史亞婷 劉文賓 吳迪炯 沈一平 周郁鴻 葉寶東
再生障礙性貧血(aplastic anemia,AA)是一種以全血細胞減少、骨髓造血功能衰竭為特征的血液病,其發(fā)病機制尚未明確。目前認為免疫機制異常、造血微環(huán)境改變和造血干細胞缺陷是其三大原因[1],其中造血微環(huán)境異常在其發(fā)病中的作用越來越受到重視。作者前期研究發(fā)現(xiàn)AA 患者骨髓微血管密度(MVD)顯著低于正常人[2],且重型AA 更顯著,低血管密度勢必會影響骨髓血供,對造血細胞的成熟與分化不利。而骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSCs)是骨髓微環(huán)境的重要組成部分,與造血細胞直接接觸,起到支持和營養(yǎng)造血細胞的作用。前期研究發(fā)現(xiàn)無論腎陽虛還是腎陰虛再障患者,BMSCs 的增殖能力較正常對照減弱[3]。再障的基本中醫(yī)病機為腎虛髓虧,因虛證、瘀證而發(fā)病,一定程度上與現(xiàn)代認識的微循環(huán)相契合[4],同時應(yīng)用補腎活血法取得較好的臨床療效[5]。本文探討補腎活血法對再生障礙性貧血患者BMSCs 增殖和成血管作用的影響,為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1.1 實驗藥物 補腎活血中藥處方:太子參30g,補骨脂20g,仙靈脾20g,肉桂4g,生地15g,熟地20g,茯苓10g,菟絲子15g,制何首烏10g,丹參10g,當歸10g,赤芍9g,丹皮9g,山藥30g,均選取江陰天江藥業(yè)有限公司標準中藥顆粒劑。
1.2 實驗動物 周齡雄性SPF 級荷蘭兔,體重2~3kg,由浙江中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心提供。
1.3 制備含藥血清及對照血清 將212g×6 包原生藥加一定量的水,用水提法濃縮成1000ml 液體。隨機將6 只兔子分成兩組,對照血清組予灌胃生理鹽水20ml/次,2 次/d,共7d;含藥血清組予每次灌胃中藥湯液20ml,2 次/d,共7d。從實驗第4 天起,每天分別對2 組兔子在第2 次灌胃2h 后耳靜脈取10ml 全血,后立即離心,每組獲得約5ml 血清。將4 次血清混合后,每組共獲得約20ml 血清,置于水浴箱中56℃,30min 滅活,0.22μm 過濾器過濾除菌,分裝至15ml 離心管中,-20℃冷藏備用。
1.4 再障患者BMSCs 的獲取 選取2018 年6 月1 日至12 月31 日本院血液內(nèi)科住院的初發(fā)AA 患者8 例,其中男4 例,女4 例;中位年齡26(18~46)歲。病例診斷均符合再生障礙性貧血診斷與治療中國專家共識(2017 年版)[6]。所有患者均知情同意,簽署知情同意書。常規(guī)抽取再障患者骨髓5~10ml,采用已經(jīng)建立的骨髓MSCs 提取方法[3],采用流式細胞術(shù)鑒定MSCs,取3 ~6 代細胞進行后續(xù)研究。
1.5 主要儀器與試劑 多功能全波長酶標儀(K3),美國Thermo 公司;8μm 孔徑 transwell 裝置,Corning Coster Corp 公司。
1.6 CCK8 檢測補腎活血法對再障患者BMSCs 增殖的影響 (1)取生長狀態(tài)良好的P3 代細胞,以5×103密度接種于96 孔板中,每孔200μl。(2)無血清培養(yǎng)24h 后,分成12 組,分別為5%、10%、15%、20%、25%、30% 含 藥 血 清 組 和5%、10%、15%、20%、25%、30%對照血清組每組5 個復(fù)孔,培養(yǎng)24h、48h、72h 后, 加 入CCK8 溶 液10μl/ 孔,5% CO2,37 ℃細胞培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)4h。(3)取出96 孔板,低速震蕩15min,酶標儀570nm 波長檢測吸光度(OD)值。
