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类风湿关节炎(RA) 是一种以滑膜关节病变为主的慢性全身性、进行性自身免疫性疾病。疾病最早开始表现是滑膜炎,继而引发骨损伤及侵蚀,直至骨关节畸形及功能障碍[1-2],RA动物模型中广泛使用的是佐剂性关节炎模型和胶原诱导的关节炎模型。佐剂性关节炎又称弗氏佐剂性关节炎,是建立免疫性关节炎动物模型的基本方法[3]。RA发病机制还不明确,目前缺乏理想的治疗方案。临床上治疗RA主要是非甾体类抗炎药、抗风湿药物及糖皮质激素等[4],但往往因为药物的不良反应、价格等因素,难以坚持长期服药。
茵连痛风颗粒是上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院院内制剂,由菌陈、连钱草、伸筋草组成,具有清热利湿、通络的功效。其处方是依据沪上著名夏氏外科传人夏涵教授数年临床经验方制成,用于治疗痛风性关节炎,临床具有显著疗效[5]。本实验通过弗氏完全佐剂诱导大鼠关节炎模型,观察茵连痛风颗粒对佐剂性关节炎的影响,为茵连痛风颗粒的临床应用提供科学依据。
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茵连痛风颗粒(上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院药剂科自制,沪药制字:Z05050342,批号:1811001);塞来昔布胶囊(辉瑞制药有限公司,批号:AN8171);弗氏完全佐剂(Sigma 公司); IL-10、IL-4、前动力蛋白(PK1、2)酶联免疫分析试剂盒均购自上海威奥生物科技有限公司。
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SD 大鼠,雄性,体重(160±10)g,[上海斯莱克实验动物有限责任公司,实验动物生产许可证号:SCXK(沪)2017-0005]。
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酶标仪(型号:DENLEY DRAGON Wellscan MK3,公司:Thermo);离心机(型号:TGL-168,公司:上海安亭科学仪器厂);数字显示隔水式电热恒温培养箱(型号:PYX-DHS,公司:上海跃进医疗器械厂);自制刻度软尺。
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将48只SD雄性大鼠适应性饲养1周后,随机分为6组,每组8只。分别为正常组,模型组,塞来昔布阳性组(0.017 g/kg),茵连痛风颗粒高剂量组(15.4 g/kg),茵连痛风颗粒中剂量组(7.7 g/kg),茵连痛风颗粒低剂量组(3.8 g/kg)。除正常组外,其余各组大鼠右后足皮内注射弗氏完全佐剂 0.1 ml/足。注射弗氏完全佐剂后第8天,按照如上剂量灌胃给予相应浓度的受试药品,正常组和模型组给予等体积蒸馏水,每天给药1次,连续给药28 d。
模型鉴定:造模后各组大鼠的皮肤肿胀,皮肤温度及踝关节肿胀度与正常组之间是否有统计学差异,是模型成功与否的判定标准。
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分别在大鼠给药后7、14、28 d记录大鼠四肢关节病变程度,采用关节炎指数(AI)评分分级法评价大鼠病变程度。关节炎指数分为 5级(0~4分):0分,关节无红肿;l分,单个趾关节明显红肿;2分,发红并(或)肿胀关节>l个;3分,整个足及跖关节明显红肿;4分,严重的关节肿胀或畸形。根据未注射佐剂的余下肢体的病变程度累计积分,计算出AI(各个关节的积分累计起来,即为每只大鼠的 AI)。
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分别于造模前、给药后1 d、以及每间隔8 d,用刻度软尺测量大鼠右后踝关节周长,并观察各组动物关节病变情况。按照下列公式计算踝关节肿胀率:踝关节肿胀率=(致炎后踝关节周长-致炎前踝关节周长) /致炎前踝关节周长×100% 。
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末次给药后2 h,于大鼠左足趾皮下注射50 μl 2.5%甲醛,观察1~10 min(第I时相)和10~30 min(第II时相)的行为反应。评分标准:第I时相抬足1次,计1分;第II时相舔足、咬足或抖足1次,计2分。计算30 min内的总得分。
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末次给药后禁食、禁水12 h,大鼠注射10%水合氯醛(0.3 ml/100 g)进行麻醉,腹主动脉取血,离心取血清,用ELISA 法检测血清中IL-10、IL-4、PK1、PK2含量; 各组大鼠取左侧足掌肉垫,福马林固定,乙醇梯度脱水,石蜡包埋、切片和HE染色,病理组织学观察。
