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基于JAK2-STAT3通路研究流感相關(guān)腦病的發(fā)病機(jī)制與麻杏石甘湯的干預(yù)作用

2022-06-17 00:39陳純靜張香港盧芳國(guó)
中草藥 2022年12期
關(guān)鍵詞:腦組織批號(hào)引物

陳純靜,趙 澄,張香港,王 平,肖 榮,胡 玨,熊 濤,盧芳國(guó),

1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410208

2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,湖南 長(zhǎng)沙 410208

流感相關(guān)腦?。╥nfluenza associated encephalopathy,IAE)是在急性流感過(guò)程中出現(xiàn)的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙臨床綜合征,其病情輕重不一,典型臨床表現(xiàn)為急性高熱后突發(fā)驚厥,起病1~2 d內(nèi)(通常在發(fā)熱起病后的24 h內(nèi))快速進(jìn)展至昏迷或死亡[1]。IAE的發(fā)病機(jī)制迄今尚未闡明,提出的假說(shuō)包括細(xì)胞因子風(fēng)暴學(xué)說(shuō)、病毒直接侵襲腦組織、免疫交叉反應(yīng)等幾個(gè)方面,目前尚無(wú)定論。其中,較為認(rèn)可的一種說(shuō)法是細(xì)胞因子風(fēng)暴學(xué)說(shuō):機(jī)體在感染流感病毒后釋放促炎癥因子,進(jìn)而誘導(dǎo)了細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴,引發(fā)神經(jīng)及免疫系統(tǒng)功能紊亂和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫病理?yè)p傷,導(dǎo)致IAE的發(fā)生,但其具體機(jī)制有待研究[2]。

麻杏石甘湯源自漢代張仲景《傷寒論·辨太陽(yáng)病脈證并治法》,由麻黃(去節(jié))4兩(9 g)、杏仁(去皮尖)50個(gè)(9 g)、甘草(灸)2兩(6 g)、石膏(碎、綿裹)半斤(18 g)配伍而成,具有辛涼宣泄、清肺平喘之功效。本課題組前期研究表明,麻杏石甘湯能夠干預(yù)病毒吸附、直接殺傷病毒、抑制病毒增殖,并通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的分泌、提供免疫保護(hù)、抑制流感病毒感染所導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡等方式發(fā)揮抗流感病毒作用[3-8]。本研究以流感病毒肺部感染小鼠模型為研究對(duì)象,從Janus激酶2/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(Janus kinase 2/signal transducer and activator of transcription 3,JAK2/STAT3)通路研究IAE的發(fā)病機(jī)制,并進(jìn)一步探討麻杏石甘湯的干預(yù)作用。

1 材料

1.1 動(dòng)物

SPF級(jí)BALB/c小鼠100只,雌雄各半,體質(zhì)量(20±2)g,購(gòu)自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司,動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)SCXK(湘)2019-0004,飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心,恒溫(25±2)℃,恒濕(50±5)%,12 h交替晝夜循環(huán),實(shí)驗(yàn)單位使用許可證編號(hào)SYXK(湘)2019-0009。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)小鼠的處理措施已經(jīng)過(guò)湖南中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn),批準(zhǔn)號(hào)為L(zhǎng)L2020092501。

1.2 病毒株

A型流感病毒(influenza A virus,IAV)小鼠肺適應(yīng)株(A/PR/8/34),由湖南師范大學(xué)病毒研究室惠贈(zèng)。經(jīng)10日齡雞胚尿囊腔接種培養(yǎng)傳代,血凝效價(jià)1∶640以上者供實(shí)驗(yàn)用。

1.3 藥材

麻杏石甘湯中的麻黃9 g(批號(hào)2004060)、杏仁9 g(批號(hào)2020120302)、石膏18 g(批號(hào)2008090062)、甘草6 g(批號(hào)201003)均購(gòu)自湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院中藥房,由湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院戴冰教授鑒定分別為麻黃科植物木賊麻黃Ephedra equisetinaBge.的干燥草質(zhì)莖、薔薇科落葉喬本植物山杏Prunus armeniacaL.var.ansuMaxim.的干燥成熟種子、硫酸鹽類(lèi)礦物硬石膏族石膏、豆科植物甘草Glycyrrhiza uralensisFisch.的干燥根及根莖,均符合《中國(guó)藥典》2020年版規(guī)定。

