技術(shù)文章
斑馬魚研究丨復(fù)方中藥提取物增強(qiáng)免疫力作用及初步機(jī)制研究
閱讀:2196 發(fā)布時(shí)間:2022-10-18作者:王濤 ,戴明珠,李延川,彭逸,李春?jiǎn)?/span>
作者單位:無限極(中國(guó))有限公司;杭州環(huán)特生物科技股份有限公司
本文發(fā)表于:《中國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)報(bào)》2022年1月30日
核心摘要 :
目的:通過體外細(xì)胞和體內(nèi)斑馬魚實(shí)驗(yàn),快速評(píng)價(jià)復(fù)方中藥提取物增強(qiáng)免疫力作用,并進(jìn)行初步機(jī)制研究。
方法:在體外實(shí)驗(yàn)中利用 RAW 264.7 小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞初步評(píng)價(jià)復(fù)方中藥提取物的生物活性;再以酒石酸長(zhǎng)春瑞濱誘導(dǎo)建立斑馬魚活體免疫低下模型,分別從斑馬魚巨噬細(xì)胞生成和吞噬功能、T細(xì)胞生成及相關(guān)炎癥、免疫基因的表達(dá)等多個(gè)方面,觀察復(fù)方中藥提取物的干預(yù)作用。
結(jié)果:體外實(shí)驗(yàn)中復(fù)方中藥提取物有良好的生物安全性,其在250 μg/mL 條件下可提高酒石酸長(zhǎng)春瑞濱誘導(dǎo)后的RAW 264.7 小鼠單核巨噬細(xì)胞存活率。體內(nèi)研究表明,復(fù)方中藥提取物在 222、667、2000 μg/mL 濃度時(shí)均可明顯改善長(zhǎng)春瑞濱誘發(fā)的斑馬魚巨噬細(xì)胞數(shù)量的減少,同時(shí)增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬能力;222、667μg/mL濃度可顯著增加T細(xì)胞熒光強(qiáng)度;222、667、2000 μg/mL 濃度均可明顯恢復(fù)模型對(duì)照組中rag1、rag2 基因相對(duì)表達(dá)量被下調(diào)的情況,并均可以顯著下調(diào)模型斑馬魚TNF-α 基因相對(duì)表達(dá)量;復(fù)方中藥提取物222μg/mL可顯著上調(diào)免疫因子 IL-12 基因表達(dá)量,在2000μg/mL 時(shí)顯著上調(diào)IFN-γ 基因表達(dá)量。
結(jié)論:體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)表明復(fù)方中藥提取物具有明顯的增強(qiáng)免疫力作用。
● 綜述
免疫力可以保護(hù)機(jī)體不受侵害,近年來,由于生態(tài)失衡所導(dǎo)致的免疫性疾病越來越多,西藥不能起到預(yù)防作用,治療效果不甚明顯且存在毒副作用。而中藥及其提取物在中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論指導(dǎo)下,擅治未病,講究協(xié)調(diào)和平衡,且毒副作用小,所以中藥及其提取物增強(qiáng)免疫力一直是新研究方向。已有實(shí)驗(yàn)研究表明,靈芝多糖和生物堿均能明顯增強(qiáng)小鼠巨噬細(xì)胞吞噬能力和 T 淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化能力,同時(shí)可提高小鼠外周血中 IFN-γ 的表達(dá)水平。五味子多糖、白術(shù)多糖及內(nèi)酯均具有抗氧化和增強(qiáng)機(jī)體免疫力活性;菟絲子提取物是有效的抗菌劑,抗氧化劑和抗炎劑;黨參和茯苓在多種急性和慢性炎癥的不同實(shí)驗(yàn)?zāi)P椭酗@示抗炎活性。然而大部分研究都是以傳統(tǒng)的大小鼠為動(dòng)物模型進(jìn)行評(píng)價(jià),具有造模時(shí)間長(zhǎng)、成本高、通量小等缺點(diǎn)。