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采用 SPSS 21.0 统计软件进行分析,实验数据以(
$ \bar x \pm s $ )表示,组间比较采用单因素方差分析。 -
造模前各组大鼠毛色光亮,动作敏捷,精神状态和饮食均良好。模型组大鼠在造模后,自主活动减少、足底局部出现红肿,后期整只爪和关节均有不同程度肿胀,最初表现为足部肿胀,而后肿胀向上到达踝关节,肿胀部位皮肤发红,温度升高。随着时间延长,大鼠食欲减退,毛色暗黄,且运动功能逐渐减退。给予茵连痛风颗粒高、中、低剂量组及塞来昔布阳性组大鼠精神状态有所好转,关节肿胀度、食欲等有不同程度的缓解。表1结果表明,与模型组比较,给药7、14、28 d后,茵连痛风颗粒高、中剂量组和阳性组大鼠关节炎指数显著降低(P<0.01)。
表 1 茵连痛风颗粒对大鼠关节炎指数的影响 (
$ \bar x \pm s $ ,n=8)组别 剂量(g/kg) 给药后关节炎指数 第7天 第14天 第28天 正常组 — 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 模型组 — 6.37±0.52## 9.63±0.74## 8.38±0.92## 阳性组 0.017 5.63±0.51** 6.50±0.93** 4.38±0.52** 高剂量组 15.4 5.50±0.53** 7.13±0.0.83** 4.13±0.64** 中剂量组 7.7 5.75±0.46** 8.13±0.0.83** 5.63±0.52** 低剂量组 3.8 5.88±0.35* 9.13±0.81 8.13±0.74 *P<0.05,**P<0.01,与模型组比较;##P<0.01,与正常组比较。 -
表2结果显示,与同期正常组比较,模型组在给药第9天时肿胀率达峰值, 17d开始,肿胀逐日减轻,给药第9天开始,阳性组和茵连痛风颗粒高剂量组足肿胀与模型组比较,肿胀明显减轻,有显著统计学差异(P<0.01);在给药第25、28天,茵连痛风颗粒中剂组与模型组有显著性差异(P<0.05),茵连痛风颗粒低剂组无明显差异。结果显示了茵连痛风颗粒对佐剂性关节炎大鼠原发足踝关节肿胀有剂量依赖性抑制作用。
表 2 茵连痛风颗粒对大鼠踝关节肿胀率的影响 (
$ \bar x \pm s $ ,n=8)组 别
踝关节周长(l/cm)给药后踝关节肿胀率(%) 第1天 第9天 第17天 第25天 第28天 正常组 2.24±0.05 2.77±0.71 3.36±1.87 3.56±4.70 3.94±6.89 4.31±7.95 模型组 2.26±0.06 28.75±6.36## 30.09±8.24## 26.51±10.43## 25.44±12.90## 23.31±13.26## 阳性组 2.27±0.08 27.00 ±0.00 22.63±1.77** 20.61±1.45** 19.33±4.31** 18.45±4.67** 高剂量 2.22±0.05 27.54 ±1.03 23.85±1.56** 20.01±0.04** 18.14±1.52** 17.85±2.40** 中剂量 2.24±0.06 28.24 ±0.67 28.68±0.92 25.19±0.88 22.26±1.52* 21.85±2.40* 低剂量 2.28±0.07 29.48 ±0.21 29.49±2.23 26.05±0.99 25.01±0.32 24.10±0.28 *P<0.05,**P<0.01,与模型组比较; ##P<0.01,与正常组比较。 -
与模型组比较,在I时相和II时相,阳性组和茵连痛风颗粒高、中、低剂量组可显著降低甲醛致痛分值(P<0.01),表明茵连痛风颗粒具有很好的镇痛作用(表3)。
表 3 茵连痛风颗粒对大鼠甲醛致痛的影响 (
$ \bar x \pm s $ ,n=8)组 别 剂量 (g/kg) 甲醛致痛分值 1~10 min(Ⅰ时相) 10~30 min(Ⅱ时相) 正常组 — 2.38±0.52 1.38±0.52 模型组 — 33.63±1.41## 14.88±1.64## 阳性组 0.017 11.38±1.06** 3.50±0.93** 高剂量组 15.4 12.13±0.99** 3.25±1.04** 中剂量组 7.7 16.00±1.60** 5.25±0.89** 低剂量组 3.8 19.38±1.19** 6.50±1.20** **P<0.01;与模型组比较; ##P<0.01,与正常组比较。 -