1.4 藥品與試劑

磷酸奧司他韋膠囊(以?shī)W司他韋計(jì),75 mg/粒,批號(hào)M1057)由意大利Delpharm Milano S.R.L.生產(chǎn),上海羅氏制藥有限公司分裝,購(gòu)自中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院門(mén)診藥房,用蒸餾水充分溶解,制成實(shí)驗(yàn)用質(zhì)量濃度為2.165 mg/mL的混懸液;抗病毒顆粒(9 g/袋,批號(hào)2001089)由四川光大制藥有限公司生產(chǎn),購(gòu)自湖南中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院門(mén)診藥房,用蒸餾水充分溶解,制成實(shí)驗(yàn)用質(zhì)量濃度為0.39 g/mL的溶液;兔抗鼠JAK2抗體(批號(hào)ab39636)、STAT3抗體(批號(hào)ab109085)購(gòu)自英國(guó)Abcam公司;β-actin抗體(批號(hào)0070175)、HRP標(biāo)記山羊抗兔二抗(批號(hào)SA00001-2)購(gòu)自Proteintech公司;磷酸化STAT3(phosphorylated STAT3,p-STAT3)抗體(批號(hào)AF300993)購(gòu)自艾方生物;RNA simple總RNA提取試劑盒(批號(hào)DP419)購(gòu)自TIANGEN公司;NovoScript逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(批號(hào)E047-01B)、NovoStartSYBR qPCR Super Mixture cDNA擴(kuò)增試劑盒(批號(hào)E096-01A)購(gòu)自Novoprotein公司;PCR引物由上海生工生物工程有限公司合成;小鼠白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、IL-10、IL-4 ELISA試劑盒(批號(hào)E-EL-M0037c、E-EL-M0046c、E-ELM0043c)購(gòu)自Elabscience。

1.5 儀器

BSC-1300 ⅡA2型生物安全柜(蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司);TP-200D型電子分析天平(湘儀天平儀器設(shè)備有限公司);RMZ135型精密輪轉(zhuǎn)切片機(jī)(德國(guó)Leica公司);光學(xué)掃描顯微鏡(Axioscope 5)+Axiocam 503 color顯微鏡攝像頭[蔡司科技(蘇州)有限公司];TGL20M型高速冷凍離心機(jī)(長(zhǎng)沙湘智離心機(jī)儀器有限公司);ELX-800型多功能酶標(biāo)儀(美國(guó)Bio-Tek公司);LightCycler96型熒光定量PCR儀(瑞士羅氏公司)。

2 方法

2.1 麻杏石甘湯水煎液的制備

根據(jù)《方劑學(xué)》中麻杏石甘湯的藥物組成、劑量、制備方法制備該方水煎液[9],按其組成比例精確稱(chēng)定麻杏石甘湯1劑的藥材量,加入10倍體積蒸餾水后,浸泡20 min,煮沸后再煎煮30 min,煎煮完畢后濾過(guò);二煎加入7倍體積蒸餾水煮沸后再煎煮20 min,煎煮完畢后濾過(guò),合并2次濾液,水浴濃縮至含生藥0.605 g/mL,4 ℃避光保存?zhèn)溆?。本課題組前期通過(guò)水提醇沉淀法對(duì)麻杏石甘湯全方多糖進(jìn)行分離與定性定量測(cè)定[10],測(cè)定得多糖含量為2.04%;采用超高效液相色譜法對(duì)麻杏石甘湯水煎液3種主要有效成分(麻黃堿、甘草苷、苦杏仁苷)的含量進(jìn)行了檢測(cè),其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.10%、0.06%、0.49%。

2.2 分組與給藥

BALB/c小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)2 d后,按完全隨機(jī)設(shè)計(jì)法分別將50只雄鼠和50只雌鼠分為5組,每組10只,各挑選1組隨機(jī)進(jìn)行組合,將小鼠分為對(duì)照組、模型組、奧司他韋(化學(xué)藥對(duì)照)組、抗病毒顆粒(中藥對(duì)照)組和麻杏石甘湯組,每組共20只小鼠(10只雄鼠、10只雌鼠),雌、雄鼠分開(kāi)飼養(yǎng)。除對(duì)照組外,其余動(dòng)物按照本課題前期研究方法建立IAV肺部感染模型[11]。以臨床等效劑量(臨床等效劑量按動(dòng)物每千克體質(zhì)量占人體表面積的比值計(jì)算[12])的藥物于感染后24 h開(kāi)始ig給藥,每天1次,每次0.2 mL,連續(xù)給藥3、7 d。奧司他韋、抗病毒顆粒、麻杏石甘湯組的給藥劑量分別為21.63 mg/(kg·d)、3.9 g/(kg·d)、6.05 g/(kg·d)。對(duì)照組和模型組ig等體積生理鹽水。