斑馬魚是一種國(guó)際認(rèn)可的新型模式生物,其引人注目的優(yōu)勢(shì)是胚胎發(fā)育的透明性,基于高通量的檢測(cè)體系,以及短時(shí)-高效-低費(fèi)篩選。隨著“3R原則”的推行與實(shí)施,其在藥物的靶點(diǎn)鑒別、疾病的模型開發(fā)和毒性評(píng)價(jià)中應(yīng)用越來越廣泛。本研究采用體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)斑馬魚免疫低下模型探究復(fù)方中藥提取物對(duì)免疫力的影響,從RAW264.7小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞活性,斑馬魚巨噬細(xì)胞數(shù)量及其吞噬功能,T細(xì)胞數(shù)量,免疫相關(guān)基因水平多方面考察復(fù)方中藥提取物的生物安全性與增強(qiáng)免疫作用,對(duì)復(fù)方中藥提取物增強(qiáng)免疫功能進(jìn)行驗(yàn)證并提供理論依據(jù)。
● 實(shí)驗(yàn)方法
1. RAW264.7細(xì)胞培養(yǎng)及復(fù)方中藥提取物處理
取生長(zhǎng)狀態(tài)良好的RAW264.7小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞,每孔依次加入復(fù)方中藥提取物62.5、125、250、500及1000μg/mL濃度的培養(yǎng)基,測(cè)定各孔吸光度(OD)值,確定復(fù)方中藥提取物處理濃度;
除正常對(duì)照孔及溶劑對(duì)照孔(0.1%DMSO)外,其余每孔均加入12.5μg/mL濃度的培養(yǎng)基后,再依次加入復(fù)方中藥提取物27.8、83.3、250μg/mL濃度以及陽性對(duì)照組25μg/mL濃度的培養(yǎng)基,測(cè)定各孔OD值,評(píng)價(jià)復(fù)方中藥提取物對(duì)RAW264.7細(xì)胞存活率的影響。
2. 復(fù)方中藥提取物安全性考察
選取受精后2dpf的Tg(mpeg1:EGFP)轉(zhuǎn)基因斑馬魚,設(shè)置加藥組:復(fù)方中藥提取物62.5、125、250、500、1000、2000μg/mL;同時(shí)設(shè)置正常對(duì)照組。記錄孵育至 6 dpf 時(shí)斑馬魚各臟器毒性表型與死亡情況,確定復(fù)方中藥提取物對(duì)正常斑馬魚的檢測(cè)濃度(MTC)。
3. 復(fù)方中藥提取物對(duì)斑馬魚巨噬細(xì)胞生成的影響
取2dpf的Tg轉(zhuǎn)基因斑馬魚,設(shè)置加藥組:復(fù)方中藥提取物222、667、2000μg/mL;同時(shí)設(shè)置對(duì)照組,建立斑馬魚巨噬細(xì)胞減少癥模型。在熒光顯微鏡下觀察斑馬魚尾部靜脈血管中巨噬細(xì)胞熒光強(qiáng)度(S1),并拍照。
4. 復(fù)方中藥提取物對(duì)斑馬魚巨噬細(xì)胞吞噬功能的影響
選取2dpfTg轉(zhuǎn)基因斑馬魚,均靜脈注射紅色熒光微球作為異物以建立斑馬魚巨噬細(xì)胞吞噬功能模型。將模型斑馬魚設(shè)置加藥組:復(fù)方中藥提取物 222、667、2000 μg/mL;同時(shí)設(shè)置對(duì)照組,在熒光顯微鏡下觀察斑馬魚體內(nèi)(全身)熒光微球殘留的數(shù)目(N)。
5. 復(fù)方中藥提取物對(duì)斑馬魚 T 細(xì)胞的影響及初步機(jī)制研究