模型组大鼠IL-10,IL-4与正常组相比显著降低(P<0.01),炎性反应较明显;茵连痛风颗粒各组和阳性组均能升高IL-10,IL-4水平。同时,模型组大鼠 PK1、PK2水平与正常组相比显著升高(P<0.01),阳性组和茵连痛风颗粒各组均能降低两者水平,与模型组比较有显著差异 (P<0.01),其中,茵连痛风颗粒高剂量组更明显(表4)。
表 4 茵连痛风颗粒对大鼠血清IL-4、IL-10、PK1、PK2的影响 (
$ \bar x \pm s $ ,n=8)组别 剂量 (g/kg)
IL-4
IL-10
PK1
PK2正常组 — 79.49±4.38 97.07±2.97 491.76±8.56 926.24±25.38 模型组 — 59.89±3.45## 20.99±2.78## 706.31±67.83## 1455.40±147.81## 阳性组 0.017 139.69±13.78** 98.94±6.72** 567.10±20.58** 1099.60±63.63** 高剂量组 15.4 101.45±7.05** 90.36±5.43** 365.49±27.65** 656.07±194.68** 中剂量组 7.7 95.60±4.52** 82.75±8.49** 433.91±22.29** 866.73±21.57** 低剂量组 3.8 72.50±3.09** 78.15±5.47** 529.20±12.79** 1015.51±18.36** **P<0.01,与模型组比较; ##P<0.01,与正常组比较。 -
由图1可见,正常对照组足趾肉垫无炎症细胞浸润,而模型组可见大量淋巴细胞浸润。塞来昔布组可见淋巴细胞浸润程度的大幅度降低,而茵连痛风颗粒高、中、低剂量组均可降低淋巴细胞浸润,而以茵连痛风颗粒高剂量组最为显著。
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类风湿关节炎在中医归属“痹症”范畴,治疗以祛风除湿、散寒通络、扶正固本、清热解毒为主[7]。茵连痛风颗粒有茵陈、连钱草、伸筋草三味药材组成。茵陈作为君药,具有清利湿热、芳香舒脾、透表畅气之效;臣药连钱草,取其消石之功,防止痛风性尿路结石的产生,具有利湿通淋、清热解毒、散瘀消肿之功效;佐药伸筋草具有祛风除湿、舒筋活血之效,为治痹痛拘挛及伤损瘀肿之要药,配伍茵陈可以增强该复方利湿通络的作用。该方配伍符合中医理论对类风湿性关节炎的认识[8]。
弗氏佐剂关节炎动物模型是经典的类风湿关节炎模型,与类风湿性关节炎模型的病因、病症更接近。它能较为真实地反映类风湿关节炎的病理进程,与痛风性关节炎同属中医 “痹证”“白虎历节风”范畴,而且制备方法简便、易重复。常用于关节炎药物的药效评估[9]。IL-4、IL-10细胞因子在类风湿性关节炎患者中,起到十分重要的作用。这类细胞因子与滑膜炎性反应、增生及关节变形有着密切的关系。PK信号通路是近年新发现的调节通路,包括两种结构上关联的小分子肽PK1和PK2及相应的G蛋白偶联受体PK(PKR1和PKR2),PKs及其受体PKRs广泛分布在许多人体组织中。在免疫细胞中参与炎症发生和疼痛传递的重要环节,如PK2参与免疫调节,诱导骨髓细胞分化为单核细胞系和巨噬细胞系,并通过激活单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞上的 PKRs,释放IL-1、IL-6、TNF-a等炎性细胞因子,触发和维持炎性疼痛,调节免疫炎症反应[10-11]。研究发现在前动力蛋白信号通路中加入PKRs激动剂可以显著降低IL-10和IL-4生成[12]。损伤组织中释放的PKs是免疫-炎症反应的一种自分泌或旁分泌的调节剂,能够刺激神经元中PKRs而增强伤害性感受器的敏感性,说明PKs信号通路在调节伤害性感受阈方面发挥重要功能,因此阻断PKs信号通路是目前治疗炎性疼痛的新策略[11]。然而,关于PK信号通路在中药镇痛方面的研究报道较少,其干预中药镇痛的具体机制有待进一步研究证实。本实验结果显示,茵连痛风颗粒可明显减轻RA大鼠足踝关节肿胀,按照人和大鼠之间的体表面积换算成大鼠的给药中剂量,并设置高、中、低3个剂量组。以高剂量组改善最为明显,并呈现剂量依赖性。同时,病理结果显示,茵连痛风颗粒高中低剂量组均可降低淋巴细胞浸润,以茵连痛风颗粒高剂量组最为显著。其作用机制可能是通过PK信号通路抑制PK1、PK2分泌,以及促进细胞因子IL-4、IL-10等分泌达到抗类风湿性关节炎的作用。为茵连痛风颗粒作用机制的阐明打下了基础。这些研究结果表明,茵连痛风颗粒对佐剂关节炎具有明显抑制作用,暗示其对类风湿关节炎的治疗前景,作用机制有待进一步研究。
Anti-inflammatory and analgesic study of Yinlian Tongfeng granules on adjuvant arthritis rats
