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编号:10237195
中药咳喘落对哮喘大鼠肺组织白细胞介素-4,5 mRNA影响及相关性研究
http://www.100md.com 《广东医学》 2000年第2期
     作者:王宏长 倪伟 于素霞 (指导:吴银根)

    单位:(上海中医药大学附属龙华医院呼吸内科200032)

    关键词:支气管哮喘;中药,咳喘落;白细胞介素-4 mRNA;白细胞介素-5 mRNA;逆转录-多聚酶链反应

    广东医学000209 【摘要】目的 探讨中药咳喘落拮抗支气管哮喘气道变应性炎症作用的分子机理。 方法 采用逆转录-多聚酶链反应(RT-PCR)法半定量地分析了哮喘大鼠肺组织IL-4 mRNA 和IL-5 mRNA表达水平的变化及二者的相关性。结果 哮喘时大鼠肺组织中IL-4 mRNA与 IL-5 mRNA表达均增强,其相对表达量分别为0.442±0.052和0.600±0.220,显著高于空白对照组(P<0.01),经大剂量咳喘落治疗后,其表达同时显著降低(P<0.01),治疗前后IL-4 mRNA 和IL-5 mRNA表达水平分别呈显著正相关(r=0.772,0.868,P<0.01)。但小剂量咳喘落只对IL-4 mRNA有下调作用(P<0.05)。结论 咳喘落能够同时降低哮喘大鼠肺组织中IL-4和IL-5基因转录,减少其生物合成,进而抑制嗜酸性粒细胞的聚集、活化,发挥其抗气道炎症的作用。
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    Study of effects of KeChuanLuo on the expressions of interleukin-4,5 mRNA in lung tissues from asthmatic rat

    Wang Hongchang, Ni Wei, Yu Suxia

    (Department of Respiratory Medicine, Longhua Hospital, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 200032)

    【Abstract】 Objective To study the molecular mechanism of anti-airway allergic inflammation effects of traditional chinese herbs named KeChuanLuo. Methods The expression of interleukin-4,5(IL-4,5)mRNA in lung tissues from asthmatic rat were examined semi-quantitively by reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR). Results The levels of IL-4,5 mRNA expression in model group were higher than those in normal group(0.442±0.052 and 0.600±0.220 vs 0.179±0.037 and 0.159±0.052 respectively, P<0.01), but expression levels was lower in higher dose KeChuanLuo-treated group (P<0.01). There were significantly positive correlations between the expression levels of IL-4 mRNA and IL-5 mRNA before and after treatment with higher dose of KeChuanLuo(r=0.772, 0.868, P<0.01). Only lower dose of KeChuanLuo inhibited the expression levels of IL-4 mRNA. Conclusions The anti-airway allergic inflammation effects of KeChuanLuo are showed by marked inhibition of IL-4,5 mRNA expression in lung tissues, reduced synthesis of IL-4,5 and by consequent depression of eosinophil accumulation and activation in the airway.
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    【Key words】 Asthma Traditional Chinese herbs, KeChuanLuo Interleukin-4 mRNA Interleukin-5 mRNA Reverse transcription-polymerase chain reaction

    咳喘落(原名温阳抗寒合剂)治疗哮喘显效率为77%,总有效率为89%,肺功能第1秒用力呼气容积(FEV1.0)等指标显著改善[1],实验研究发现,该方可使哮喘患者和哮喘豚鼠血浆血栓素B2(TXB2)、白三烯C4/D4(LTC4/LTD4)等炎症介质含量下降[2];能使外周血和支气管肺泡灌洗液中反映气道变应性炎症的白细胞介素-4 (IL-4)、白细胞介素-5(IL-5)、嗜酸性粒细胞、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(ECP)、可溶性细胞间粘附分子-1(sICAM-1)等指标均降低[3,4],显示出该方具有拮抗气道变应性炎症的效应。我们采用逆转录-多聚酶链反应(RT-PCR)法,测定哮喘大鼠局部肺组织IL-4 mRNA和IL-5 mRNA表达水平,旨在探讨咳喘落抗炎作用的分子机制。
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    1 材料与方法

    .1 药物 咳喘落由麻黄、制附子、细辛、桃仁等六味中药按1∶1∶0.3∶0.6等比例组成,由中国科学院上海药物研究所加工制成合剂,含生药浓度1.45 g/ml。地塞米松片,上海信谊制药厂产品。

    1.2 主要试剂 卵白蛋白(上海伯奥公司),Tripure试剂(Boehringer Mannhein),鼠白血病病毒逆转录酶(M-MLV)及缓冲系统(Gibco CRL),dNTP(Pharmacia),随机引物(Promega), TaqDNA聚合酶及缓冲系统(华美公司)。

