2. 广西卫生职业技术学院, 广西 南宁 530000;
3. 广西中医药大学, 广西 南宁 530000
2. Gungxi Medical College, Nanning 530000, China ;
3. Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530000, China
肺纤维化(PF)是肺间质弥漫性渗出、浸润和纤维化为主要病变的一类疾病,其主要症状包括呼吸困难、气短、干咳和喘憋,严重时会导致患者呼吸衰竭而死亡[1]。目前对其发病机制仍不太清楚,随着环境污染的不断恶化,发病率正在逐年增加。目前西医的传统治疗手段主要是采用激素和免疫抑制剂类药物,但是疗效不理想而且还有副作用[2]。中医文献没有关于肺纤维化的疾病名称,根据其症状可归属于“肺痹”“肺痿”“咳嗽”等,临床与实践表明,中医药治疗肺纤维化具有一定优势[3-4]。邓家刚教授认为,肺纤维化形成的中医病机主要涉及正虚痰瘀等,并依据中医理论和多年的行医经验,组成“芒果三芪肺纤方”(原处方为:芒果叶、黄芪、三七)进行治疗肺纤维化的研究。
本研究主要是通过对此方中三味药的主要药效成分芒果苷、黄芪多糖、三七总皂苷进行中药组分配伍,应用中药药理学和分子生物学方法,对抗肿瘤药博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化进行药效及初步机制研究。肺纤维化是一种渐进的不可逆的疾病,大量的实验和前期的预实验研究表明[5-6],博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化于14 d开始出现症状,28 d已可以确诊。本研究从小鼠开始出现肺纤维化症状时给予药物干预,观察药物对肺纤维化的阻抑作用,以期为寻找一种安全有效的中药组分配伍方剂提供实验依据。
1 材料 1.1 实验动物SPF级昆明种雄性小鼠,18~22 g,由广西医科大学实验动物中心提供,生产许可证号SCXK(桂)2009-0002。
1.2 药物与主要试剂黄芪,批号130901,购自广西玉林参宝堂中药饮片有限公司,经广西中医药大学中药教研室覃文慧鉴定为豆科植物黄芪Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge.的根;三七,批号130902,购自广西玉林参宝堂中药饮片有限公司,经广西中医药大学中药教研室覃文慧鉴定为五加科植物三七Panax notoginseng (Burk.) F. H. Chen的干燥根;芒果叶,自采,经广西中医药大学中药教研室覃文慧鉴定为漆树科植物芒果Mangifera indica L.的树叶。
地塞米松磷酸钠注射液(规格1 mL、5 mg,广州白云山天心制药股份有限公司,批号130608);注射用盐酸博莱霉素(日本化药株式会社,批号120901);注射用黄芪多糖(天津赛诺制药有限公司,批号120901);三七总皂苷(血塞通注射液,昆明制药集团股份有限公司,批号12EL02);芒果苷(广西中医药大学中药药效筛选重点实验室提供,质量分数达98.39%以上)。
超氧化物岐化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、羟脯氨酸(HYP)试剂盒、考马斯亮兰(南京建成生物工程研究所);IL-1β ELISA试剂盒(武汉博士德生物工程有限公司)。
1.3 主要仪器BX60显微镜(日本OLYMPUS公司);LG16-W高速低温离心机(德国Heraeus公司);全波长酶标仪(美国Epoch Biotek公司);TGL-16B和TGL-16C型高速台式离心机(上海安亭科学仪器厂);TU-1901/1900紫外分光光度计(北京普析通用仪器有限公司);EL204电子天平(上海梅特勒-托利多仪器有限公司);HM355 S型全自动石蜡切片机(德国MICROM公司)、电热恒温培养箱、电热恒干燥箱(上海跃进公司);D700型单反照相机显微摄像(日本尼康公司);YQ-3匀浆器(广西医科大学科学实验中心)。