2.3 標(biāo)本采集

分別于給藥治療3、7 d后,禁水禁食8 h后,每組隨機(jī)選取10只小鼠,稱(chēng)定動(dòng)物體質(zhì)量后,摘眼球放血法處死小鼠,轉(zhuǎn)移至超凈工作臺(tái)內(nèi)解剖,稱(chēng)取小鼠全腦質(zhì)量,取部分腦、肺組織置于4%多聚甲醛中固定,部分腦組織置于EP管中,凍存于?80 ℃冰箱備用。

2.4 指標(biāo)檢測(cè)

2.4.1 腦指數(shù) 腦指數(shù)為腦質(zhì)量與體質(zhì)量之比。

2.4.2 肺組織、腦組織病理變化 用4%多聚甲醛固定肺、腦組織,經(jīng)石蠟包埋、切片(5 μm)、二甲苯脫蠟、梯度酒精脫水后進(jìn)行蘇木素-伊紅(HE)染色,于光學(xué)顯微鏡下(×200)觀察肺、腦組織病理變化。

2.4.3 qRT-PCR法檢測(cè)腦組織中JAK2、STAT3、IL-1β、IL-10和IL-4mRNA的表達(dá) 取出?80 ℃保存的腦組織,按照總RNA提取試劑盒說(shuō)明書(shū)提取各組樣品的總RNA,逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA。以cDNA做模板,按NovoStartSYBR qPCR Super Mixture試劑說(shuō)明,分別加入β-actin、JAK2、STAT3、IL-1β、IL-10、IL-4引物進(jìn)行擴(kuò)增。引物序列:JAK2上游引物5’-ACTGGACTATATGTGCTACGA-3’,下游引物5’-GTTCCTCTTAGTCCCGCTGA-3’;STAT3上游引物5’-CAATACCATTGACCTGCCGAT-3’,下游引物5’-GAGCGACTCAAACTGCCCT-3’;IL-1β上游引物5’-TGAAATGCCACCTTTTGACAGT-3’,下游引物5’-TTCTCCACAGCCACAATGAGT-3’;IL-10上游引物5’-GTTCCCCTACTGTCATCCCC-3’,下游引物5’-AGGCAGACAAACAATACACACCA-3’;IL-4上游引物5’-ATGTACCAGGAGCCATATCCACGG-3’,下游引物5’-TCCCTTCTCCTGTGACCTCGTT-3’;β-actin上游引物5’-ACATCCGTAAAGACCTCTATGCC-3’,下游引物5’-TACTCCTGCTTGCTGATCCAC-3’。PCR反應(yīng)體系為20 μL,反應(yīng)體系含cDNA 2 μL、NovoStartSYBR qPCR Super Mixture 10 μL、10 μmol/L上下游引物各2 μL,以dd H2O補(bǔ)足至20 μL。反應(yīng)條件:95 ℃、1 min;95 ℃、20 s,60 ℃、20 s,72 ℃、30 s,40個(gè)循環(huán);95 ℃、10 s,65 ℃、60 s,97 ℃、1 s繪制熔解曲線(xiàn)。采用2?ΔΔCt法計(jì)算目的基因相對(duì)表達(dá)量。

2.4.4 Western blotting法檢測(cè)腦組織中JAK2、STAT3蛋白的表達(dá) 取出?80 ℃保存的腦組織,提取組織總蛋白質(zhì),應(yīng)用BCA法測(cè)定蛋白濃度,取40 μg總蛋白上樣,進(jìn)行SDS-PAGE電泳,轉(zhuǎn)膜后,封閉處理1 h,分別加入JAK2抗體(1∶1000)、STAT3抗體(1∶2000)、β-actin抗體(1∶10 000),4 ℃孵育過(guò)夜;加入二抗(1∶5000)室溫孵育1 h,避光顯影。