    1.3 主要仪器 990T型医用超声雾化吸入器(日本),TL-16R台式高速冷冻离心机(上海离心机械研究所),756MC紫外分光光度计(上海第三分析仪器厂),100型PCR热循环仪(MJ Reacher INC),VIDAS计算机图像处理系统(OPTON)。
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    1.4 引物 根据已发表的基因库及参考文献[5]设计,由中国科学院上海细胞生物研究所合成。 具体序列:IL-5(436 bp)为+链:5′ AGCTGTGTCTGGGCCATTGCTATGG3′;-链:5′CATCACGCCAAGGAACTCTTGCAGG3′。IL-4(294 bp)为+链:5′GTATCCACGGATGTAACGACAGCC3′;-链:5′AGCTTCTCAGTGAGTTCAGACCGC3′。β-actin(286 bp)为+链:5′TCATGAAGTGTGACGTTGACATCCGTAAAG3′;-链:5′CCTAGAAGCATTTGCGGTGCACGATGGAGG3′。

    1.5 方法

    1.5.1 动物模型复制和标本采集 SD雄性大鼠40只(上海中医药大学动物实验中心),体重(200±10)g,随机分为空白对照组(A组)、模型组(B组)、咳喘落大剂量组(C1组)和咳喘落小剂量组(C 2组),每组10只。采用Underwood法[5]加以改进,在B,C 1及C 2组腹腔内注射100 g/L氢氧化铝凝胶0.1 ml, 两侧大腿肌肉注射10 g/L卵白蛋白各0.5 ml致敏,2周后,用超声雾化仪雾化吸入10 g/L卵白蛋白5 min激发。其中C1,C2两组于每天激发前12 h分别胃饲咳喘落21.75 g/(kg*只)及咳喘落7.25 g/(kg*只),共7 d。A组用等量生理盐水代替氢氧化铝凝胶和卵白蛋白进行致敏和激发;A, B两组均胃饲生理盐水。22 d后用20 g/L戊巴比妥钠作腹腔注射麻醉大鼠,固定,打开并暴露胸腔,取近肺门处的左肺约100 mg,放入Eppendorf管,投入液氮罐。
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    1.5.2 总RNA抽提及纯度测定 将肺组织液氮下研磨成细粉末,加1ml Tripure试剂,反复冰冻匀浆,加氯仿充分震荡混匀,离心12 000 r/min 4℃, 20 min后,将上层水相吸入另一管中,加异丙醇与样品混匀置-20℃ 30 min后,同上离心15 min,沉淀RNA,加乙醇漂洗,离心弃上清,空气干燥10 min,加入ddH2O溶解,用紫外分光光度仪分别测定样品在260 mm/280 mm比值及浓度,作10 g/L琼脂糖凝胶电泳,紫外灯下观察电泳结果。

    1.5.3 逆转录-多聚酶链反应(RT-PCR反应) 取1 μg总RNA加随机引物65℃ 10 min水浴,冰浴2 min;再加M-MLV逆转录酶1 μl,37℃ 1 h水浴,95℃ 5 min,灭活逆转录酶,-20℃保存待测[6]。总RNA经RT反应后,IL-5采用两对引物在同一反应体系中进行PCR,引物1为IL-5的引物,引物2为细胞中表达稳定的管家基因β-actin的引物(内标准);IL-4则两对引物分别进行。反应流程如下:第1步,94℃ 2 min;第2步,94℃ 1 min,55℃ 1 min,72℃ 2 min;第3步,重复第2步,30个循环;第4步,最后一轮反应结束后,72℃ 10 min,以使反应更彻底。
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    1.5.4 PCR产物电泳分析 取PCR产物10 μl进行15 g/L琼脂糖凝胶电泳,电泳后将凝胶置于紫外灯下据已知bp数的λDNA+PstI位置判断目的产物,拍照后进行面积灰度扫描,以密度代表其表达量,计算出IL-4(IL-5)基因的相对表达量。IL-4(IL-5)基因的相对表达量=IL-4(IL-5)基因的密度/β-actin基因的密度。

    1.6 统计学方法 数据以±s表示,采用方差分析及直线回归分析。

    2 结果

    2.1 总RNA纯度鉴定 260 mm/280 mm比值为1.8~2.0,琼脂糖凝胶电泳显示28S,18S两条带清晰,且前者的荧光强度约为后者的两倍,无其他大分子条带,表明总RNA无蛋白质污染,无降解。

, 百拇医药     2.2 各组大鼠肺组织中IL-4 mRNA和IL-5 mRNA表达(β-actin为内参照) 模型组大鼠肺组织IL-4 mRNA和IL-5 mRNA表达较空白对照组明显增强(P<0.01),大剂量咳喘落可明显下调二者的表达(P<0.01),小剂量咳喘落只对IL-4 mRNA有下调作用(P<0.05),见表1。

    表1 各组大鼠肺组织IL-4 mRNA和IL-5 mRNA表达 组别

    例数

    IL-4 mRNA

    IL-5 mRNA

    空白对照组(A)

    10

    0.179±0.037**
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    0.159±0.052**

    模型组 (B)

    10

    0.442±0.052

    0.600±0.220

    咳喘落大剂量组(C1)