2 方法 2.1 芒果三芪肺纤方中药有效组分配伍处方筛选分别取原处方量的黄芪60 g、芒果叶30 g、三七10 g药材各3份,按以下方法进行提取,黄芪多糖:加30倍的水,70 ℃恒温提取15 min,提取3次,质量浓度分别为217.01、216.52、216.73 mg/g,平均216.73 mg/g[7];芒果苷:75%乙醇10倍用量,在640 W微波下提取10 min,质量浓度分别为132.78、132.72、132.79 mg/g,平均132.76 mg/g[8];三七总皂苷:75%乙醇超声波高频(50 kHz)提取3次、每次30 min、提取温度40 ℃,质量浓度分别为500.02、500.05、500.03 mg/g,平均500.03 mg/g[9]。因此将芒果三芪肺纤方中药组分量定为黄芪多糖13.0 g、芒果苷4.0 g、三七总皂苷5.0 g。分别用购买的注射用黄芪多糖、芒果苷、三七总皂苷按处方制作成3种不同浓度的药液:芒果三芪肺纤方高、中、低浓度0.075、0.05、0.025 g/mL组。
2.2 肺纤维化小鼠模型的制备及分组给药小鼠乙醚吸入麻醉后,保持直立状,根据小鼠的呼吸,自鼻腔缓慢滴入6 mg/kg盐酸博莱霉素溶液,对照组滴入等量的无菌生理盐水,滴完后保持直立30 s,待其苏醒后给予水和饲料,肺纤维化小鼠模型制备完成。
60只昆明种雄性小鼠,随机分为6组:对照组、模型组、地塞米松(阳性药,1 mg/kg)组、芒果三芪肺纤方高、中、低剂量(以生药计5.0、3.3、1.65 mg/kg,分别取“2.1”项中质量浓度为0.075、0.05、0.025 g/mL的芒果三芪肺纤方给药)组,每组10只。模型建立14 d后,小鼠开始出现咳嗽、挠鼻现象,研究表明[10-11],造模后第14天小鼠肺组织病理切片观察开始出现肺泡炎症和轻微的肺纤维化。造模14 d后开始每天ig给药一次,连续给药14 d,对照组和模型组ig等量纯净水。
2.3 观察指标各组小鼠分别于给药14 d后处死,打开胸腔,取出肺脏,肺左大叶固定于4%多聚甲醛溶液中,常规石蜡包埋、切片,采用HE和Masson染色观察肺组织病理改变以及肺纤维化程度。
HE染色的病理切片,根据Szapiel方法将肺泡炎分为4级:I级,无肺泡炎症(0分);II级,轻度肺泡炎症(1分):单核细胞浸润使肺泡隔增宽,仅限于局部和近胸膜部,面积小于全肺的30%,肺泡结构一般正常;III级,中度肺泡炎症(2~3分):受累面积占全肺的30%~70%,近胸膜部比较严重;IV级,重度肺泡炎症(4分):受累面积大于70%,偶然会见到肺泡腔内有单核细胞和出血造成的实质性变化。
Masson染色后的病理切片,根据肺纤维化判断方法将肺纤维化程度分4级:I级,无肺纤维化(0分);II级,轻度肺纤维化(1分):受累面积小于20%;III级,中度肺纤维化(2分):受累面积占全肺的20%~50%;IV级,重度肺纤维化(3分):受累面积大于50%,肺泡结构比较紊乱。
取右肺中叶,在生理盐水中充分漂洗后,滤纸吸干表面水分,精密称取30~50 mg,于−80 ℃冰箱保存,待检测时,用生理盐水制备成10%肺组织匀浆,测定肺组织匀浆中的SOD活力和MDA、IL-1β、HYP水平,严格按照试剂盒说明书操作。
2.4 统计学方法所有数据均以x±s表示,使用SPSS 17.0软件中单因素方差分析进行统计分析;Homegeneity检验方差齐性,若方差齐时采用最小显著法(LSD)检验;若方差不齐时采用Dunnett's U检验;等级资料采用非参数检验法进行统计分析。
3 结果 3.1 各组小鼠肺组织中SOD活力和MDA、HYP、IL-1β水平比较模型组肺组织匀浆中SOD活力较对照组显著降低(P<0.01);与模型组比较,各给药组SOD活力均显著升高(P<0.05、0.01);芒果三芪肺纤方高剂量组SOD活力升高较明显,与对照组比较差异不显著;中和低剂量组与对照组比较,差异显著(P<0.05)。
与对照组比较,模型组肺组织匀浆中MDA、HYP、IL-1β水平均显著升高(P<0.01);与模型组比较,地塞米松组、芒果三芪肺纤方高、中剂量组MDA、HYP和IL-1β水平均显著降低(P<0.05、0.01),低剂量组HYP和IL-1β水平均显著降低(P<0.01)。高剂量组MDA和HYP水平与对照组比较,差异不显著;中和低剂量组与对照组比较,差异显著(P<0.05、0.01)。高、中、低剂量组IL-1β水平与对照组比较,差异均不显著。结果见表 1。