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摘要:
目的 考察茵连痛风颗粒对佐剂性关节炎大鼠的缓解作用。 方法 建立弗氏完全佐剂模型,48只大鼠随机分为正常组、模型组、茵连痛风颗粒高、中、低剂量组(15.4、7.7、3.8 g/kg),用药物干预后,测定大鼠关节炎指数、踝关节肿胀率、甲醛致痛分值,用ELISA检测IL-4、IL-10、前动力蛋白(PK1,PK2)含量。观察大鼠足趾肉垫病理变化。 结果 与模型组比较,茵连痛风颗粒组可显著抑制大鼠踝关节肿胀,降低甲醛致痛反应(P<0.01),明显升高抑炎因子IL-4、IL-10 含量(P<0.01),降低PK1、PK2含量(P<0.01);缓解足趾水肿和淋巴细胞浸润。 结论 茵连痛风颗粒对佐剂关节炎具有明显抑制作用,暗示其对类风湿关节炎具有一定的治疗前景。 Abstract:Objective To investigate the relieving effect of Yinlian Tongfeng granules on adjuvant arthritis rats. Methods A complete Freund adjuvant model was built for this study. 48 rats were randomly divided into control group, model group, Yinlian Tongfeng granules high, medium and low dose group (15.4g/kg, 7.7g/kg, 3.8g/kg). After the drug intervention, arthritis index, ankle swelling rate, formaldehyde induced pain score were recorded. Elisa method was used to detect IL-4, IL-10 and the content of PK1, PK2. The pathological changes of toe pad in rats were observed. Results Compared with the model control group, Yinlian Tongfeng granules groups significantly inhibited the ankle swelling, reduced the pain reaction caused by formaldehyde (P<0.01), significantly increased the content of anti-inflammatory factors IL-4 and IL-10 (P<0.01), and decreased the content of PK1 and PK2 (P<0.01). Toe edema and lymphocyte infiltration were alleviated. Conclusion Yinlian Tongfeng granules have a significant inhibitory effect on adjuvant arthritis, suggesting that it has a potential therapeutic application for rheumatoid arthritis. -
Key words:
- Yinlian Tongfeng granules /
- adjuvant arthritis /
- rheumatoid arthritis /
- cytokines
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1. 电离辐射的危害
随着全球经济的高速发展和科技的不断进步,核工业在军事、医疗等领域得到全面发展,但伴随而来的是对从业人员和附近居民造成严重的辐射危害。
辐射是指能量以电磁波或粒子的形式向外传播的现象,可分为电离辐射和非电离辐射。拥有足够高能量而使原子电离的辐射为电离辐射,它包括X射线、α射线、β射线、γ射线等,具有潜在的致癌性。非电离辐射能量较低,不会电离物质而会使物质内粒子运动,包括红外线、紫外线和微波等[1]。
