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茎叶人参皂苷对大鼠急性肺损伤肺组织TNF-α含量及IL-8表达的干预作用
作者:毛毅敏,孙瑜霞,王学廷,单世民    
作者单位:1.河南科技大学附属第一医院,河南 洛阳 471003; 2 .河南科技大学医学院,河南 洛阳 417003

《时珍国医国药》 2010年 第5期

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       【摘要】 
       
       摘要:目的研究茎叶人参皂苷对内毒素(LPS)诱导大鼠急性肺损伤(ALI)肺组织肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量及白细胞介素-8(IL-8)表达的干预作用。方法采用内毒素诱导急性肺损伤大鼠模型,随机分为正常对照组(NS组),模型组(ALI组),皂苷组(GS组)。观察茎叶人参皂苷对内毒素诱导大鼠急性肺损伤肺组织TNF-α含量及IL-8表达的影响。结果①与NS组比较,ALI组肺组织TNF-α显著增高(P<0.01);与ALI组比较,GS组肺组织中TNF-α显著低于ALI组(P<0.01)。②与NS组比较,ALI组IL-8的表达增高(P<0.05);与ALI组比较,GS组表达减低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论茎叶人参皂苷可降低肺组织中TNF-α的含量,抑制急性肺损伤大鼠肺组织IL-8的表达。
       【关键词】  急性呼吸窘迫综合征; 急性肺损伤; 茎叶人参皂苷; 内毒素; 肿瘤坏死因子-α; 白细胞介素-8
          急性肺损伤ALI/ARDS实际上是一种炎症反应,炎症因子增高伴有抗炎因子表达的下降是其发病机制的关键。肿瘤坏死因子(TNF-α)作为主要的前炎性因子,是炎性反应中释放最早和最重要的内源性介质。白细胞介素-8(IL-8)属于炎症介质,是一种具有活化、趋化作用的细胞因子,研究表明白细胞介素-8是ALI/ARDS发病机制的一个重要环节。本研究旨在通过内毒素诱导急性肺损伤模型的复制,通过检测肺组织TNF-α及肺IL-8水平,探讨茎叶人参皂苷是否能通过影响细胞因子的水平进而有效地减轻ALI时的炎症反应。
       1  材料
        清洁级健康Sprague Dawley(SD)大鼠45只,体质量(300±40)g,由河南省实验动物中心提供[实验动物生产许可证号:SCXK(豫)2008-0017,实验动物使用许可证号:SYXK(豫)2008-0105]。内毒素脂多糖(lipopolysaccharide,LPS,E.coli O55B5)由美国Sigma公司提供;茎叶人参皂苷粉剂(stems and leaves Ginsenoside)由辽宁大自然生物科技公司提供;白细胞介素-8(interleukin-8)兔抗鼠单抗由上海麦莎生物科技公司;TNF-α放射免疫药盒由上海赛百胜生物工程公司提供。
       2 方法
       2.1  分组及模型建立 
       清洁级SD雄性大鼠45只,体质量(300±40)g,以随机数字法分3组:正常对照组(NS组),模型组(ALI组),皂苷组(GS组),每组15只;大鼠禁食6 h,自由饮水,称重后,暴露尾静脉,各组注药均由尾静脉注入。NS组和ALI组注入生理盐水1 ml,GS组注入茎叶人参皂苷溶液(生理盐水稀释)100 mg·kg-1·ml-1,45 min后,NS组大鼠尾静脉注入1 ml生理盐水,ALI组、GS组均将LPS 5 mg/kg溶解于1 ml生理盐水由尾静脉注入。
       2.2  观察指标5 h后,观察各组大鼠的一般状况;腹主动脉取血(1∶500 U肝素抗凝)行血气分析,腹主动脉放血处死大鼠;取大鼠左下肺组织计算肺系数;取左上肺进行TNF-α测定;取右肺组织肉眼观察和病理HE染色200×光镜下观察;免疫组化SABC法检测各组肺组织白细胞介素-8,病理图像分析系统测定肺组织中IL-8的平均灰度值。
       2.3  统计学计量资料数据以±s表示。采用单因素方差分析(one-way ANOVA)进行组间比较,以最小显著差异法(LSD法)进行不同组别之间的两两比较。采用SPSS13.0统计软件进行数据处理。
       3  结果
       3.1  肺损伤指标ALI组PaO2明显低于NS组(P﹤0.01),肺系数明显高于NS组(P﹤0.01);GS组PaO2较ALI组有所增加(P﹤0.01),而肺系数也较ALI组减低(P﹤0.01)。结果表1。表1  茎叶人参皂苷溶液对LPS致ALI大鼠PaO2及肺系数的影响(略)
       3.2  病理变化
       3.2.1  肺大体观察打开胸腔,暴露肺组织后观察,NS组大鼠肺组织表面光滑,呈淡粉红色,无充血水肿及梗死灶,触之弹性较好;ALI组大鼠肺组织呈现暗红色,肺包膜下明显充血水肿,可见广泛出血点,弹性较差;GS组大鼠可见肺组织,色泽暗红,充血水肿,有散在出血点,但较ALI组少。
       3.2.2  光镜下镜下可见NS组肺组织结构清晰,无充血渗出,未见明显炎性细胞浸润;ALI组可见肺微血管充血、出血、微血栓形成,肺间质和肺泡内有水肿液和中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞浸润,部分可见灶状肺不张;GS组病理学改变可见肺微血管充血、出血及炎症细胞浸润,但比ALI组稍轻。
       3.3  肺组织TNF-α的含量ALI组肺组织TNF-α的含量高于NS组(P<0.05);GS组肺组织中TNF-α低于ALI组(P<0.05)。结果见表2。表2  茎叶人参皂苷对LPS致ALI大鼠肺组织TNF-α水平的影响(略)
       3.4   IL-8L-8主要表达于肺组织的单核巨噬细胞胞浆中和肺间质中,呈棕黄色颗粒或肺间质黄染;ALI组的表达最多,其次为GS组,NS组表达最少(见图1)。平均灰度值,NS组的IL-8的表达与其他两组比较差异有统计学意义(P<0.05),与ALI组比较,GS组的IL-8的表达减少,有统计学意义(P<0.05)。结果见表3。表3  茎叶人参皂苷对LPS致ALI大鼠肺IL-8表达的影响(略)
       4  讨论
       
