乌梢蛇Ⅱ型胶原对关节炎大鼠免疫功能的影响

文摘   2024-11-12 17:00   浙江  

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【摘 要】目的研究乌梢蛇Ⅱ型胶原对关节炎大鼠的免疫调节作用,以了解乌梢蛇治疗类风湿关节炎(RA)的机制。方法关节炎大鼠随机分成3组,即乌梢蛇Ⅱ型胶原组、牛Ⅱ型胶原组和关节炎对照组,另设健康对照组,每组7只,乌梢蛇Ⅱ型胶原组和牛Ⅱ型胶原组分别灌胃乌梢蛇Ⅱ型胶溶液1 ml(Ⅱ型胶原15 mg/kg)和牛Ⅱ型胶溶液1 ml(Ⅱ型胶原15 mgkg),另两组灌胃不含胶原的胶原稀释液1 ml,每日1次,连续15 d后,取大鼠外周血测抗Ⅱ型胶原抗体、淋巴细胞亚群、肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-10、IL-1和IL-4水平。结果关节炎对照组:抗Ⅱ型胶原抗体、TNF-α水平和CD4+T/CD8+比值与健康对照组相比明显升高(P<0.05),IL-10水平明显下降(P<0.01);乌梢蛇Ⅱ型胶原组和牛Ⅱ型胶原组:TNF-α水平和CD4+T/CD8+比值与关节炎对照组相比明显下降(P<0.05),与健康对照组比较差异无统计学意义(P>0.05),抗Ⅱ型胶原抗体滴度较关节炎对照组下降(P<0.05),与健康对照组差异有统计学意义(P<0.01),IL-10水平较关节炎对照组升高(P<0.01),与健康对照组差异有统计学意义(P<0.05),口服Ⅱ型胶原两组间各项免疫指标比较差异均无统计学意义(P>0.05);外周血IL-1和IL-4水平,4组差异无统计学意义(P>0.05)。结论乌梢蛇Ⅱ型胶原与牛Ⅱ型胶原具有相同的免疫调节作用,两者能减低关节炎大鼠外周血TNF-α水平、抗Ⅱ型胶原抗体滴度和CD4+T/CD8+比值,提高L-10水平的作用,推测乌梢蛇Ⅱ型胶原可能是乌梢蛇治疗RA的活性药理成分。

正文

乌梢蛇是一味治疗类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)的常用中药,乌梢蛇水解液能缓解胶原关节炎大鼠的关节炎症并含有丰富的胶原蛋白,为了探索其治疗类风湿性关节疾病的机制,对乌梢蛇Ⅱ型胶原进行了提取和纯化,初步研究发现乌梢蛇Ⅱ型胶原具有与牛Ⅱ型胶原相似的抗原性和致关节炎特性2,本实验以胶原诱导的关节炎大鼠为实验模型,比较蛇Ⅱ型胶原和牛Ⅱ型胶原对肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-10等细胞因子和淋巴细胞亚群的影响,观察乌梢蛇Ⅱ型胶原对关节炎大鼠的免疫调节作用,现将结果报告如下。

1材料和方法

1.1实验动物

活乌梢蛇,长1.5~2 m,由本院制剂室提供;SD大鼠,体质量(100±5)g,雄性,购自浙江大学医学院实验动物中心,并于该动物中心动物清洁级饲养。

1.2 试剂和仪器

牛Ⅱ型胶原标准品(Sigma公司),小鼠抗Ⅱ型胶原单克隆抗体(美国Chemicon公司),抗小鼠IgG酶标抗体(美国Chemicon公司),IL-1、L-4、IL-10、TNF-α等细胞因子酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒均为R&D公司产品,异硫氰酸荧光素(FITC)标记的抗大鼠CD4、藻红蛋白(PE)标记的CD8单克隆抗体、溶血素购自美国Caltag公司,硝酸纤维素膜(Millipore),DEAE-52纤维素(Sigma);电泳仪(BIORAD),低温高速离心(美国贺利氏),冷冻干燥系统(美国SAVANT),蛋白纯化系统(美国Phamacia),流式细胞仪(BD-LSR,Backman),紫外分光光度计(BECKMAN)。

