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抗氧化肽AOP1對小鼠皮膚燙傷創(chuàng)面愈合修復(fù)的影響

2018-01-24 06:24:17張慧杰楊希營陳艷通林維平李文輝孫同毅高媛媛
中國藥理學(xué)通報 2018年2期
關(guān)鍵詞:吸光傷口抗氧化

秦 迪,張慧杰,楊希營,陳艷通,林維平,李文輝,孫同毅,高媛媛

(濰坊醫(yī)學(xué)院 1. 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東省高校生物藥物重點實驗室,2. 麻醉學(xué)系, 3. 藥學(xué)院,山東 濰坊 261053)

皮膚燙傷是日常生活中常見的一種皮膚損傷形式。實驗研究表明,皮膚燙傷后,常伴隨著氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生,過量的活性氧(reactive oxygen species,ROS)會導(dǎo)致燙傷創(chuàng)面再損傷,形成水腫、炎癥反應(yīng)和遠(yuǎn)離的器官的損傷,甚至產(chǎn)生休克[1-2]。此外,過度氧化應(yīng)激反應(yīng)與炎癥反應(yīng)會相互促進,進而使傷口修復(fù)發(fā)生惡性循環(huán)[3],導(dǎo)致傷口創(chuàng)面產(chǎn)生壞死[1],不利于創(chuàng)面愈合。

研究表明,兩棲動物皮膚分泌物中的活性肽具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗腫瘤等生物功能。王利鋒等[4]已證實,大鯢皮膚分泌液中的抗菌肽對小鼠皮膚創(chuàng)面感染具有較好的保護作用。目前已知發(fā)揮生物功能的分子主要是蟾蜍二烯羥酸內(nèi)酯類、蟾毒色胺類、甾醇類、吲哚總生物堿等化學(xué)成分[5-7],而對皮膚分泌物中蛋白和肽類的研究較少[8]。Liu等[9]研究表明,來源于無指盤臭蛙皮膚分泌物中的AH90具有加速傷口愈合的作用。來源于云南臭蛙(Odorranaandersonii)的AOP1,由9個氨基酸殘基構(gòu)成,相對分子質(zhì)量為1 063.28 u。研究證明,AOP1對2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽[2,2′-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate), ABTS]和2,2-聯(lián)苯基-1-1苦基肼基[1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl) hydrazyl, DPPH]具有較好的清除能力,對因紫外產(chǎn)生的皮膚損傷具有良好的保護功能[10]。通常,皮膚燙傷會導(dǎo)致皮膚表皮細(xì)胞及真皮層成纖維細(xì)胞的損傷,在組織修復(fù)階段,表皮細(xì)胞參與表皮重建,其增殖與遷移有利于創(chuàng)面修復(fù),而成纖維細(xì)胞具有恢復(fù)皮膚正常形態(tài)與功能的作用[11]。為進一步研究該小分子活性多肽的功能,本實驗通過驗證抗氧化肽AOP1對自由基和細(xì)胞內(nèi)ROS的清除能力,采用小鼠皮膚燙傷模型,以創(chuàng)面愈合率、皮膚組織中丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性等為指標(biāo),初步探討天然抗氧化肽AOP1對皮膚燙傷創(chuàng)面愈合的保護作用。

1 材料與方法

1.1實驗動物健康成年昆明♀小鼠40只,體質(zhì)量(20±2)g,由濟南朋悅實驗動物繁育有限公司提供,動物生產(chǎn)許可證號:SCXK(魯)2014-0007。

1.2細(xì)胞與試劑人永生化表皮細(xì)胞HaCaT和小鼠皮膚成纖維細(xì)胞L929購自中國典型培養(yǎng)物保藏中心??寡趸腁OP1(純度:95%)由吉爾生化上海有限公司提供;過硫酸鉀、ABTS、DPPH均購自美國Sigma公司;MEM培養(yǎng)液購自美國Hyclone公司;胎牛血清購自美國Gibco公司;MTT和胰蛋白酶購自索萊寶科技有限公司;ROS檢測試劑盒購自碧云天生物技術(shù)研究所;總超氧化物歧化酶(T-SOD)測試盒、MDA測試盒購自南京建成生物工程研究所。

1.3儀器SpectraMax M5型多功能熒光酶標(biāo)儀(Molecular Devices);BX53型熒光倒置顯微鏡(OLYMPUS);AR224CN型電子天平(奧豪斯儀器上海有限公司);Sorvall LYNX型高速離心機(Thermo);HHS型數(shù)顯電熱恒溫水浴鍋(上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)。

