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基于中医理论及临床验证基础上的射干作用机制研究*

2018-05-10王光函孙小玲邹桂欣尤献民辛旭阳李国信

世界科学技术-中医药现代化 2018年1期
关键词:射干豚鼠提取物

王光函,孙小玲,邹桂欣,尤献民,辛旭阳,刘 晶,李国信**

(1.辽宁省中医药研究院 沈阳 110034;2.辽宁省药品检验检测院 沈阳 110023)

射干,始载于《神农本草经》[1],其味苦、辛,性寒,微毒,归肺、肝经。具有祛痰利咽、消癖散结、清热解毒、消肿止痛的功效,临床常用于治疗感受风热或痰热壅盛引起的咽喉肿痛、痰涎壅盛,及咳嗽气喘等症,是中医治疗喉痹咽痛之要药。综合分析古典医籍及现代文献[2-6],确定射干临床上用于治疗发热、恶寒、咳嗽、咯痰、口渴、胸痛或闷、气短等症状,症常见于急性气管-支气管炎、感染后咳嗽(PIC)、慢性阻塞性肺疾病急性加重、支气管哮喘合并感染等气道感染性疾病。

呼吸道合胞病毒(RSV)属副粘液病毒科,肺炎病毒属,是PIC发病及感染的重要感染病原之一,也是医院交叉感染的主要病原。现代医学[7]认为病毒感染导致了气道变应性炎症、气道上皮损伤、气道高反应等。本研究基于射干临床病种筛选试验结果,确定了感染后咳嗽为射干临床治疗病种后,拟采用RSV感染豚鼠咳嗽模型[8],通过对感染后豚鼠肺组织形态学影响,肺泡灌洗液中白细胞总数及分类计数变化,细胞因子白介素-4(IL-4)、干扰素-γ(IFN-γ)、白三烯-4(LTC4)表达影响,来研究射干提取物对RSV感染后咳嗽模型抗炎作用。

1 材料

1.1 动物与细胞

雄性纯白SPF级豚鼠30只,250-300 g(北京实验动物中心);呼吸道合胞病毒(武汉病毒研究所赠予);Hep-2细胞(江苏齐氏生物科技有限公司)。

1.2 药物与仪器

射干提取物(实验室自制);DMEM高糖培养基、胎牛血清(CORNING);胰酶(碧云天生物技术有限公司);枸橼酸(沈阳市试剂一厂);IFN-γ、IL-4、LTC4 ELISA试剂盒(南京建成生物工程研究所有限公司);ELX800型酶标仪(BioTek,美国);石蜡切片机(莱卡);BX53显微镜(奥林巴斯)。

2 方法

2.1 射干提取物的制备

射干药材1 kg,加70%乙醇提取2次,合并提取液,浓缩至无醇味,用乙醇调整至含醇量为30%,上于D101大孔吸附柱上,用3倍量30%乙醇除杂,继用80%乙醇洗脱,收集洗脱液,干燥至干,即得(每1 g提取物含20.7 g射干药材)。

2.2 Hep-2细胞培养、RSV扩增及组织培养半数感染量(TCID50)的测定

Hep-2细胞使用DMEM培养液(含有10%胎牛血清,100 U·mL-1青霉素,100 g·L-1链霉素),37℃,5%CO2培养箱中常规培养。生长状态良好的细胞每2-3天传代。

Hep-2细胞在培养瓶中长至70-80%融合,吸出培养液,PBS洗2次,加入1 mL无血清培养液,取病毒悬液100µL接种于细胞上,每15 min摇动1次,吸附2 h后倒出病毒液,加入含5%胎牛血清培养液,于第2-3天开始出现细胞病变(CPE),待病变达60-70%时收获病毒,将细胞反复冻融2-3次后,1 000 r·min-1,离心5 min,去除细胞碎片,收集上清分装后,-80℃保存。

取对数生长期Hep-2细胞接种96孔板(1×104cells/well),5%CO2、37℃培养箱培养24 h,细胞贴壁并形成均匀单层时吸弃培养液。梯度稀释病毒至10-3-10-(8病毒液用维持液10倍系列稀释)6个梯度,每孔加100 μL,每列一个稀释度,共6列。其余6列加入培养液,作空白对照。37℃、5%CO2吸附2 h,吸弃病毒液,每孔加维持液100 μL,置培养箱中继续培养,逐日观察病变程度并记录。以最高稀释度不再出现新病变时为终点,结果只记录最后一天病变情况即可。用Reed-Muench公式计算病毒半数细胞感染量(TCID50)。本次实验病毒半数细胞感染量(TCID50)为7×105TCID50。