辐射可引起全身性的放射病,几乎所有系统、器官均可发生病理性改变,其中以神经系统、消化系统和造血器官的改变最为明显,会诱发心血管疾病、糖尿病甚至癌突变。辐射对机体的损伤可分为急性和慢性放射性损伤。短时间内接受高剂量的照射,可引起机体的急性损伤,常见于核事故和放射治疗患者。剂量低于1 Gy时少数会出现轻微症状,剂量在1~10 Gy时,会出现造血型急性放射病;剂量超过10 Gy,会出现高致死率[2]。而长期接受超剂量的全身或局部照射,可引起慢性放射病,如皮肤损伤、造血障碍、白细胞减少、生育功能受损等。此外,辐射还能直接导致视力下降、视网膜脱落,诱发孕妇流产、不育、畸胎、儿童发育不足等[3]。
2 抗辐射天然产物的作用机制[4]
抗辐射药物是指在辐射前或后给予药物预防或治疗,可减轻或修复辐射损伤的药物。现有的抗辐射化学合成药物主要包括细胞因子、含硫化合物和激素类药物[5],因其毒副作用较大而应用受限,近年来天然产物因其毒副作用小、多成分多靶点的独特优势受到广泛的关注。目前认为抗辐射天然产物的作用机制主要有以下4个方面。
2.1 防护DNA损伤
辐射损伤可破坏DNA分子的结构与功能,导致DNA碱基破坏、DNA分子间交联、DNA双链或单链断裂、糖基破坏等。此外,辐射还可导致细胞周期改变以及DNA合成抑制,直接影响细胞增殖。抗辐射天然产物可通过减轻或抑制辐射致细胞周期的缩短,避免或修复DNA损伤而起辐射防护作用。
2.2 清除自由基
人体产生的80%自由基是由水分子组成的。辐射可引起水分子生成强活性的氧化自由基,主要包括·OH、
${\rm{O}}^-_2 $ 、H2O2、·NO等,其中,·OH氧化性最强,可导致组织细胞产生脂质过氧化物[6]。人体由于自由基的产生造成的破坏主要有3个方面:破坏细胞膜;使血清抗蛋白酶失去活性;损伤基因导致细胞变异,如自由基和生物大分子的结合,导致DNA主链断裂或碱基破坏,通过氧化性降解使得多糖链断裂,形成脱氢自由基,破坏细胞膜上的多糖结构[7]。现代研究表明,大多数抗辐射天然产物具有清除多种自由基作用,能降低氧化酶活性,抑制细胞过氧化物的产生。2.3 保护免疫系统
辐射主要损伤骨髓、胸腺和脾脏等免疫器官以及淋巴细胞等。崔玉芳等[8]发现辐射对免疫系统的损伤主要表现为两个特点——早期损伤严重和后期恢复缓慢。在辐射早期脾脏T、B淋巴细胞数量迅速减少,丝裂原反应明显降低,而在受照射1年后,小鼠的免疫组织和外周血淋巴细胞凋亡率与正常水平相比仍较高,小鼠T淋巴细胞免疫功能仍未恢复。促进淋巴细胞增殖,抑制胸腺和脾脏细胞凋亡等是抗辐射损伤的有效途径。
2.4 保护造血系统
造血组织是辐射的敏感组织,机体受到辐射后,造血细胞会出现功能低下甚至死亡现象,其中,造血干细胞、粒系祖细胞、红系祖细胞是辐射攻击的主要靶细胞,外周血细胞的数量随着照射剂量的增加而减少,其形态和功能也会随之发生改变[1]。因此,改善造血微环境,促进白细胞增殖,修复骨髓造血功能等有助于保护造血系统,修复辐射损伤。
3. 抗辐射天然产物
3.1 多糖类化合物
天然多糖包括植物多糖、动物多糖和微生物多糖。它们是一类具有免疫调节、抗肿瘤、抗辐射、抗炎、抗疲劳、抗衰老作用的生物大分子[9]。关于多糖的抗辐射作用的机制尚不清楚,一般认为与多糖的抗氧化,对造血系统的保护,引起免疫系统的效应增强以及诱导产生某些细胞因子等作用有关。
3.1.1 植物多糖
研究表明,大多数植物多糖有较为显著的抗辐射作用,能提高辐射诱导损伤的防护能力,改善辐射诱导的氧化损伤。其辅助保护辐射损伤的作用机制复杂,一般推测与其修复DNA损伤、消除自由基、增强免疫功能等有关[10]。张乃珣等[11]研究发现,酸性黑木耳多糖(AAP)和红松球果多酚的联合使用可以有效地清除体内自由基,降低自由基对体内DNA造成的损伤,显著提高对60Co γ射线诱导氧化损伤的防护能力。此外,白海娜等[12]发现原花青素与黑木耳多糖(AAP-4)同样有协同防护辐射诱导氧化损伤的作用。徐俊杰等[13]研究山药多糖对低强度连续微波辐射致小鼠免疫系统功能损伤的保护作用,发现正常动物组与辐射损伤组相比,不同剂量(200、400、800 mg/kg)的山药多糖可提高巨噬细胞的吞噬指数、T淋巴细胞的增殖刺激指数和血清IgG水平,并降低血清IL-4水平。表明山药多糖能明显改善低强度连续微波辐射对小鼠免疫系统的损害。胡淼等[14]报道,预先给药黑大蒜多糖(150~600 mg/kg)可减轻X射线辐射对小鼠免疫器官和全血白细胞、血小板的影响,提高脾脏的代偿性造血增殖能力,提高抗氧化酶水平,具有较好的辐射防护作用。Zhang等[15]发现大黄多糖(RTP)通过调控Nrf2及其下游蛋白HO-1,显著降低细胞凋亡和炎症因子,从而显著改善辐射诱导的肠道损伤。
3.1.2 动物多糖
国内外学者从动物体内提取出不同种类的多糖,尤其是海洋动物,如虾蟹动物的甲壳质、河蚌多糖、鲍鱼多糖等,具有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、抗辐射等生物活性[16]。
3.1.3 微生物多糖