1.4方法

1.4.1DPPH自由基清除能力的測定 測定方法在Zhou等[12]方法上稍作修改,將抗氧化肽AOP1用無菌水配成5、10、20、30、40、50 μmol·L-15個濃度梯度。取上述各樣品液200 μL于潔凈試管中,每管各加入3.8 mL濃度為5×10-5mol·L-1的DPPH溶液,混勻后,在室溫下避光反應(yīng)30 min。517 nm波長處檢測各管吸光值。清除率按照下列公式計算:清除率=[1-(Ai-Aj)/A0]×100%。式中A0表示DPPH溶液的吸光值;Ai為加入樣品后溶液的吸光值;Aj為樣品溶液的吸光值。

1.4.2ABTS+·自由基清除能力的測定 按照參考文獻[13]的方法并略作修改,將濃度為2.8 mmol·L-1的過硫酸鉀溶液加入到7 mmol·L-1的ABTS+儲備液后,于37℃避光條件下溫育6 h以上。各取800 μL濃度為5、10、20、30、40、50 μmol·L-1的樣品液于5個潔凈試管中,分別加入3.2 mL用無菌水稀釋50倍后的ABTS+·工作液,混合均勻,光下反應(yīng)10 min 。用無菌水調(diào)零,在415 nm波長處測定各樣品的吸光值。清除率按照下列公式計算:清除率=[1-(Ai-Aj)/A0]×100%。式中A0表示ABTS工作溶液的吸光值;Ai為加入樣品后溶液的吸光值;Aj為樣品溶液的吸光值。

1.4.3MTT法檢測細(xì)胞活性 將生長狀態(tài)良好的HaCaT和L929細(xì)胞,按8×107·L-1的細(xì)胞量接種于96孔板中。培養(yǎng)24 h后,每孔加入100 μL含藥無血清培養(yǎng)基(AOP1濃度梯度為5、10、20、50、100 mg·L-1),繼續(xù)培養(yǎng)24 h 。結(jié)束后,每孔加入10 μL濃度為5 g·L-1的MTT溶液反應(yīng)4 h,棄上清,并加入DMSO溶液150 μL,37℃恒溫震蕩15 min后,于490 nm波長處檢測各孔A490值,并計算細(xì)胞存活率=(A實驗組-A空白組)/(A對照組-A空白組)×100%。

1.4.4細(xì)胞遷移實驗 將HaCaT細(xì)胞接種于培養(yǎng)板,細(xì)胞融合后,通過劃痕模擬傷口,并用D-Hank’s緩沖液清洗3遍。加入2 mL濃度為100 mg·L-1抗氧化肽AOP1培養(yǎng)觀察。用顯微鏡從0 h開始,每隔6 h觀察直至培養(yǎng)48 h。細(xì)胞的覆蓋面積用Jmicro Vision軟件分析。模擬傷口愈合率按照下列公式計算:傷口愈合率=(初始劃痕面積-各時間點劃痕面積)/初始劃痕面積×100%。

1.4.5細(xì)胞ROS的測定 選擇生長狀況良好的HaCaT和L929細(xì)胞,稀釋成8×107·L-1的單細(xì)胞混懸液,接種于48孔板中,培養(yǎng)18~24 h。實驗組每孔加入200 μL抗氧化肽AOP1稀釋液(濃度為5、10、20、50、100 mg·L-1),正常孔和對照孔加入等量無血清培養(yǎng)液(每個樣品設(shè)置3個復(fù)孔),繼續(xù)培養(yǎng)23.5 h。正??准尤?00 μL無血清培養(yǎng)基,對照孔和實驗孔加入H2O2稀釋液(濃度500 μmol·L-1)誘導(dǎo)30 min,裝載濃度為4 μmol·L-1的DCFH-DA探針20 min。PBS清洗3遍,收集細(xì)胞并于488 nm激發(fā)光、525 nm發(fā)射光條件下,用多功能熒光酶標(biāo)儀檢測熒光值。

1.4.6小鼠皮膚燙傷模型的制備 將小鼠正常飼養(yǎng)7 d后,涂抹質(zhì)量濃度為10 g·L-1的Na2S進行小鼠背部脫毛處理,37℃溫水擦洗干凈。24 h后,小鼠腹腔注射質(zhì)量濃度為35 g·L-1的水合氯醛(10 mL·kg-1)進行麻醉。將自制帶手柄、直徑為1 cm的銅圓柱體放于80℃水中2 min,取出后立即緊貼小鼠背部去毛皮膚區(qū)域持續(xù)10 s。皮膚燙傷30 min后,隨機將小鼠分為對照組和AOP1組,分籠飼養(yǎng)18 d。動物模型建立后前9 d,每天皮膚涂藥1次(藥物濃度100 mg·L-1);后9 d不作處理。