2.3 RSV感染豚鼠模型的制备及分组

健康豚鼠,常规饲养,一周后开始正式试验。试验分空白组,RSV感染模型组、射干提取物给药组(600 mg·kg-1·日-1),每组10只。

RSV感染模型制备:除空白组外,将其余各组豚鼠放入自制450 mm×450 mm×900 mm熏笼中,每5只一笼,以锯末50 g+10支香烟点燃烟熏,每次30 min,每日1次,连续10天,自由进食吸水,从第5天开始将豚鼠乙醚浅麻后鼻腔滴注100TCID50的RSV悬液100µL(每天滴鼻2次,早晚各1次,空白组给予相同剂量的5%DMEM培养液),连续给药1周。滴入量以体重1µL·g-1计算。给药组自第5天开始给药。

2.4 射干提取物对实验动物镇咳作用的观察

于末次给药45 min时,将动物置于5 L大烧杯中,底部加少量垫料,烧杯口用保鲜膜封,以4.5 mol·L-1枸橼酸溶液雾化吸入激发,每次30 s,观察5 min内豚鼠咳嗽次数。

2.5 肺泡灌洗收集

将豚鼠用2%戊巴比妥(25 mg·kg-1)麻醉后仰卧固定于操作台,打开胸腔,暴露气管和双肺,结扎右主支气管,在隆突上用套管针穿刺至左肺,气管上段剪开插入灌流管,将预温至37℃的生理盐水经气管插管注入肺内,每次灌入2-3 mL,停留30 s,回吸液体,反复3次,灌洗液回收率为70-85%。2 000 r·min-1,4℃离心10 min,上清液分装保存于-20℃冰箱,备用。细胞沉淀用磷酸盐缓冲液(PBS)溶解,在全自动模块式血液体液分析仪上测定白细胞总数、淋巴细胞计数、单核细胞计数及中性粒细胞计数。

2.6 ELISA法测定肺泡灌洗液中IL-4、IFN-γ、LTC4的含量

按照试剂盒要求测定各组豚鼠支气管肺泡灌洗液中IL-4、IFN-γ、LTC4的含量。

2.7 对肺组织形态学影响

结扎右主支气管,采用4%多聚甲醛固定右肺中叶,常规苏木素-伊红(HE)染色,光镜观察肺组织形态结构。

2.8 统计学处理

数据处理采用SPSS18.0统计软件,结果Xˉ±S表示,采用单因素方差分析,P<0.05表示有显著性差异,P<0.01有极显著差异。

3 结果

3.1 射干提取物对实验动物镇咳作用的观察

模型组5 min内咳嗽次数显著高于空白组,提示造模成功;而咳嗽潜伏期无显著差异。给药组中,射干提取物对模型动物5 min内咳嗽有显著抑制作用。结果见表1。

表1 射干提取物对枸橼酸引起咳嗽的影响结果(ˉ±S,n=10)

表1 射干提取物对枸橼酸引起咳嗽的影响结果(ˉ±S,n=10)

注:与空白组比较,**P<0.01;与模型组比较,#P<0.05。

图1 射干提取物对RSV感染豚鼠BALF中IL-4、IFN-γ表达的影响

图2 射干提取物对RSV感染豚鼠肺泡灌洗液中LTC4表达的影响

3.2 射干提取物对RSV感染豚鼠BALF中细胞学的改变

模型BALF中白细胞总数、淋巴细胞、单核细胞和中性粒细胞明显高于空白组(P<0.05),说明模型建立成功。给药组与模型组相比,BALF中白细胞总数、淋巴细胞、单核细胞和中性粒细胞显著降低(P<0.05)。见表2。

3.3 射干提取物对RSV感染豚鼠BALF中IL-4、IFN-γ含量及比例的变化

RSV感染豚鼠后,模型组中IL-4水平明显高于空白组(P<0.05),而IFN-γ水平明显低于空白组(P<0.05)。给药后,豚鼠BALF中IL-4水平明显降低(P<0.05),IFN-γ水平明显增高(P<0.05)结果见图1、表3。