研究发现微生物中,尤其生活在高压、高辐射环境中的藻类,其多糖有着较为特殊的结构与生理特性,大多有较好的抗辐射效果。Kim等[17]在探讨低分子量岩藻多糖(LMF)对中波紫外线诱导的光老化的保护作用时发现,持续15周的中高剂量(2.0、1.0 mg/cm2)LMF治疗可对受到中波紫外线照射的小鼠光老化起到明显的保护作用,可抑制皱纹形成,皮肤水肿以及中性粒细胞在光老化病灶上的聚集。杨凯业等[18]报道称铁皮石斛多糖、褐藻多糖、灵芝多糖、竹荪多糖在50 mg/L的质量浓度下的复合作用可抑制紫外线辐射诱导的皮肤细胞光老化作用。
3.2 多酚类化合物
植物多酚是广泛存在于植物体内的一类次生代谢产物,包括黄酮类、花色苷类和酚酸类。研究表明,多酚类化合物含有多个酚羟基,具有显著的清除自由基能力,能减轻自由基对机体的伤害,从而起到辐射防护作用[19]。
Lekmine[20]等评价用阿尔及利亚南部特有植物Astragalus gombiformis Pomel地上部分制备的丁醇提取物的药理活性,采用防晒系数(SPF)等评价Astragalus gombiformis Pomel的光保护作用和抗氧化能力,结果表明提取物(SPF=37.78±0.85,SPF值>30的皮肤保护产品被认为是有效的紫外线辐射过滤器)具有良好的紫外线吸收能力,推测主要与其中的黄酮类和酚酸类化合物(主要为水飞蓟素、迷迭香酸、槲皮苷和山柰酚)的紫外吸收能力和抗氧化防御能力有关,具有潜在的辐射防护能力。
3.2.1 黄酮类化合物
黄酮类化合物泛指两个具有酚羟基的苯环(A-与B-环)通过中央三碳原子相互连结而成的一系列化合物,其基本母核为2-苯基色原酮。黄酮类化合物是一类从中草药中提取的天然产物,被认为是一种有效的抗氧化剂,可以调控炎症介质的调节酶或转录因子,通过与DNA的相互作用影响氧化应激,增强基因组稳定,具有神经保护和辐射保护作用[21]。
金银花素(5,7-二羟基黄酮)是从蜂胶、蜂蜜和几种植物中提取的一种黄酮类化合物。Mansour等[22]发现给药金银花素(50 mg/kg)可提高受5 Gy红外线照射雄性Wister大鼠大脑中丙二醛(MDA)水平和半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)活性,这提示金银花素具有辐射致脑损伤的神经保护作用。Kale等[23]通过组织病理评估,显示槲皮素可显著减少辐射诱导的神经元变性和炎症浸润,揭示了槲皮素对辐射致脑损伤的神经保护作用。
Li等[24]证实芹菜素(4′,5,7-三羟基黄酮)能够一定程度上修复UVB诱导的人表皮角质形成细胞(HEKs)的毛细血管扩张性共济失调的异常突变,从而抑制HEKs细胞凋亡和坏死,表明芹菜素对中波紫外线损伤的HEKs具有新型的保护作用。Prasad等[25]报道水飞蓟宾(silibinin)可以防止中波紫外线诱导的胸腺嘧啶二聚体的形成,通过增加抑癌基因p53水平进而促进DNA修复和(或)启动受损细胞的凋亡。
曲克芦丁(TRX)是一种黄酮类化合物,广泛存在于茶叶、咖啡、谷类食品、各种水果和蔬菜中,具有抗辐射作用,Panat[26]对其清除自由基的能力和抗细胞凋亡活性进行了系统的研究。TRX能清除超氧物、NO和其他模型稳定的自由基,从而保护受辐照的细胞。
有些英国科学家研究发现,每天喝两杯绿茶、吃一个橘子,就可以帮助“电脑族”们抵御计算机辐射[27]。而儿茶素类化合物作为茶叶中的主要功能成分,具有显著的抗辐射作用。茶树中儿茶素类化合物主要包括,儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、表没食子儿茶素、儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯、没食子儿茶素没食子酸酯及表没食子儿茶素没食子酸酯8种单体。其中,表没食子儿茶素没食子酸酯生理活性较为突出,具有抗氧化性和抗细胞凋亡活性,可预防不同刺激对组织的损伤。Korystova等[28]研究发现在对辐射诱导的大鼠主动脉损伤的预防作用中,发现红茶比绿茶更加有效,即使浓度低于1 g/100 ml的红茶也能够有效预防红外线对主动脉造成的损伤。红茶中的儿茶素含量明显低于绿茶,但两种茶中的黄酮醇含量几乎相等。儿茶素、表没食子儿茶素和表没食子儿茶素没食子酸酯可增加大鼠主动脉的氧化应激,而黄酮醇可降低辐射诱导的氧化应激。因此,红茶药效的提高是由于儿茶素含量的降低使黄酮醇的正向调节作用更大程度地得到发挥所致。
3.2.2 酚酸类化合物
酚酸类化合物系指具有多羟基的芳香羧酸类化合物,主要以糖、酯以及有机酸的形式存在于植物中,现代研究表明酚酸类化合物能够清除体内多种自由基,具有良好的抗氧化活性和潜在的辐射防护作用。
Milton等[29]报道,鱼腥草细胞培养物的甲醇提取物因细胞产生酚类次生代谢物而具有潜在的光保护作用,结果显示鱼腥草细胞的甲醇提取物(310~2500 g/ml)能够显著提高受紫外线照射的3T3-Swiss白化成纤维细胞活力。提取物的LC-MS化学分析表明,其总酚和总酚酸含量(主要为没食子酸和毛蕊花苷)较高,具有特征的紫外吸收峰(第一和第二波段的峰值分别为294和330 nm),能够抵消紫外线对皮肤的有害影响。