1.7 Transwell 檢測補腎活血法對重型再障患者BMSCs體外遷移的影響 (1)取生長良好的P3 代BMSCs 細胞,無血清培養(yǎng)24h 后,分成12 組,分別為5%、10%、15%、20%、25%、30%含藥血清組和對照血清組,予對應(yīng)血清濃度預(yù)處理24h。(2)調(diào)整各組細胞密度為5×105/ml,在transwell 下室加入含100μg/ml SDF-1 培養(yǎng)液;上室分別加預(yù)處理后的各組細胞懸液200μl。置于37℃、5% CO2細胞培養(yǎng)箱中孵育6h。(3)取出transwell 裝置,PBS 洗滌,置于4%多聚甲醛中固定 15min。(4)PBS 洗滌3 次后,將transwell 裝置置于0.1%結(jié)晶紫溶液中染色15min。(5)棄染色液,PBS 洗滌3次,自然晾干,棉簽拭去小室上層細胞。(6)倒置相差顯微鏡觀察小室下層細胞。(7)將transwell 小室置于200μl 結(jié)晶紫脫色液中脫色30min。酶標儀570nm波長檢測脫色液吸光度(OD)值。
1.8 Western Blot 檢測誘導(dǎo)后細胞血管內(nèi)皮細胞標志表達 (1)取生長良好的P3-P5 代再障BMSCs 予含VEGF10ug/LDMEM 培養(yǎng)基預(yù)處理24h。(2)分別搜集25%含藥血清和25%對照血清誘導(dǎo)1d、3d、5d、7d細胞于EP 管中,加入1 ∶100 混勻的含蛋白酶抑制劑和RIPA 裂解液混合液100μl,震蕩混勻,予冰上裂解1h。4℃以12000r/min 離心15min。棄上清液,加入100μl 蛋白上樣緩沖液,取少量測定蛋白濃度,繪制標準曲線,剩余蛋白予98℃水浴加熱10min,存入-80℃冰箱備用。(3)按試劑盒操作說明進行CD31、Tie-2蛋白測定。
1.9 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 23.0 統(tǒng)計學(xué)軟件。計量資料以(±s)表示,兩組比較采用t 檢驗,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 補腎活血含藥血清對BMSCs 增殖影響 與對照血清組比較,10%和25%含藥血清培養(yǎng)24h,5%、15%和25%含藥血清培養(yǎng)48h,各濃度培養(yǎng)72h 對BMSCs 增殖具有明顯促進作用(P<0.05)。含藥血清對BMCs 增殖促進作用與時間呈一定依賴關(guān)系,24h 與48h 作用相似,但72h 明顯增強。與對照血清組比較,25%含藥血清濃度在各時間段的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),因此選擇25%含藥血清濃度為后續(xù)形態(tài)學(xué)觀察和WB 檢測血管內(nèi)皮細胞標志實驗濃度,見圖1~3。
注:與對照血清組比較,*P<0.05
圖2 補腎活血含藥血清對BMSc增殖影響(48h)
圖3 補腎活血含藥血清對BMSc增殖影響(72h)
2.2 補腎活血含藥血清對BMSCs 體外遷移的影響 應(yīng)用上述Transwell 裝置重復(fù)實驗5 次,結(jié)果顯示:不同濃度對照血清及含藥血清組均可見梭形結(jié)晶紫染色BMSCs,其中15%、20%、25%、30%含藥血清組較其他組細胞數(shù)較多,對照血清各濃度組相似。脫色后測得OD 值統(tǒng)計分析結(jié)果示:與對照血清組比較,5%、10%含藥血清OD 值相似差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),15%、20%、25%、30%含藥血清OD 值較高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),15%、20%、25%、30%含藥血清促進作用相似,無明顯濃度依賴關(guān)系,見圖4。
圖4 補腎活血含藥血清對BMSCs體外遷移的影響
2.3 含藥血清誘導(dǎo)后形態(tài)觀察 25%含藥血清誘導(dǎo)1d 后,BMSCs 形態(tài)未見明顯改變,仍呈長梭形生長,排列緊密,誘導(dǎo)7d 后細胞間距增大,排列松散,胞體呈多角形或不規(guī)則形。含藥血清誘導(dǎo)21d 可見少量管腔樣結(jié)構(gòu)形成。25%對照血清21d 形態(tài)無改變。見圖5。