3.4 射干提取物对RSV感染豚鼠BALF中LTC4表达的影响

RSV感染豚鼠后,模型组中LTC4水平明显高于空白组(P<0.05),给药后LTC4水平明显低于模型组(P<0.05)。结果见图2、表3。

3.5 射干提取物对RSV感染豚鼠肺组织形态的影响

RSV感染豚鼠后,模型组与空白组相比,可见肺泡壁增厚,有炎性细胞出现,形态变形,并有充血。给药组所有症状均有减轻。

4 讨论

《普济方》数据库管理系统[9]可以对任何一味中药进行跨病种检索,检索结果可得此药复方配伍用于所有病证的构成、各病证配伍此药频数。基于《普济方》数据库古方配伍应用考证结果表明,含射干复方所治疾病以喉痹咽痛、咳嗽、咳喘、咽干、痰热壅盛诸病与2015年版《药典》[10]一部所记功能主治完全吻合。现代文献学研究表明,射干具有抗炎、抗病毒、抗菌、抗氧化等药理作用。结合传统中医药理论研究结果,考虑急性气管-支气管炎(风邪犯肺证)及感染后咳嗽(余热未清证)在炎性表现方面一急一慢,发病方面风热犯肺表现在前期,后期入里化热、余热未清,颇具代表性,故选择此二证为射干临床应用试验病征。前期临床研究结果表明:射干清咳片组与对照组(肺宁片组)治疗后比较虽然没有统计学意义,但从日间、夜间咳嗽、咯痰、痰量评分数值变化可看出,射干清咳片改善明显,证明其治疗感染后咳嗽及急性气管-支气管炎临床疗效确切。

表2 射干提取物对RSV感染豚鼠肺泡灌洗液中细胞学的影响

表3 射干提取物对RSV感染豚鼠BALF中LTC4、IL-4、IFN-γ表达的影响

图3 射干提取物对RSV感染豚鼠肺组织病理切片图

根据临床两个证型的试验结论,结合感染后咳嗽在患病人群中更为常见,患者量较大,患者长期咳嗽不愈,易给患者造成很大心理负担,精神上形成紧张,严重影响患者生活质量,反复检查易造成医疗成本过大,且从疾病角度出发感染后咳嗽在临床上没有更为有效的治疗手段,而急性气管-支气管炎目前临床治疗药品颇为丰富如:抗感解毒冲剂、止咳平喘的川贝批把膏等,所以我们首先选择了感染后咳嗽作为射干作用机制研究的动物模型。

感冒后咳嗽绝大部分由呼吸道病毒感染后引起,又称为感染后咳嗽,目前有关感染后咳嗽的机制知之甚少,缺乏满意的治疗[11]。感染后咳嗽虽然最终大多可以自愈,但过程中可能会严重影响患者的工作和生活,因此,进行病毒感染引起的咳嗽,尤其是感染后咳嗽发病机制的探讨将具有重要的意义。现代医学认为感冒后咳嗽的发病与病毒感染后所产生的变应性炎症、气道上皮损伤、气道神经末梢暴露、神经源性炎症反应及其导致的气道高反应有关[12,13]。

呼吸道变应性炎症产生与Th1/Th2类细胞因子失衡有关,Th1/Th2比例降低是呼吸道变应性炎症发生主要因素,且Th2类细胞因子优势表达是其形成及进展的关键机制[14]。Th1细胞分泌的细胞因子IFN-γ及Th2细胞分泌的细胞因子IL-4与呼吸道变应性炎性反应关系密切,IFN-γ能促进细胞表达MHC-Ⅰ类和MHC-Ⅱ类分子,并抑制Th2细胞的增殖;直接通过气道给予IFN-γ,可抑制抗原激发小鼠特应性气道炎症。白三烯(LTS)是花生四稀酸(Aracliidonic Acid,AA)经5-脂氧酶途径合成代谢产生并具有多种生物活性的脂肪酸,包括LTB4和LTC4等,LTS是引起和加重气道炎症的重要炎症介质,从而导致气道上皮损伤,使咳嗽感受器暴露过多,引起咳嗽敏感性增高[15]。因此对肺泡灌洗液中的IL-4、IFN-γ及LTC4进行测定。

实验结果表明,采用RSV感染豚鼠模型,BALF细胞学及肺组织病理学检查支持气道炎症改变,表明感染后咳嗽模型成功。射干提取物给药组能减少豚鼠咳嗽次数,降低BALF中IL-4含量,升高IFN-γ含量,使IL-4/IFN-γ的比值降低,调节Th1/Th2免疫失衡;并且射干提取物能降低BALF中LTC4水平,显著减少炎性细胞数量,抑制炎性细胞浸润,说明射干提取物可能通过调节Th1/Th2平衡、抑制LTC4表达而抑制炎性介质的释放和聚集,从而减轻气道炎症。

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8 叶新民,钟南山,刘春丽,等.呼吸道合胞病毒感染对豚鼠咳嗽相关气道功能及其神经递质的影响.中华哮喘杂志,2011,5(3):182-187.

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