1.4.7皮膚燙傷創(chuàng)面愈合觀察 通過觀察皮膚燙傷創(chuàng)面的愈合情況,確定燙傷愈合所需時間。燙傷面積的計算以小鼠燙傷模型建立12 h后形成的面積為基準(zhǔn),在燙傷后12 h及3、6、9、12、15、18 d不同采樣點,每組各取3只小鼠,數(shù)碼相機采集每只小鼠不同時間點的創(chuàng)面,利用Image J圖像處理與分析軟件,分析每只小鼠不同時間點的創(chuàng)面面積。創(chuàng)面愈合率=(初始燙傷面積-各時間點創(chuàng)面面積)/初始燙傷面積×100%。

1.4.8組織病理學(xué)切片與觀察 分別在小鼠燙傷后12 h及3、6、9、12、15、18 d不同采樣點,取包含燙傷創(chuàng)面組織周圍直徑5 mm的組織,置于4%的多聚甲醛中固定。將固定好的組織脫水、包埋、切片,進行蘇木精-伊紅(HE)染色和Masson染色,光學(xué)顯微鏡下觀察微觀結(jié)構(gòu)。

1.4.9小鼠皮膚創(chuàng)面組織中MDA含量和SOD活性的測定 分別在小鼠燙傷后12 h及3、6、9、12、15、18 d不同采樣點,每組各取3只小鼠,迅速采集創(chuàng)面組織,于冰浴條件下組織勻漿,在4℃條件下4 000 r·min-1離心10 min,取上清液,即得組織勻漿液。然后分別按照SOD試劑盒和MDA測定試劑盒的操作使用說明,分別于450 nm和532 nm波長處檢測各樣品的吸光值,并分析SOD活性及MDA的含量。

2 結(jié)果

2.1AOP1對自由基的清除作用如Fig 1所示,來源于云南臭蛙皮膚中的具有天然活性的抗氧化肽AOP1對DPPH具有清除作用,當(dāng)AOP1濃度為50 μmol·L-1時,其對DPPH的清除率為29.56%;AOP1對ABTS+· 同樣具有清除作用,且對ABTS+·的清除率與AOP1濃度呈現(xiàn)量效關(guān)系,當(dāng)AOP1濃度為50 μmol·L-1時,其對ABTS+·自由基的清除率達(dá)到26.38%。說明抗氧化肽AOP1對自由基具有較好的清除作用。

Fig 1 The free radical scavenging rate ofantioxidant peptide AOP1(±s, n=3)

A: The clearance rate of AOP1to ABTS free radicals; B: The clearance rate of AOP1to DPPH free radicals.

2.2AOP1對正常細(xì)胞活性的影響選用HaCaT和L929細(xì)胞檢測抗氧化肽AOP1的毒性,如Fig 2所示,與空白對照組相比,不同濃度的抗氧化肽AOP1作用于HaCaT和L929細(xì)胞24 h后,當(dāng)AOP1濃度大于5 mg·L-1時,L929細(xì)胞和HaCaT細(xì)胞存活率均為100%以上。說明在一定濃度范圍內(nèi),抗氧化肽AOP1對HaCaT和L929細(xì)胞無毒副作用,且能夠促進細(xì)胞生長,提高正常細(xì)胞的活性。

Fig 2 Effect of antioxidant peptideAOP1 on normal cell viability (±s, n=5)

A: Effect of antioxidant peptide AOP1on survival rate of HaCaT cells; B: Effect of antioxidant peptide AOP1on survival rate of L929 cells.

2.3AOP1對體外細(xì)胞遷移與增殖的影響表皮細(xì)胞在炎癥階段和傷口愈合階段參與表皮的重建,用HaCaT細(xì)胞探究AOP1對正常皮膚細(xì)胞增殖和遷移的影響。如Fig 3所示,與空白對照組對比,AOP1具有明顯促使HaCaT細(xì)胞遷移與增殖的作用,并且在48 h內(nèi)能明顯促進傷口愈合(P<0.01)。說明AOP1能促使細(xì)胞的遷移與增殖,明顯改善燙傷創(chuàng)面的愈合情況,提高傷口愈合速率。