圖5 不同含藥血清誘導(dǎo)后BMSCs形態(tài)的變化
2.4 WB 檢測血管內(nèi)皮細胞標志 25%含藥血清誘導(dǎo)1d 后有少量CD31、Tie-2 蛋白,后隨著時間延長,表達量逐漸增多,25%對照血清誘導(dǎo)7d 后未見CD31、Tie-2 蛋白表達,見圖6。
圖6 WB檢測血管內(nèi)皮細胞表面標志(CD31和Tie-2)表達
骨髓造血微環(huán)境(BMHM)是造血細胞直接的生存環(huán)境,其主要作用是為造血細胞運輸氧氣、營養(yǎng)成分、信號因子,同時運輸代謝廢物,是其生存和健康發(fā)育必備條件之一。骨髓微血管是BMHM 的場所,其生成受多種因子的聯(lián)合影響,取決于促血管形成因子與血管抑制因子的作用偏傾。目前已經(jīng)明確AA 患者的BMHM 受損,不過尚未明確是免疫因素導(dǎo)致其受損還是先有BMHM 受損,或二者相互作用而導(dǎo)致AA 發(fā)生。前期研究發(fā)現(xiàn)AA 患者骨髓微血管密度(MVD)顯著低于正常人[2],且重型AA 更顯著,低血管密度勢必會影響骨髓血供,對造血細胞的成熟與分化不利。造血細胞的增殖分化需要來自骨髓細胞自分泌及外周循環(huán)的各類因子的刺激,再障患者骨髓MVD 減少,與骨髓血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達減少相關(guān)[2,7],且在免疫抑制劑或骨髓移植治療后,MVD 及VEGF 均顯著上升,但以免疫抑制劑的作用更明顯,可能與環(huán)孢菌素(CsA)直接刺激造血或非造血細胞分泌VEGF有關(guān)[8]。中藥藥理發(fā)現(xiàn),活血化瘀類中藥能在一定程度上促進血管新生,故在此基礎(chǔ)上提出補腎固本兼以活血化瘀的基本治療方法,臨床療效亦得到提高[9-10]。相關(guān)分析顯示IL-2、IL-10、IL-4、IFN-γ 與骨髓MSCs 生成負相關(guān),IL-6、TNF-α 呈正相關(guān)[11],提示補腎活血法可能通過提高骨髓MSCs 粘附分子的表達水平,改善骨髓造血微環(huán)境,從而提高療效。在AA患者異基因造血干細胞移植過程中應(yīng)用補腎健脾祛瘀法干預(yù),發(fā)現(xiàn)補腎活血可以明顯提高移植物植入率,減少移植排斥[12],可能也是與補腎健脾祛瘀改善患者骨髓微循環(huán)有關(guān)。
本實驗將再障BMSCs 分離并體外培養(yǎng),觀察不同濃度含藥血清對再障BMSCs 增殖作用的影響,10%和25%含藥血清培養(yǎng)24h,5%、15%和25%含藥血清培養(yǎng)48h,各濃度培養(yǎng)72h 對BMSCs 增殖具有明顯促進作用(P<0.05)。含藥血清對BMSCs 增殖促進作用與時間呈一定依賴關(guān)系,24h 與48h 作用相似,但72h 明顯增強。與對照血清組比較,25%含藥濃度在各時間段均有意義(P<0.05)。通過體外誘導(dǎo)實驗發(fā)現(xiàn),25%補腎活血含藥血清隨著時間的延長,能誘導(dǎo)BMSCs 向血管內(nèi)皮細胞分化,主要體現(xiàn)在細胞形態(tài)的變化和管腔樣結(jié)構(gòu)的形成和血管內(nèi)皮細胞標志的出現(xiàn)。綜上,補腎活血法可能是通過促進再障患者BMSCs 的增殖以及向血管內(nèi)皮細胞分化來促進骨髓微血管的生成,從而作為補腎活血法改善骨髓微環(huán)境的機制之一。
AA 歸于中醫(yī)“虛勞”、“髓勞”、“血證”等范疇,目前認為先天肝腎不足、后天勞役失養(yǎng),邪毒之氣乘虛而入是其主要的病因病機。治療上主張從腎論治,臨床療效得到提高,但是有部分患者的臨床療效并不理想,且對于重型或非重型再障、急性或慢性再障,中醫(yī)藥介入的時機和療效還有比較大的爭議。對于AA,在從腎論治的基礎(chǔ)上,如何進一步闡明其病因病機并相應(yīng)的調(diào)整療法以提高療效,值得進一步探索。