Abozaid等[30]报道肉桂酸纳米颗粒可作为一种辐射诱导胰腺炎的氧化还原信号通路的调节剂,首先用I-精氨酸和γ射线诱导大鼠患急性胰腺炎,口服肉桂酸纳米颗粒(CA-NPs)后,急性胰腺炎的严重程度及血清淀粉酶和脂肪酶水平均降低。同时,胰腺组织的MDA水平显著降低,谷胱甘肽的消耗显著恢复,caspase-3水平降低,可明显改善胰腺组织损伤或凋亡。因此,肉桂酸纳米颗粒对辐射诱导的急性胰腺炎具有较好的治疗潜力。Liu等[31]研究发现姜黄素(Cur)对长波紫外线辐射诱导的人皮肤成纤维细胞(HDFs)光老化具有一定的保护作用。Zhang等[32]发现白藜芦醇通过激活Sirtuin1 (Sirt1,组蛋白去乙酰化酶家族成员之一,可减轻炎症损伤)减轻辐射诱导的小鼠肠道损伤。周瑞芳等[33]研究表明,丹酚酸B可减轻γ射线辐射诱导的造血系统损伤和骨髓细胞的DNA及蛋白质的减少,恢复小鼠免疫系统的辐射损伤,具有显著的抗γ射线辐射作用。
3.2.3 花色苷
花色苷是花青素和糖以糖苷键结合而成的一种化合物,广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中,起到保护植物抗氧化的作用。其抗氧化和消除自由基能力可防护不同射线辐射,能够发挥独特的生理效应。
Fernandes等[34]发现花色苷家族成员(矢车菊色苷、锦葵色苷及其衍生色素)具有促进皮肤维持健康的活性,研究表明大部分化合物能够抑制金黄色葡萄球菌和铜绿假单孢菌菌株的生长繁殖,减少HEKs和HDF活性氧的产生,抑制皮肤降解酶的活性且无细胞毒性作用,具有一定的紫外线过滤作用。
Targhi等[35]研究黑桑花色苷对大鼠肝组织和骨髓细胞的辐射防护作用,以 60Co γ射线远距放射(3 Gy和6 Gy)建立大鼠辐射损伤模型,随后腹腔注射200 mg/kg的黑桑花色苷,结果显示黑桑花色苷可降低大鼠肝脏MDA和SOD的水平,降低γ射线照射对大鼠骨髓细胞和肝脏的遗传毒性和细胞毒性,有潜在的辐射保护作用。
3.3 皂苷类化合物
皂苷(saponin)类化合物是苷元为三萜或螺旋甾烷类化合物的一类糖苷,存在于人参、桔梗、刺五加等许多中草药中,在增强免疫、抗肿瘤、抗炎等方面具有显著的生物活性。研究表明人参皂苷的抗辐射机制与清除自由基、抗氧化活性,与其对心血管系统、免疫系统的保护作用以及对细胞凋亡的抑制作用有关[36]。
Wen[37]等研究黄芪甲苷对中波紫外线诱导的大鼠真皮成纤维细胞早衰的抗光老化作用,结果显示黄芪甲苷不仅能通过激活细胞外调解蛋白激酶ERK和丝裂原活化蛋白激酶p38信号抑制中波紫外线诱导的胶原-I的降解,还通过激活细胞自噬增加胶原-I的积累,从而保护中波紫外线诱导的光老化细胞,表明黄芪甲苷在抗光老化治疗中的潜在优势。
Wang等[38]分析柴胡皂苷-d (SSd)对肝癌细胞自噬活性和放射敏感性的影响,SSd通过抑制mTOR磷酸化促进肝癌细胞自噬,增加辐射诱导的肝癌细胞凋亡并且抑制肝癌细胞的增殖,为肝癌的放射增敏治疗提供了一种可能的途径。
Kim等[39]研究知母皂苷A-III(TA-III)对中波紫外线诱导的HEKs和HDF侵袭效应的保护作用时发现,TA-III在非细胞毒性剂量下(50 nmol/L)以剂量依赖的方式抑制中波紫外线诱导的环氧合酶-2(COX-2)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)转录和蛋白表达水平,降低中波紫外线诱导的原代皮肤细胞的侵袭,组织肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)和COX-2在HEKs中的过度表达,表明其具有光保护剂的开发潜力。
3.4 其他
除了上述多糖类、多酚类以及皂苷类化合物,天然产物中的许多其他化合物同样具有良好的辐射防护作用,包括维生素类、蛋白类、无机成分、稀有元素等。
Rostami等[40]研究发现预先摄入硒和维生素E能够对X射线辐射引起的遗传损害起到一定的防护作用。段一凡等[41]报道茶叶籽不饱和脂肪酸对中波紫外线诱导的HEKs损伤具有保护作用。Jaisin等[42]研究发现胡椒碱(10~40 µmol/L)预处理可抑制中波紫外线诱导的炎症信号通路,减弱HEKs的细胞毒性并且抑制其凋亡。这提示胡椒碱的抗炎作用能保护HEKs免受中波紫外线辐射的损伤,可作为一种紫外线辐射诱导皮肤炎症的有效治疗手段。
4. 结语