2.4.5 免疫組化法檢測(cè)腦組織中p-STAT3蛋白表達(dá)取腦組織石蠟切片,常規(guī)脫蠟至水,抗原修復(fù),內(nèi)源性過(guò)氧化物酶阻斷,加入3%牛血清白蛋白封閉后滴加p-STAT3抗體(1∶100),4 ℃濕盒中孵育過(guò)夜,加入酶標(biāo)二抗(1∶200)室溫孵育50 min,DAB顯色劑處理5 min,蘇木素復(fù)染3 min,脫水封片,鏡下觀察結(jié)果(×400)。

2.4.6 ELISA法檢測(cè)腦組織IL-1β、IL-10、IL-4水平 取出?80 ℃保存的腦組織,加入PBS及蛋白酶抑制劑進(jìn)行組織勻漿,離心后取上清液,分裝保存,按照ELISA試劑盒說(shuō)明書(shū)檢測(cè)腦組織中IL-1β、IL-10、IL-4水平。

2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

3 結(jié)果

3.1 麻杏石甘湯對(duì)IAV肺炎小鼠腦指數(shù)的影響

如圖1所示,給藥治療3 d后,模型組小鼠腦指數(shù)較對(duì)照組增加(P<0.01),各給藥組腦指數(shù)較模型組降低(P<0.05、0.01);給藥治療7 d后,模型組小鼠腦指數(shù)較對(duì)照組增加(P<0.05),各給藥組較模型組無(wú)明顯差異。

圖1 麻杏石甘湯對(duì)IAV感染小鼠腦指數(shù)的影響 ( ,n = 10)Fig.1 Effect of Maxing Shigan Decoction on brain index of IAV infected mice ( , n = 10)

3.2 麻杏石甘湯對(duì)IAV肺炎小鼠肺組織、腦組織病理學(xué)的影響

如圖2所示,對(duì)照組小鼠肺組織形態(tài)完整,肺泡腔輪廓清晰,腔內(nèi)無(wú)分泌物,未見(jiàn)明顯炎性細(xì)胞浸潤(rùn);模型組肺組織出現(xiàn)明顯病理變化,肺泡塌陷,肺泡腔內(nèi)和肺間質(zhì)中可見(jiàn)大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn);與模型組比較,各給藥組肺部炎癥和損傷程度均有所減輕,肺泡腔輪廓較清晰,腔內(nèi)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減少。以上結(jié)果提示,經(jīng)IAV滴鼻感染后,成功建立了小鼠流感病毒肺炎模型。如圖3所示,與對(duì)照組比較,模型組小鼠大腦皮質(zhì)出現(xiàn)明顯水腫,水腫部位腦組織結(jié)構(gòu)疏松,未見(jiàn)炎性細(xì)胞浸潤(rùn);與模型組比較,各給藥組小鼠大腦皮質(zhì)水腫得到改善。如圖4所示,各組小鼠海馬細(xì)胞排列整齊、密集,結(jié)構(gòu)完整,多層分布,偶見(jiàn)細(xì)胞皺縮,染色加深,各組形態(tài)無(wú)明顯差異。如圖5所示,各組小鼠小腦小腦皮質(zhì)層次清晰,細(xì)胞形態(tài)正常,細(xì)胞核,細(xì)胞輪廓清晰,排列整齊,偶見(jiàn)浦肯野細(xì)胞層部分細(xì)胞核變形固縮,細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則,各組形態(tài)無(wú)明顯差異。

圖2 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠肺組織病理學(xué)的影響 (HE, ×200)Fig.2 Effect of Maxing Shigan Decoction on lung histopathology of mice in each group (HE, × 200)

圖3 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠大腦皮質(zhì)組織病理學(xué)的影響 (HE, ×200)Fig.3 Effect of Maxing Shigan Decoction on cerebral cortex histopathology of mice in each group (HE, × 200)

圖4 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠海馬組織病理學(xué)的影響 (HE, ×200)Fig.4 Effect of Maxing Shigan Decoction on hippocampal histopathology of mice in each group (HE, × 200)

圖5 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠小腦病理學(xué)的影響 (HE, ×200)Fig.5 Effect of Maxing Shigan Decoction on cerebellum histopathology of mice in each group (HE, × 200)