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表 1 各组小鼠肺组织中SOD活力、MDA、HYP和IL-1β水平比较(x±s, n=10) Table 1 Comparison on activity of SOD, level of MDA, HYP, and IL-1β in lung tissue of mice (x±s, n=10) |
3.2 各组小鼠肺组织病理形态学观察
光学显微镜下观察,对照组肺结构清晰,肺泡上皮细胞、肺间质血管上皮细胞未见或少见炎症细胞浸润,支气管、肺泡、血管壁均未见胶原纤维明显增生;肺泡炎症与肺纤维化程度评分均为0分;模型组小鼠均有肺泡炎,表现为肺泡充血、水肿,部分肺泡有透明膜形成,肺泡上皮细胞有中至重度损伤,肺泡炎稍减轻;肺纤维化程度最重,多呈III级肺纤维化变化,胶原纤维组织增生、变厚,肺气肿严重;肺泡炎症与肺纤维化程度评分均为3分,与对照组比较,差异显著(P<0.01)。各给药组肺泡炎症与肺纤维化程度均有明显的改善,评分均为2分,与模型组比较,差异显著(P<0.01)。肺组织病理学分析结果见图 1、2和表 2。
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图 1 各组小鼠肺组织HE染色 Fig. 1 Pathological observation on HE staining of lung in mice |
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图 2 各组小鼠肺组织Masson染色 Fig. 2 Pathological observation on Masson staining of lung in mice |
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表 2 各组小鼠肺泡炎症、肺纤维化程度比较(x±s, n=10) Table 2 Comparison on lung inflammation and pulmonary fibrosis in lung tissue of mice (x±s, n=10) |
4 讨论
本实验芒果三芪肺纤方显著提高模型小鼠体内SOD活力、降低MDA水平,说明本方能增加氧自由基清除能力,降低氧自由基代谢产物的损害,对博莱霉素致小鼠肺损伤具有保护作用,从而抑制肺纤维化。各组HYP测定结果表明,给药组均能显著地降低HYP水平,芒果三芪肺纤方组HYP水平甚至达到对照组水平,表明其可以通过抑制胶原蛋白的形成,减轻肺纤维化的程度。通过ELISA测定各组肺匀浆中IL-1β水平,可知模型组在疾病发展过程中IL-1β水平始终偏高,而给药组明显降低,表明其可能通过抑制IL-1β的表达而发挥抑制肺纤维化形成的作用。实验结果表明此方可以抗氧化、抗自由基损伤;抑制炎症因子的释放,发挥抗炎性损伤作用;影响胶原的代谢而减少肺纤维蛋白的形成,进而发挥抑制肺纤维化的作用。
肺纤维化难以用单一病机来解释,很多医家认为:肺纤维化当属本虚标实,以肺肾气虚为本,以痰浊、瘀血、热毒等邪实内阻为标[12-13]。在本病的发生、发展的整个过程中,正气不足是本病之本,“虚”“痰”“瘀”一直贯穿于疾病的始终。单味中药对肺纤维化的作用具有局限性,难以完全治疗病机复杂的疾病,中药复方才是中药研究的重难点。目前中医用药多以补益药和活血药为主,以祛痰药为佐。芒果三芪肺纤方所选药物黄芪多糖、芒果苷、三七总皂苷分别是中药黄芪、芒果叶、三七中重要的有效成分,已有实验表明黄芪、芒果叶、三七对肺纤维化或呼吸系统疾病有一定的治疗作用[14-17]。本实验采用方剂配伍中的有效组分配伍方法展开研究,其中黄芪多糖为补虚扶正之药,芒果苷为消炎止咳化痰之药,三七总皂苷为活血化瘀之药。此方是根据中医“辨证论治”的思想,合理用药,以求达标本皆治之效。而且此方组成药物较少,针对性强,有利于实验研究。
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