2.4AOP1對細(xì)胞內(nèi)ROS的清除作用HaCaT和L929細(xì)胞經(jīng)H2O2誘導(dǎo)30 min后,如Fig 4所示,當(dāng)HaCaT細(xì)胞內(nèi)ROS升高25.08%時,L929細(xì)胞升高36.90%。與對照組相比,不同濃度的AOP1均能降低HaCaT細(xì)胞內(nèi)H2O2誘導(dǎo)的ROS(P<0.05或P<0.01);隨著AOP1濃度的增加,L929細(xì)胞內(nèi)ROS的含量呈下降趨勢,其中,AOP1濃度為100 mg·L-1時,能明顯降低L929細(xì)胞中ROS的含量(P<0.05)。說明AOP1對HaCaT和L929細(xì)胞內(nèi)的ROS具有較好的清除作用,能夠保護皮膚細(xì)胞免受過量ROS的損傷。

Fig 3 The healing rate of HaCaT cellsin different time points (±s, n=3)

**P<0.01vscontrol group

Fig 4 Effect of antioxidant peptide

A: Effect of AOP1on H2O2-induced ROS of HaCaT cells; B: Effect of AOP1on H2O2-induced ROS of L929 cells.*P<0.05,**P<0.01vsH2O2control group.

2.5小鼠創(chuàng)面愈合觀察形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn),如Fig 5A所示,小鼠皮膚燙傷12 h后,兩組無明顯差異。9 d后,對照組小鼠皮膚炎癥反應(yīng)嚴(yán)重,組織出現(xiàn)壞死,組織液滲出較多;與對照組相比,AOP1組無壞死、炎癥反應(yīng),沒有組織液滲出,并已結(jié)痂,新生皮膚形成。燙傷形成15 d后, AOP1組小鼠燙傷創(chuàng)面基本完成結(jié)痂,并形成紅潤且富有彈性的復(fù)生皮膚組織;而對照組小鼠復(fù)生皮膚組織剛剛形成。提示AOP1能夠抑制組織壞死和炎癥反應(yīng),加速傷口愈合。傷口的愈合狀況常用傷口愈合率作為重要指標(biāo)。如Fig 5B所示,6 d后,與對照組比較,AOP1組小鼠皮膚傷口愈合率明顯提高(P<0.01)。說明抗氧化肽AOP1能夠有效縮短創(chuàng)面愈合時間,減輕炎癥反應(yīng),促進傷口結(jié)痂和新生組織的生長,有利于傷口愈合。

2.6小鼠皮膚創(chuàng)面組織學(xué)觀察皮膚燙傷后3 d,如Fig 6A所示,對照組皮膚結(jié)構(gòu)紊亂,表皮脫落,炎性細(xì)胞大量富集;而AOP1組創(chuàng)面各級組織結(jié)構(gòu)較為完整,組織基本無水腫現(xiàn)象。15 d后,AOP1組小鼠皮膚創(chuàng)面基本愈合,復(fù)生表皮及真皮層,排列規(guī)則有序;而對照組小鼠皮膚構(gòu)造紊亂,炎性細(xì)胞浸潤明顯。與對照組相比,AOP1組新生上皮組織增厚,各組織層結(jié)構(gòu)界限清晰完整,組織排列有序,血管復(fù)原良好,且無充血現(xiàn)象。說明AOP1可減輕炎性反應(yīng),促進新生組織的形成和皮膚結(jié)構(gòu)的有序排列,加速傷口愈合。Masson染色結(jié)果如Fig 6B顯示,AOP1組小鼠在燙傷6 d后,大量膠原纖維(藍(lán)色)在組織結(jié)構(gòu)中生成;而對照組皮膚組織中僅有少量膠原纖維存在。小鼠皮膚燙傷18 d,AOP1組形成較厚的上皮組織,皮膚附屬器較多,膠原纖維排列規(guī)則、有序,趨向于正常皮膚;而對照組新生上皮組織較薄,并富集有大量粗膠原纖維,排列雜亂無序。說明AOP1能夠促進膠原纖維的形成及有序排列,進而促進小鼠創(chuàng)面愈合。

2.7AOP1對小鼠皮膚組織中MDA含量和SOD活性的影響采用TBA法檢測小鼠創(chuàng)傷皮膚中MDA含量。如Fig 7所示,在相同時間點中,與對照組相比,AOP1組的小鼠皮膚中MDA含量明顯低于對照組(P<0.05)。隨著創(chuàng)面?zhèn)诘挠?,雖然AOP1組和對照組小鼠皮膚組織中SOD活性無明顯差異(P>0.05),但兩組小鼠皮膚中SOD活性均逐漸增強。說明AOP1可降低皮膚創(chuàng)面愈合過程中MDA含量,從而對皮膚燙傷愈合起保護作用。

A: Morphological observation of skin healing in back of mice; B: Changes in healing rate of wounds.**P<0.01vscontrol group.