3.3 麻杏石甘湯對(duì)IAV肺炎小鼠腦組織中JAK2、STAT3 mRNA表達(dá)的影響

如圖6所示,與對(duì)照組相比,模型組小鼠腦組織JAK2、STAT3mRNA表達(dá)水平顯著升高(P<0.01);與模型組相比,給藥治療3 d后,各給藥組JAK2mRNA表達(dá)水平降低(P<0.01),奧司他韋組和麻杏石甘湯組STAT3mRNA表達(dá)水平降低(P<0.05、0.01);給藥治療7 d后,抗病毒顆粒組和麻杏石甘湯組JAK2mRNA表達(dá)水平降低(P<0.05、0.01),抗病毒顆粒組STAT3mRNA表達(dá)水平降低(P<0.05)。

圖6 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠腦組織中JAK2、STAT3 mRNA表達(dá)的影響 ( , n = 3)Fig.6 Effect of Maxing Shigan Decoction on JAK2 and STAT3 mRNA expressions in brain of mice in each group ( , n = 3)

3.4 麻杏石甘湯對(duì)IAV肺炎小鼠腦組織中IL-1β、IL-10、IL-4 mRNA表達(dá)的影響

如圖7所示,與對(duì)照組相比,給藥3 d后模型組小鼠腦組織IL-1βmRNA表達(dá)水平升高(P<0.05),IL-10mRNA表達(dá)水平降低(P<0.01),給藥7 d后模型組小鼠腦組織IL-4mRNA表達(dá)水平降低(P<0.01);與模型組相比,給藥治療3 d后,各給藥組IL-1βmRNA表達(dá)水平降低(P<0.01),麻杏石甘湯組IL-10mRNA表達(dá)水平升高(P<0.01),各給藥組IL-4mRNA表達(dá)水平升高(P<0.01);給藥治療7 d后,各藥物組IL-1βmRNA表達(dá)水平均降低(P<0.01),IL-10mRNA表達(dá)水平均升高(P<0.05、0.01),抗病毒顆粒組IL-4mRNA表達(dá)水平降低(P<0.05)。

圖7 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠腦組織中IL-1β、IL-10和IL-4 mRNA表達(dá)的影響 ( , n = 3)Fig.7 Effect of Maxing Shigan Decoction on IL-1β, IL-10 and IL-4 mRNA expressions in brain of mice in each group (,n = 3)

3.5 麻杏石甘湯對(duì)IAV肺炎小鼠腦組織中JAK2、STAT3蛋白表達(dá)的影響

如圖8所示,與對(duì)照組相比,模型組小鼠腦組織JAK2、STAT3蛋白表達(dá)水平升高(P<0.05、0.01);與模型組相比,給藥3 d后,抗病毒顆粒組、麻杏石甘湯組JAK2蛋白表達(dá)水平降低(P<0.01),奧司他韋組、抗病毒顆粒組STAT3蛋白表達(dá)水平降低(P<0.01);給藥7 d后,各給藥組JAK2、STAT3蛋白表達(dá)水平均顯著降低(P<0.01)。

圖8 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠腦組織中JAK2、STAT3蛋白表達(dá)的影響 ( , n = 3)Fig.8 Effect of Maxing Shigan Decoction on JAK2 and STAT3 protein expressions in brain tissue of mice in each group( , n = 3)

3.6 麻杏石甘湯對(duì)IAV肺炎小鼠大腦皮質(zhì)、海馬、小腦中p-STAT3蛋白表達(dá)的影響

如圖9~12所示,與對(duì)照組相比,模型組大腦皮質(zhì)p-STAT3蛋白表達(dá)水平升高(P<0.01);與模型組相比,各給藥組大腦皮質(zhì)p-STAT3蛋白表達(dá)水平顯著降低(P<0.05、0.01),各組小鼠海馬及小腦組織中p-STAT3蛋白表達(dá)水平無(wú)顯著差異。

圖10 各組小鼠海馬p-STAT3蛋白表達(dá)的免疫組化圖 (×400)Fig.10 Immunohistochemical staining graph of p-STAT3 protein expression in hippocampus of mice in each group (× 400)

圖11 各組小鼠小腦p-STAT3蛋白表達(dá)的免疫組化圖 (×400)Fig.11 Immunohistochemical staining graph of p-STAT3 protein expression in cerebellum of mice in each group (× 400)