選取2dpf Tg轉(zhuǎn)基因斑馬魚,設(shè)置加藥組:復(fù)方中藥提取物 222、667、2000 μg/mL;同時(shí)設(shè)置對(duì)照組:陽性對(duì)照百令膠囊 60.0 μg/mL,正常對(duì)照組及模型對(duì)照組,建立斑馬魚 T 細(xì)胞減少癥模型。
在熒光顯微鏡下觀察斑馬魚 T 細(xì)胞熒光強(qiáng)度(S2),分析對(duì) T 細(xì)胞生成的影響;收集斑馬魚樣本,提取各濃度組斑馬魚總 RNA,以 β-actin 作為基因表達(dá)的內(nèi)參,檢測(cè)目的基因腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、重組激活型基因-1(rag1)、重組激活型基因-2(rag2)、白細(xì)胞介素-12(interleukin-12,IL-12)和 γ-干擾素(interferon-γ,IFN-γ)的轉(zhuǎn) 錄 水 平 , 進(jìn) 行 復(fù) 方 中 藥 提 取 物 增 強(qiáng) 免 疫 力 初 步 機(jī) 制 研 究。
● 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1. 復(fù)方中藥提取物對(duì) RAW 264.7 細(xì)胞存活率的影響
當(dāng)復(fù)方中藥提取物濃度為62.5~250μg/mL時(shí),RAW264.7細(xì)胞存活率均>90.0%;當(dāng)復(fù)方中藥提取物濃度為500μg/mL時(shí),RAW264.7 細(xì)胞存活率下降為 84.0%。故確定復(fù)方中藥提取物對(duì)RAW264.7細(xì)胞安全濃度為250μg/mL(見表1)。
由表2可知,酒石酸長(zhǎng)春瑞賓可導(dǎo)致RAW264.7細(xì)胞存活率顯著下降;同時(shí)復(fù)方中藥提取物3倍濃度梯度干預(yù)后,細(xì)胞存活率呈劑量依賴性升高,復(fù)方中藥提取物250μg/mL可顯著提高RAW264.7細(xì)胞存活率(P<0.01)。
2、復(fù)方中藥提取物對(duì)斑馬魚的 MTC
在實(shí)驗(yàn)終點(diǎn),復(fù)方中藥提取物62.5~2000μg/mL濃度組斑馬魚均未見明顯異常,各臟器和行為狀態(tài)與正常斑馬魚相似(見圖1)。提示復(fù)方中藥提取物對(duì)正常斑馬魚的MTC為2000μg/mL。
3. 復(fù)方中藥提取物對(duì)斑馬魚巨噬細(xì)胞生成的影響
由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知(表3,圖2),酒石酸長(zhǎng)春瑞賓可導(dǎo)致斑馬魚免疫力低下,表現(xiàn)為與正常對(duì)照組比較,酒石酸長(zhǎng)春瑞賓組斑馬魚中巨噬細(xì)胞熒光強(qiáng)度顯著降低;復(fù)方中藥提取物低、中、高3倍濃度梯度干預(yù)后,巨噬細(xì)胞熒光強(qiáng)度均顯著升高,巨噬細(xì)胞減少的改善功效分別為18%(P< 0.05)、21%(P<0.01)和22%(P<0.01)。
4、復(fù)方中藥提取物對(duì)斑馬魚巨噬細(xì)胞吞噬功能的影響
由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知(表 4,圖 3),與模型對(duì)照組比較,復(fù)方中藥提取物低、中、高3個(gè)濃度組均可明顯減少斑馬魚體內(nèi)熒光微球殘留數(shù)目(P<0.05),表明復(fù)方中藥提取物具有促巨噬細(xì)胞吞噬功能作用。
5. 復(fù)方中藥提取物對(duì)斑馬魚 T 細(xì)胞生成的影響
由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知(表5,圖4),與正常對(duì)照組比較,模型對(duì)照組T細(xì)胞熒光強(qiáng)度極顯著降低,表明酒石酸長(zhǎng)春瑞賓可誘導(dǎo)斑馬魚免疫抑制。與模型對(duì)照組比較,復(fù)方中藥提取物中濃度T細(xì)胞熒光強(qiáng)度顯著升高(P<0.01);但高濃度對(duì)T細(xì)胞熒光強(qiáng)度無升高作用且呈現(xiàn)降低的作用趨勢(shì)。
