司;Spark多功能酶标仪,瑞士Tecan司;RAW.7小鼠巨噬细胞株购自ATCC(SC-);LPS,美国Sigma公司;细胞活力检测试剂盒、NO检测试剂盒,上海碧云天生物技术有限公司;肿瘤坏死因子-α(TNF-α)试剂盒,美国RD公司;小鼠多因子炎性因子检测试剂盒,美国MesoScaleDiscovery公司;二甲基亚砜(DMSO),北京索莱宝科技有限公司;DMEM高糖培养基、胎牛血清、0.25%胰酶、双抗,均为美国Gibco公司;乙醇为分析纯,天津康科德科技有限公司。
1.2中成药提取
收集的上市中成药均经粉碎(喷雾剂使用原料)后以10倍70%乙醇溶液(W/V)进行30min超声提取,以g离心10min,离心半径18cm,取上清液于40℃减压浓缩干燥。干燥粉末以DMSO配制为50mg/mL浓度备用。
1.3细胞培养
RAW.7细胞培养于含10%热灭活胎牛血清的DMEM培养液中。待细胞处于对数生长期,加入胰蛋白酶消化,形成单细胞悬液转移至离心管中,r/min离心5min,离心半径14.5cm,弃上清,加入培养液细胞计数后,接种于新的培养瓶内,放置于5%CO2、37℃培养箱中培养。
1.4细胞活力检测
收集对数生长期的RAW.7细胞,按1×/mL密度接种于96孔板。48h后分别加入不同中成药提取物。加药处理24h后,取出培养板,吸去上清液,每孔加入μL稀释的CCK-8溶液,37℃孵育30min,酶标仪于nm处检测吸光度(A值)。
1.5Griess法检测NO
将RAW.7细胞以1×/mL密度接种于96孔板,48h后分组处理细胞。空白组不做任何处理;模型组加入终浓度1μg/mLLPS诱导炎症;药物处理组分别用不同中成药提取物和LPS共同孵育,24h后收集细胞上清液,按照试剂盒说明书分别加入GriessReagentⅠ和Ⅱ,酶标仪于nm处测定吸光度,用标准品溶液的吸光度与浓度做标准曲线,计算各样品处理细胞上清液中NO的浓度。
1.6细胞因子检测
分组及处理方法同1.5,收集细胞上清液待测。一部分上清液稀释后按ELISA试剂盒操作说明,检测TNF-α含量。一部分上清液按照小鼠多因子炎性因子检测试剂盒说明书操作,用稀释液进行1:1稀释后检测炎性因子IL-1β、IL-2、IL-6、IL-10等的含量。以各中成药提取物的高剂量抑制率做雷达图,抑制率(%)=(模型组-给药组)/(模型组-空白组)×%。
1.7统计方法
使用SPSS20.0软件包进行分析,实验数据以均数±标准差(xˉ±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析(one-wayANOVA),组间两两比较,若方差齐采用LSD法,若方差不齐采用Dunnett’sT3法,P0.05时认为具有统计学差异。
2结果2.1中成药对RAW.7细胞活力的影响
首先采用CCK-8法检测不同中成药提取物在50μg/mL时对正常RAW.7细胞活力的影响。结果显示,牛*清心丸(局方)(天津中新药业集团股份有限公司达仁堂制药厂)提取物在50μg/mL时对正常RAW.7细胞活力无影响,而藿香正气软胶囊(天津中新药业集团股份有限公司达仁堂制药厂)、牛*解*丸(天津中新药业集团股份有限公司达仁堂制药厂)、穿心莲内酯滴丸(天士力医药集团股份有限公司)3个中成药提取物在50μg/mL时对RAW.7细胞活力有明显抑制作用。
因此进一步降低药物浓度,考察藿香正气软胶囊、牛*解*丸、穿心莲内酯滴丸3个中成药提取物在25μg/mL对RAW.7细胞活力的影响。结果显示,藿香正气软胶囊、牛*解*丸、穿心莲内酯滴丸3个中成药提取物在25μg/mL剂量下对正常培养RAW.7细胞活力均无影响,见图1。
2.2中成药对NO生成的抑制作用
选用LPS诱导RAW.7细胞复制体外炎症损伤模型,考察药物对NO生成量的抑制作用。结果显示,与空白组比较,模型组NO生成显著增加,说明LPS诱导炎症模型成功;与模型组比较,牛*清心丸(局方)、藿香正气软胶囊、牛*解*丸、穿心莲内酯滴丸均能显著抑制LPS诱导RAW.7细胞NO生成量,提示以上药物可能具有抗炎作用,见图2。
2.3中成药对细胞因子分泌的调节作用
细胞因子失衡可引发炎症级联反应、是导致全身性免疫失调的重要因素,本研究利用LPS诱导的RAW.7细胞炎症模型,在各中成药有效抑制NO的剂量下,考察了药物对多种细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-10)分泌的调节作用。实验结果表明,LPS引起TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-10分泌升高,牛*清心丸(局方)、藿香正气软胶囊、牛*解*丸、穿心莲内酯滴丸的高剂量组均能显著抑制LPS诱导的细胞因子生成,见表1。为将多因子的药效结果可视化,采用雷达图表示不同药物的综合效果。雷达图中TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-10为5个维度,最外维表示抑制率%,越靠近中心点表示抑制率越低。综合药效以穿心莲内酯滴丸最明显,其他药物对各细胞因子有不同程度的抑制作用,见图3。
3讨论
病*性肺炎是一种由病*感染引起的急性呼吸道传染病,由上呼吸道向下蔓延引发肺部炎症,导致肺换气功能障碍。研究显示,呼吸道病*感染常导致机体的细胞因子水平异常,重症患者血浆中IL-1β、IL-6、MCP-1和TNF-α等细胞因子显著增高,形成“细胞因子风暴”。“细胞因子风暴”反应主要发生在肺部的血管壁内皮细胞,感染可能会导致大量免疫细胞向肺部集中,同时使肺部血管通透性增大,可导致肺炎、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、呼吸衰竭、休克等症状,严重者可能导致死亡。
自严重急性呼吸综合征(SARS)疫情爆发以来,“细胞因子风暴”就引发高度