圖12 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠大腦皮質(zhì)、海馬和小腦p-STAT3蛋白表達(dá)的影響 (, n = 3)Fig.12 Effect of Maxing Shigan Decoction on p-STAT3 protein expression in cerebral cortex, hippocampus and cerebellum of mice in each group ( , n = 3)

3.7 麻杏石甘湯對(duì)IAV肺炎小鼠腦組織中IL-1β、IL-10、IL-4水平的影響

如圖13所示,與對(duì)照組相比,給藥3 d后模型組腦組織勻漿中IL-1β水平升高(P<0.01),IL-10及IL-4水平降低(P<0.01),給藥7 d后模型組腦組織勻漿中IL-1β、IL-10、IL-4水平均升高(P<0.05、0.01)。與模型組相比,給藥治療3 d后,奧司他韋組IL-1β水平升高(P<0.05),抗病毒顆粒組和麻杏石甘湯組IL-1β水平降低(P<0.01),各藥物組IL-10及IL-4水平均升高(P<0.01);給藥7 d后,各給藥組IL-1β水平均降低(P<0.05、0.01),IL-10和IL-4水平均升高(P<0.05、0.01)。

圖13 麻杏石甘湯對(duì)各組小鼠腦組織中IL-1β、IL-10和IL-4水平的影響 ( , n = 3)Fig.13 Effect of Maxing Shigan Decoction on levels of IL-1β, IL-10 and IL-4 in brain of mice in each group ( , n = 3)

4 討論

根據(jù)流感的癥狀特點(diǎn),可將其分為4種類(lèi)型:?jiǎn)渭冃土鞲小⒎窝仔土鞲?、胃腸型流感以及中毒型流感。其中,中毒型流感見(jiàn)于少數(shù)有基礎(chǔ)性疾病、免疫力較差的患者。這些患者病情持續(xù)惡化,進(jìn)展為重癥肺炎,繼發(fā)急性呼吸窘迫綜合征及膿毒性休克,累及多個(gè)器官,例如神經(jīng)系統(tǒng)損傷、心臟損害、肌炎、橫紋肌溶解綜合征等[13]。流感導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)損傷包括腦炎、腦膜炎、脊髓炎、吉蘭-巴雷綜合征、IAE等[14]。IAE是指在急性流感過(guò)程中伴隨中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙的一種臨床綜合征,引起IAE的流感病毒以甲型流感病毒尤其是H1N1、H3N2最常見(jiàn),此外,乙型流感病毒感染也可導(dǎo)致IAE的發(fā)生[15-16]。北京兒童醫(yī)院報(bào)道IAE引起的患兒死亡占流感死亡患兒的36.84%?;純簭陌l(fā)病到死亡平均3 d[17]。目前關(guān)于IAE的發(fā)生機(jī)制并不十分明確。有研究認(rèn)為是由于病毒直接入侵神經(jīng)系統(tǒng),通過(guò)復(fù)制導(dǎo)致其功能障礙,但是多數(shù)臨床報(bào)道IAE患者的腦脊液或尸檢腦組織中流感病毒檢出率低,甚至腦組織檢測(cè)不到病毒抗原或病毒RNA[18-20],意味著病毒在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中未復(fù)制或者沒(méi)有足夠數(shù)量的復(fù)制,或在取樣前病毒已經(jīng)被清除[21-23]。還有研究發(fā)現(xiàn),病毒感染后激發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng),機(jī)體與病毒抗原存在交叉抗原,從而導(dǎo)致器官損傷。而更為認(rèn)可的一種說(shuō)法是細(xì)胞因子風(fēng)暴學(xué)說(shuō):由于病毒感染,患者血清中促炎癥細(xì)胞因子水平增高,造成全身炎癥反應(yīng)綜合征,引起膿毒血癥,這些細(xì)胞因子可以損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞,導(dǎo)致血腦屏障通透性增加,血腦屏障受損,細(xì)胞因子可進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng),誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞凋亡,同時(shí)刺激神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞釋放更多的細(xì)胞因子,從而影響神經(jīng)系統(tǒng)功能[2]。