3 討論

皮膚燙傷會造成皮膚組織細(xì)胞氧化應(yīng)激而產(chǎn)生大量ROS,進而使創(chuàng)面組織發(fā)生水腫和炎癥反應(yīng),延緩創(chuàng)面愈合的進程[2-3]。復(fù)雜有序的皮膚創(chuàng)面愈合,包含著傷口發(fā)生炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖與遷移形成皮膚肉芽組織和重塑基質(zhì)組織結(jié)構(gòu)等不同的過程[14]。前期研究表明,來源于云南臭蛙的AOP1具有較好的清除ABTS及DPPH自由基的能力[10]。創(chuàng)面愈合過程中,表皮細(xì)胞參與表皮重建,其增殖與遷移能夠促進傷口愈合。在此基礎(chǔ)上,細(xì)胞遷移與增殖實驗結(jié)果顯示,與空白對照相比,100 mg·L-1的AOP1在12 h內(nèi)可明顯提高模擬傷口愈合率;藥物作用48 h后,模擬傷口愈合率可提高20.42%。說明抗氧化肽AOP1可促進傷口愈合,并證實其對HaCaT 和L929細(xì)胞均無細(xì)胞毒性。

大量實驗證實,皮膚燙傷后,傷口表面常伴隨氧化應(yīng)激的產(chǎn)生[1]。本研究中,利用H2O2模擬皮膚燙傷后組織細(xì)胞產(chǎn)生ROS,結(jié)果顯示,不同細(xì)胞內(nèi)ROS的量與藥物濃度均呈現(xiàn)一定的聯(lián)系;當(dāng)AOP1濃度為100 mg·L-1時,對HaCaT和L929細(xì)胞內(nèi)ROS的清除率分別為41.24%和21.86%。提示AOP1對HaCaT和L929細(xì)胞內(nèi)的ROS具有較好的清除作用,能夠保護皮膚細(xì)胞免受ROS損傷。

本實驗中,抗氧化肽AOP1用純水溶解,為消除其性狀、溶解方式和給藥途徑的影響,選用純水為對照組。結(jié)果顯示,連續(xù)涂抹9 d抗氧化肽AOP1可明顯促進小鼠燙傷創(chuàng)面愈合,縮短創(chuàng)面愈合所需時間,提高創(chuàng)面愈合率;在創(chuàng)面形成后15 d,AOP1組小鼠皮膚傷口愈合率可達(dá)94.45%。新生組織色澤與原皮膚基本一致,且富有彈性。

機體對自由基的清除能力常用SOD的活性反映,而MDA常被作為脂質(zhì)過氧化和細(xì)胞受損程度的重要指標(biāo)。實驗中,MDA含量和SOD活性的聯(lián)合檢測常用來評估機體的抗氧化能力和受損水平[15]。本研究中,兩組小鼠皮膚中SOD活性均呈升高趨勢,但AOP1組與對照組相比,燙傷創(chuàng)面組織中MDA含量明顯下降。提示抗氧化肽AOP1可抑制氧自由基對創(chuàng)面的損傷,提高機體清除自由基的能力,有益于小鼠燙傷皮膚愈合。

Fig 6 Morphological observation of mouse skin tissues

Fig 7 Comparison of MDA content in wound tissue ofmice at different time points (±s, n=3)

*P<0.05,**P<0.01vscontrol group.

綜上所述,本研究從細(xì)胞和動物水平證實了抗氧化肽AOP1可對小鼠皮膚燙傷的傷口愈合修復(fù)起到促進作用,能夠縮短創(chuàng)面愈合時間;其途徑主要是通過降低ROS的含量,進而防止創(chuàng)面組織中脂質(zhì)過氧化的程度。關(guān)于抗氧化肽AOP1對皮膚燙傷修復(fù)進程中涉及的有關(guān)分子機制和信號通路,尚需進一步研究。

(致謝:本研究所有實驗均在濰坊醫(yī)學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院山東省高校生物藥物重點實驗室完成,衷心感謝本課題組所有老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助。)

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意林·全彩Color(2019年7期)2019-08-13 00:53:50
傷口“小管家”
你把空氣全部吸光
初中生(2016年1期)2016-04-14 20:13:15
半菁染料作為染料敏化太陽能電池吸光材料的理論研究
再不去傷口就好了等3 則
豬皮膠原蛋白抗氧化肽的分離純化及體外抗氧化活性研究
乳清低聚肽的制備及其抗氧化活性
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