近年来,国内外越来越重视辐射损伤的防护,抗辐射药物的寻找也变得十分紧迫。而与传统的化学合成药物相比,天然来源的药物具有活性高、选择性强、毒副作用小等优点,作为抗辐射药物有着广阔的开发前景。但是抗辐射天然产物的筛选方法耗时耗力,因此建立高通量、高专属性的抗辐射天然产物筛选方法意义重大。此外,对已有的天然产物进行结构改造,以期获得抗辐射活性更高或毒副作用更小的衍生物以及提高抗辐射天然产物的提取纯化效率等皆是未来抗辐射天然产物研究的重点和难点。
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表 1 茵连痛风颗粒对大鼠关节炎指数的影响 (
$ \bar x \pm s $ ,n=8)组别 剂量(g/kg) 给药后关节炎指数 第7天 第14天 第28天 正常组 — 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 模型组 — 6.37±0.52## 9.63±0.74## 8.38±0.92## 阳性组 0.017 5.63±0.51** 6.50±0.93** 4.38±0.52** 高剂量组 15.4 5.50±0.53** 7.13±0.0.83** 4.13±0.64** 中剂量组 7.7 5.75±0.46** 8.13±0.0.83** 5.63±0.52** 低剂量组 3.8 5.88±0.35* 9.13±0.81 8.13±0.74 *P<0.05,**P<0.01,与模型组比较;##P<0.01,与正常组比较。 表 2 茵连痛风颗粒对大鼠踝关节肿胀率的影响 (
$ \bar x \pm s $ ,n=8)组 别
踝关节周长(l/cm)给药后踝关节肿胀率(%) 第1天 第9天 第17天 第25天 第28天 正常组 2.24±0.05 2.77±0.71 3.36±1.87 3.56±4.70 3.94±6.89 4.31±7.95 模型组 2.26±0.06 28.75±6.36## 30.09±8.24## 26.51±10.43## 25.44±12.90## 23.31±13.26## 阳性组 2.27±0.08 27.00 ±0.00 22.63±1.77** 20.61±1.45** 19.33±4.31** 18.45±4.67** 高剂量 2.22±0.05 27.54 ±1.03 23.85±1.56** 20.01±0.04** 18.14±1.52** 17.85±2.40** 中剂量 2.24±0.06 28.24 ±0.67 28.68±0.92 25.19±0.88 22.26±1.52* 21.85±2.40* 低剂量 2.28±0.07 29.48 ±0.21 29.49±2.23 26.05±0.99 25.01±0.32 24.10±0.28 *P<0.05,**P<0.01,与模型组比较; ##P<0.01,与正常组比较。 表 3 茵连痛风颗粒对大鼠甲醛致痛的影响 (
$ \bar x \pm s $ ,n=8)组 别 剂量 (g/kg) 甲醛致痛分值 1~10 min(Ⅰ时相) 10~30 min(Ⅱ时相) 正常组 — 2.38±0.52 1.38±0.52 模型组 — 33.63±1.41## 14.88±1.64## 阳性组 0.017 11.38±1.06** 3.50±0.93** 高剂量组 15.4 12.13±0.99** 3.25±1.04** 中剂量组 7.7 16.00±1.60** 5.25±0.89** 低剂量组 3.8 19.38±1.19** 6.50±1.20** **P<0.01;与模型组比较; ##P<0.01,与正常组比较。 表 4 茵连痛风颗粒对大鼠血清IL-4、IL-10、PK1、PK2的影响 (
$ \bar x \pm s $ ,n=8)组别 剂量 (g/kg)
IL-4
IL-10
PK1
PK2正常组 — 79.49±4.38 97.07±2.97 491.76±8.56 926.24±25.38 模型组 — 59.89±3.45## 20.99±2.78## 706.31±67.83## 1455.40±147.81## 阳性组 0.017 139.69±13.78** 98.94±6.72** 567.10±20.58** 1099.60±63.63** 高剂量组 15.4 101.45±7.05** 90.36±5.43** 365.49±27.65** 656.07±194.68** 中剂量组 7.7 95.60±4.52** 82.75±8.49** 433.91±22.29** 866.73±21.57** 低剂量组 3.8 72.50±3.09** 78.15±5.47** 529.20±12.79** 1015.51±18.36** **P<0.01,与模型组比较; ##P<0.01,与正常组比较。 -
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