1.3 乌梢蛇Ⅱ型胶原纯化和鉴定

乌梢蛇冻干燥后粉碎成蛇粉,胃蛋白酶消化、乙酸溶解,多次低温高速离心分离后,经DEAE-52纤维素交换柱纯化,提纯物经SDS-PAGE凝胶电泳法、经抗Ⅱ型胶原单克隆抗体的斑点免疫渗滤试验和免疫印迹试验进行鉴定,并以牛Ⅱ型胶原标准品对照,确认为Ⅱ型胶原。

1.4 Ⅱ型胶原关节炎诱导方法及评价标准:

诱导组:在乙醚麻醉下,大鼠每只背部皮下多点位注射牛Ⅱ型胶原不完全佐剂0.8 ml,两后足垫皮下各0.1 ml;首次免疫7d后,大鼠两后足垫皮下再次注射,继续饲养至15 d后观察各组动物关节炎的发病情况。对照组:不完全佐剂加等体积醋酸溶液稀释后背部皮下多点位注射作对照。四肢及足关节评分标准如下:0分:无红肿;1分:个别足趾轻度红肿;2分:数个足趾及足掌红肿;3分:踝关节以下足掌严重红肿;4分:红肿超过踝关节。每个肢体分别评分,各肢体分数之和即为该鼠的关节炎指数。

1.5 Ⅱ型胶原口服方法:

在首次免疫15 d后,将表现关节炎的大鼠随机分成3组,乌梢蛇Ⅱ型胶原组:灌胃乌梢蛇Ⅱ型胶原溶液1 ml(内含胶原15 mg/kg);牛Ⅱ型胶原组:灌胃牛Ⅱ型胶原溶液1 ml(内含胶原15mg/kg);关节炎对照组:灌胃不含胶原的胶原稀释液1 ml,3组灌胃均每日1次,连续灌胃至15 d。另设健康对照组:灌胃不含胶原的胶原稀释液1 ml。4组灌胃均每日1次,连续灌胃至15 d。

1.6淋巴细胞亚群检测:
大鼠眼眶取血(肝素抗凝),取抗凝血20μl,分别加入FITC标记的抗大鼠CD4单克隆抗体和PE标记的抗大鼠CD8单克隆抗体各2 μl,将上述已加样试管振荡混匀,置暗室15 min。加溶血素800 U/管,置暗室15min。离心2000 r/minx5 min,弃上清液,加入生理盐水200μl,置流式细胞仪测试,数据用Cell Quest软件分析处理。
1.7抗Ⅱ型胶原抗体检测:
牛Ⅱ型胶原经0.1 mol/L醋酸助溶后包被酶标板,1%小牛血清封闭1 h,洗板3次,将待测大鼠血清用稀释液作1:500倍稀释,然后加100μl于酶标板内(每份样本设3个复孔),室温2 h,洗板3次。每孔加入抗大鼠IgG酶标抗体(1:1000稀释)100μl,室温1 h,洗板3次。每孔加入100μl四甲基联苯胺(TMB)底物溶液,室温避光显色15 min,加终止液(H₂SO₄)终止酶促反应后,用酶标仪检测每份样本的吸光度(A)₄值(每份样本取均数表示结果)。
1.8细胞因子测定:
按试剂盒说明进行,步骤如下:将待测大鼠血清标本、不同浓度标准品加入相应孔中(100 μl孔),设3个复孔。室温孵育2 h,用洗涤液洗板3次,加入生物素化抗大鼠细胞因子单克隆抗体(100μl/孔),室温孵育2 h,用洗涤液洗板3次,加入辣根过氧化物酶标记的亲合素(100 μ/孔),室温30 min,用洗涤液洗板3次,加入酶底物,室温避光显色30 min,加人终止液,终止酶促反应,用酶标仪测定450 nm处的A值。
1.9统计学处理:
采用SPSS 12.0软件进行统计分析,所有数据用两组x±s表示,两组比较采用t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1大鼠关节炎发生情况:
诱导组40只大鼠中有33只大鼠发生关节炎,发病率为82%,取有关节炎大鼠21只,随机分成3组,即关节炎对照组、牛Ⅱ型胶原组和乌梢蛇Ⅱ型胶原组,每组7只;20只对照组大鼠无一发病,取其中7只设为健康对照组。关节炎对照组关节炎指数为5.4±0.8,牛Ⅱ型胶原组关节炎指数为5.3±0.8,乌梢蛇Ⅱ型胶原组关节炎指数5.4±0.8,该3组与健康对照组(关节炎指数为0)比较差异均有统计学意义(P<0.01)。
2.2口服Ⅱ型胶原对大鼠血清细胞因子水平的影响:见表1。
2.3口服Ⅱ型胶原大鼠血清中抗Ⅱ型胶原抗体水平比较:见表2。
2.4口服Ⅱ型胶原对大鼠外周血中的T细胞亚群的影响:见表3。
3讨 论
Ⅱ型胶原作为关节软骨的主要成分,正常的情况下与机体的免疫系统隔绝,在关节软骨破坏时,Ⅱ型胶原暴露并与免疫细胞接触,可以刺激免疫系统产生自身免疫反应引发炎症,用Ⅱ型胶原免疫大鼠或小鼠可以诱导出对其产生自身免疫应答的侵蚀性多关节炎,其病理表现和演变过程与人类的RA非常相似,病变关节滑膜中有T细胞大量增生和浸润,主要为CD4*T细胞,发病过程中Th1细胞起主导作用,表现Th1/Th2功能失调,Th1功能亢进以及与之相关的炎性细胞因子如TNF-α、IL-1等分泌增加,Th2细胞功能则受到抑制,一些具有抗炎作用的细胞因子如IL-10、IL-4和转化生长因子(TGF)-β等分泌下降,另外一些自身抗体如抗Ⅱ型胶原自身抗体也在发病过程中起到一定作用。