 
       ALI的特征是由肺间质急性炎症反应而导致的肺内皮和上皮细胞屏障损伤,而炎性因子作为重要的信号因子,启动、放大和延续全身或局部的炎症反应。在ALI早期,有两个主要的前炎性因子,其中之一就是TNF-α[1]。TNF-α是炎性反应中释放最早和最重要的内源性介质。TNF-α既可以直接损伤血管内皮细胞、增加其通透性,又可进一步诱导肺泡上皮细胞产生其他的细胞因子和趋化因子,如IL-1,IL-6等。TNF-α对细胞的功能起着多效和重叠的生化效应,在淋巴细胞黏附至内皮细胞表面和渗透到组织的过程中,表达对此过程起关键作用的细胞表面黏附因子,诱导产生典型的中性粒细胞趋化因子,激活中性粒细胞脱颗粒并产生组织损伤。本实验中,ALI组肺组织TNF-α的含量增加,说明TNF-α可导致ALI的炎症反应。其可能机制为:TNF-α作为诱导剂,促进iNOS mRNA表达,导致iNOS合成增加,使NO生成增加,从而触发强烈的细胞毒作用。另外,TNF-α还可以诱导ET的生成, 促进PMN的聚集,进一步加重肺水肿的程度。
       
       IL-8被认为是引起ALI/ARDS的最重要细胞炎症因子之一,由多种参与炎性反应的细胞产生,如巨噬细胞、中性粒细胞、 淋巴细胞和内皮细胞等,是最强的PMN和T淋巴细胞激活和趋化因子,它的主要作用是激活和趋化吸引中性粒细胞到炎症部位,而且能够促进中性粒细胞激活,触发脱颗粒,表面黏附分子的表达及活性氧分子产物释放,是中性粒细胞激活和迁移的重要调节因子[2]。细胞因子IL-8的趋化作用,使PMN与血管内皮细胞黏附增强, PMN在肺内“扣押”,继而粘附于内皮并被激活,然后游出肺血管床并持续活化,释放一系列损伤介质,引起弥漫性的肺泡损害,最终使血管通透性增加,肺水肿形成并导致ALI[3],如果茎叶人参皂苷溶液和地塞米松注射液可以抑制IL-8的产生,则可减少了PMN在肺间质和肺泡内聚集,抑制ALI时炎症的瀑布级联放大作用,有研究显示[4], IL-8,IL-1β,TNF-α等细胞因子与肺水肿有密切关系,抑制IL-8等细胞因子产生可以减轻肺水肿。本研究显示ALI组的表达的平均灰度值最高,说明LPS可有效的促进IL-8高水平表达。
        本实验中,GS组TNF-α的含量下降,说明茎叶人参皂苷可以抑制TNF-α的增加,从而减轻肺损伤的程度。GS组肺组织IL-8的表达较ALI组减少,可以看出茎叶人参皂苷溶液可以下调大鼠肺组织IL-8的表达。其机制可能为:茎叶人参皂苷溶液可以通过减少转录调节因子NF-κB的激活,从而降低IL-8等炎症因子基因的表达,达到阻断炎症反应恶性循环的目的 [5]。
       
       综上所述,茎叶人参皂苷通过降低LPS诱导ALI大鼠肺组织TNF-α的含量及IL-8的表达,减轻炎症反应,起到保护作用。
       【参考文献】
           [1]王祥瑞,航燕南.急性肺损伤-基础与临床[M].北京:中国协和医科大学出版社,2005:5.
       
       [2]莫碧文,王昌明,曾锦荣,等.支气管哮喘患者白细胞介素-8和肿瘤坏死因子-α测定及其临床意义[J].临床内科杂志,2001,18(3):218.
       
       [3]Lee WL, Downey GP. Neutro Philactivation and acute lung injury [J].Curr OPin Crit Care, 2001, 7(1):1.
       
       [4]李云,钱家勤,秦仁义,等.急性胰腺炎患者的免疫功能变化[J].世界华人消化杂志,2000,8(8):923.
       
       [5]Tulzo YL , Shenkar R , Kaneko D,et al. Hemorrhage increases cytokine expression in lung mononuclear cells in mice:involvement of catecholamine in nuclear factor-kappa B regulation and cytokine expression [J].Clin Invest,1997, 99: 1516.

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