本研究建立了小鼠流感病毒肺部感染模型,通過(guò)檢測(cè)小鼠腦組織病理變化及相關(guān)信號(hào)通路蛋白、細(xì)胞因子的表達(dá)水平,初步探索IAE的發(fā)病機(jī)制。結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,模型組小鼠肺組織出現(xiàn)明顯病理變化,提示肺炎模型構(gòu)建成功,且模型組小鼠腦指數(shù)增加,大腦皮質(zhì)出現(xiàn)明顯水腫,水腫部位腦組織結(jié)構(gòu)疏松,但未見(jiàn)明顯炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。流感病毒感染機(jī)體后,激活各種天然免疫細(xì)胞,誘導(dǎo)多種炎癥因子及趨化因子的分泌,這些因子在感染早期主要介導(dǎo)抗病毒免疫反應(yīng),在持續(xù)感染或重癥感染時(shí),相關(guān)信號(hào)通路激活,其下游產(chǎn)物可進(jìn)一步介導(dǎo)各種炎癥因子的釋放,引起免疫紊亂,炎癥因子失衡,發(fā)生細(xì)胞因子風(fēng)暴,導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)綜合征,嚴(yán)重者并發(fā)多器官功能障礙綜合征,甚至死亡。目前,細(xì)胞因子風(fēng)暴被認(rèn)為是IAE的主要發(fā)病機(jī)制。JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是多種細(xì)胞因子發(fā)揮作用的重要信號(hào)通路之一,與“細(xì)胞因子風(fēng)暴”的發(fā)生密切相關(guān)[24-27]。本研究發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,模型組小鼠腦組織中JAK2、STAT3基因及蛋白表達(dá)水平升高,STAT家族位于JAKs的下游,激活的JAKs可使STAT發(fā)生磷酸化,從而形成二聚體入核,發(fā)揮相應(yīng)的作用。因此,本研究還檢測(cè)了腦組織磷酸化STAT3的表達(dá)水平,結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,模型組大腦皮質(zhì)p-STAT3表達(dá)水平均增加。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示,經(jīng)流感病毒肺部感染后,小鼠腦組織JAK2/STAT3信號(hào)通路被激活。同時(shí),本研究還檢測(cè)了腦組織中細(xì)胞因子IL-1β、IL-10、IL-4基因表達(dá)及分泌水平,發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比,模型組均存在不同程度變化,說(shuō)明模型組小鼠腦組織中炎癥因子表達(dá)紊亂。綜上所述,本研究結(jié)果提示,流感病毒肺部感染后,機(jī)體腦組織發(fā)生病理?yè)p傷,其機(jī)制可能是由腦組織中JAK2/STAT3信號(hào)通路的激活及炎癥因子的失衡所介導(dǎo)的。本研究結(jié)果為IAE的發(fā)病機(jī)制提供了一定的思路及啟發(fā)。

中藥治療流感有著悠久的歷史。麻杏石甘湯是臨床上治療流感的常用基礎(chǔ)方劑之一,國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布的2018—2020年《流行性感冒診療方案》中,均將該方作為基礎(chǔ)方用于流感熱毒襲肺證的辯證治療[14,28-29]。本研究發(fā)現(xiàn),給予臨床等效劑量麻杏石甘湯治療后,與模型組相比,小鼠肺、腦組織病理?yè)p傷減輕,腦指數(shù)下降,腦水腫緩解,同時(shí)JAK2、STAT3基因及蛋白表達(dá)水平均降低,p-STAT3表達(dá)水平降低,IL-1β、IL-10、IL-4紊亂相對(duì)恢復(fù)平衡,提示該方可緩解流感病毒肺炎模型小鼠腦組織的損傷,其機(jī)制可能是通過(guò)調(diào)節(jié)腦組織中JAK2/STAT3信號(hào)通路及炎癥因子失衡。本研究為麻杏石甘湯治療流感相關(guān)性疾病提供了實(shí)驗(yàn)支持及科學(xué)依據(jù),但麻杏石甘湯的藥效成分復(fù)雜,作用靶點(diǎn)多樣,后續(xù)將通過(guò)質(zhì)譜等技術(shù)手段,對(duì)麻杏石甘湯中的藥效物質(zhì)進(jìn)行解析,并結(jié)合體內(nèi)外實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步探索其抗流感病毒效應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究尚存在諸多不足,例如在對(duì)腦組織中各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)時(shí),選取的是全腦,而病理檢測(cè)及p-STAT3檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),模型組腦組織的損傷及p-STAT3的表達(dá)變化主要集中在大腦皮質(zhì),后續(xù)將進(jìn)一步對(duì)小鼠腦組織進(jìn)行分區(qū)分離,對(duì)不同區(qū)域的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

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