本研究用牛Ⅱ型胶原诱导大鼠产生的关节炎为动物模型,患病大鼠出现明显的关节炎表现,体内有自身免疫应答反应出现,外周血中可测得抗Ⅱ型胶原自身抗体、TNF-α水平升高和IL-10水平下降以及CD4*T细胞比例升高。关节炎大鼠经口服乌梢蛇Ⅱ型胶原或牛Ⅱ型胶原后,TNF-α水平和CD4*T淋巴细胞百分比恢复至正常范围、IL-10水平得到部分升高和抗Ⅱ型胶原自身抗体滴度有所下降,提示乌梢蛇Ⅱ型胶原与牛Ⅱ型胶原具有相似的免疫调节作用,蛇Ⅱ型胶原具有使关节炎大鼠产生对Ⅱ型胶原产生免疫耐受的作用。免疫耐受治疗RA是近来的研究热点,其产生的机制相当复杂,旁观者抑制作用(bystander suppresion)的理论认为肠道T细胞在接触耐受原后,活化形成抑制性T细胞(主要是Th2细胞),这些活化的T细胞通过血循环到达病变的关节处,与暴露的Ⅱ型胶原接触后被激活,分泌抑制性细胞因子,从而抑制局部的炎症反应14.5。

Ⅱ型胶原由3个相同的α1(Ⅱ)链构成的同型三聚体,每一条α氨基酸序列在不同种系间具有高度的保守性,水解片段抗原性及其氨基酸组成分析表明,具有免疫应答的免疫原性决定簇主要集中在260~270氨基酸,次要的决定簇在286~300氨基酸,人工合成含有263~270氨基酸组成的多肽片段能诱导动物产生关节炎,体外能激活RA患者特异性T细胞并分泌相应的细胞因子6。乌梢蛇作为治疗风湿关节疾病的常用中药,应用于风湿痹症的治疗在我国已有悠久历史,乌梢蛇制剂治疗RA随机双盲安慰剂对照临床试验显示有效率达64%7,乌梢蛇治疗RA的机制可能与所含的Ⅱ型胶原有关。乌梢蛇Ⅱ型胶原不仅能与抗牛Ⅱ型胶原存在着相同的抗原决定簇2,而且具有与牛Ⅱ型胶原相似的诱导免疫耐受能力,但乌梢蛇Ⅱ型胶原蛋白的抗原性和氨基酸组成分析未见报道,作为爬行动物蛇Ⅱ型胶原的抗原性与哺乳动物Ⅱ型胶原抗原性是否存在着某些差异,从而更有效地诱导免疫耐受形成,因此阐明乌梢蛇Ⅱ型胶原抗原区域的氨基酸组成,寻找有效治疗RA的免疫耐受多肽是进一步研究的方向。


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