    10

    0.258±0.049**

    0.332±0.074

    咳喘落小剂量组(C2)

    10
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    0.387±0.029*

    0.546±0.117

    与模型组比较 *P<0.05, ** P<0.01

    2.3 肺组织IL-4 mRNA和IL-5 mRNA表达的相关性 肺组织IL-4 mRNA表达越强,其IL-5 mRNA表达也越强,二者呈显著的正相关关系(n=10,r=0.772,P<0.01),见图1。大剂量咳喘落治疗后肺组织IL-4 mRNA 和IL-5 mRNA表达减弱,也呈显著的正相关关系(n=10,r=0.868,P<0.01),小剂量咳喘落组肺组织IL-4 mRNA 和IL-5 mRNA之间无相关关系(n=10,r=0.217,P>0.05),表明大剂量咳喘落对哮喘大鼠肺组织IL-4 mRNA和IL-5 mRNA表达有同时下调作用,见图2。
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    图1 模型组肺组织IL-4 mRNA和IL-5 mRNA相关图

    图2 咳喘落大剂量肺组织IL-4 mRNA和IL-5 mRNA相关图

    3 讨论

    哮喘的病理基础为气道粘膜和粘膜下层炎症细胞浸润,尤其是嗜酸性粒细胞为主的气道慢性炎症[7]。其发病过程与CD4+T淋巴细胞的活化密切相关,CD4+T淋巴细胞受变应原刺激后,活化的Th2细胞同时增强IL-4 mRNA和IL-5 mRNA表达,二者相互协同,造成气道变应性炎症。在支气管粘膜活检组织和活化的T细胞中发现有IL-5 mRNA表达[8];Brusselle等[9]通过IL-4基因灭活小鼠体内实验发现,在过敏性气道炎症中,IL-4通过T细胞依赖性机制来调控抗原诱导的嗜酸性粒细胞使之向气道聚集,说明在过敏性哮喘炎症过程中局部肺组织IL-4与IL-5基因表达起着十分关键的作用。
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    咳喘落具有温阳抗寒、化痰平喘之功效,方中主要药物制附子、麻黄温阳祛寒,宣肺平喘;桃仁、细辛化瘀滑痰,诸药协同共入肺经,该方既针对哮证阳虚之体这个根本,又针对瘀痰阻络为患,真正体现中医学“治病求本”的思想。我们既往的研究显示:咳喘落在拮抗气道炎症方面的作用与地塞米松相当且无副作用[3,4]。本实验根据国外文献加以改进,复制了大鼠哮喘模型,经研究发现:哮喘大鼠肺组织IL-4 mRNA和IL-5 mRNA表达增强,大剂量咳喘落治疗后,其表达显著降低,接近于正常水平,二者分别呈显著正相关,但小剂量咳喘落只对IL-4 mRNA有下调作用,提示临床用药要注意剂量,既要有效又要安全。 咳喘落能同时降低肺组织IL-4,IL-5基因表达,减少IL-4,IL-5的生物合成,进而抑制嗜酸性粒细胞在气道的浸润、聚集和活化,发挥其拮抗气道变应性炎症的作用,为咳喘落治疗支气管哮喘的作用机理提供了分子生物学方面的依据。

    参考文献

    1,吴银根,张惠勇,王宏长,等.温阳抗寒合剂治疗支气管哮喘98例临床观察.中国医药学报,1996,11(2):33
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    2,吴银根,王宏长,张惠勇,等.温阳抗寒合剂对实验性哮喘动物模型的研究.中国中医基础医学杂志,1996,2(2):22

    3,吴银根,徐重明,李培成. 咳喘落对哮喘模型外周血IL-5含量影响的实验研究.中医研究,1998,11(1):15

    4,徐重明.咳喘落治疗支气管哮喘的临床和实验研究.上海中医药大学博士学位论文,1998

    5,Underwood SL,Raeburn D,Lawrence C,et al.RPR 106541,a novel,airways-selective glucocorticoid:effects against antigen-induced CD4+ T lymphocyte accumulation and cytokine gene expression in the Brown Norway rat lung. Br J Pharm, 1997,122:439
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    6,萨姆布鲁克 J,弗里奇 EF,曼尼阿蒂斯T,著. 金冬雁,黎孟枫,译.分子克隆实验指南. 北京:北京科学出版社,1993.672~692

    7,Rossi GA,Crimi E,Lantero S,et al.Late-phase asthmatic reaction to inhaled allergen is associated with early recruitment of eosinophils in the airways. Am Rev Respir Dis, 1991,144:379

    8,Hamid Q,Azzawi M,Ying S,et al.Expression of mRNA for interleukin-5 in mucosal bronchial biopsies fron asthma.J Clin Invest,1991,87:1541

    9,Brusselle GG,Kips JC,Tavernier JH,et al.Attenuation of allergic airway inflammation in IL-4 deficient mice.Clin Exp Allergy,1994,24:73

    (收稿日期:1999-11-22), 百拇医药