6、復(fù)方中藥提取物對(duì)斑馬魚 T 細(xì)胞的影響及初步機(jī)制研究
6.1 RNA 濃度及純度
在實(shí)驗(yàn)終點(diǎn),提取斑馬魚總RNA,測(cè)定 RNA 濃度及純度,結(jié)果表明 A260/A280比值均在1.88~2.03之間,表明提取得到斑馬魚總RNA質(zhì)量較好,可用于后續(xù)q-PCR 實(shí)驗(yàn)(見表6)。
6.2 對(duì)重組激活型基因rag1和rag2的影響
根據(jù)基因相對(duì)表達(dá)量公式計(jì)算,與正常對(duì)照組比較,模型對(duì)照組 rag1、rag2 基因相對(duì)表達(dá)量均顯著下調(diào)(P<0.01),復(fù)方中藥提取物干預(yù)后,低、中、高濃度組rag1、rag2基因相對(duì)表達(dá)量均顯著恢復(fù)(見表7)。
6.3 對(duì)免疫因子 IL-12 和 IFN-γ 的影響
與正常對(duì)照組比較,模型對(duì)照組 IL-12 基因相對(duì)表達(dá)量極顯著下調(diào)(P<0.001),復(fù)方中藥提取物干預(yù)后,在實(shí)驗(yàn)終點(diǎn),低濃度組 IL-12 基因相對(duì)表達(dá)量極顯著上升(P < 0.001),中、高濃度組出現(xiàn)負(fù)反饋調(diào)節(jié)。
與正常對(duì)照組比較,模型對(duì)照組 IFN-γ 基因相對(duì)表達(dá)量顯著下調(diào)(P<0.01),復(fù)方中藥提取物3倍濃度梯度干預(yù)后,IFN-γ 基因相對(duì)表達(dá)量呈劑量依賴性恢復(fù),復(fù)方中藥提取物高濃度組 IFN-γ 基因相對(duì)表達(dá)量極顯著上升(P <0.001)(見表8)。
6.4 對(duì)致炎癥因子 TNF-α 的影響
模型對(duì)照組TNF-α基因相對(duì)表達(dá)量(1.000)與正常對(duì)照組(0.006)比較極顯著上調(diào)(P<0.001)。復(fù)方中藥提取物低、中、高濃度組 TNF-α 基因相對(duì)表達(dá)量分別為 0.023、0.002 和 0.008(P<0.001),提示復(fù)方中藥提取物可顯著下調(diào) TNF-α 基因相對(duì)表達(dá)量(見表 9)。
● 結(jié)論
在體外實(shí)驗(yàn)中復(fù)方中藥提取物有良好的生物安全性,且可明顯提高酒石酸長(zhǎng)春瑞濱誘導(dǎo)后小鼠單核巨噬細(xì)胞的存活率。體內(nèi)研究表明,復(fù)方中藥提取物可明顯改善長(zhǎng)春瑞濱誘發(fā)的斑馬魚巨噬細(xì)胞及T細(xì)胞數(shù)量的減少,同時(shí)增強(qiáng)體內(nèi)巨噬細(xì)胞的活性和吞噬能力;復(fù)方中藥提取物可明顯恢復(fù)模型對(duì)照組中rag1、rag2 基因相對(duì)表達(dá)量被下調(diào)的情況,復(fù)方中藥提取物上調(diào)免疫因子 IL-12 的表達(dá)量、IFN-γ 基因的相對(duì)表達(dá)量,復(fù)方中藥提取物可顯著下調(diào) TNF-α 基因相對(duì)表達(dá)量。體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)表明復(fù)方中藥提取物具有明顯的增強(qiáng)免疫力作用。
綜上所述,復(fù)方中藥提取物具有明顯的抗炎及增強(qiáng)免疫力的作用。本研究可為復(fù)方中藥提取物作為新的免疫保健食品和二次開發(fā)提供指導(dǎo)性依據(jù)。