摘 要: 基于脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)誘導(dǎo)的RAW264.7細胞模型研究陳皮精油抗炎作用。通過Griess法檢測一氧化氮(nitric oxide,NO)分泌水平,采用Real-time PCR法檢測細胞中腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor α,TNF-α)、白細胞介素 6(interleukin-6,IL-6)、白細胞介素 1β(interleukin-1β,IL-1β)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、環(huán)氧化酶2(cyclooxygenase 2,COX-2)mRNA的表達水平。結(jié)果顯示,陳皮精油顯著降低LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細胞釋放NO的含量,抑制iNOS、COX-2、IL-1β、IL-6和TNF-α mRNA的表達。綜上所述,陳皮精油通過抑制炎癥因子的分泌和表達,有效緩解由LPS誘導(dǎo)RAW264.7細胞炎癥反應(yīng)。
關(guān)鍵詞: 陳皮;精油;抗炎;LPS;RAW264.7細胞
中圖分類號:S853.7
文獻標(biāo)志碼:A 文章編號: 0366-6964(2024)09-4153-08
Intervention of Essential Oils from Citrus reticulata Blanco on Lipopolysaccharide-
induced Inflammation in RAW264.7 Cells
LIU" Ling "SHI" Wanyu "LI" Xiumei2, WANG" Minghua "ZHAI" Xianghe1*, ZHOU" Weiwei2*
(1.College of Chinese Veterinary Medicine, Hebei Agricultural University, Baoding 071000,
China;
2.Key Laboratory of Feed Biotechnology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs,
Institute of Feed Research, Chinese Academy of
Agricultural Sciences," Beijing 10008 ""China)
Abstract:" The anti-inflammatory effect of essential oils from Citrus reticulata Blanco was investigated based on lipopolysaccharide (LPS)-induced RAW264.7 cell model. The level of Nitric oxide (NO) secretion was detected by Griess method, and the mRNA expression levels of tumor necrosis factor (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), interleukin-1β (IL-1β), inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase 2 (COX-2) were determined by real-time PCR method. The results showed that essential oils from Citrus reticulata Blanco significantly decreased the level of NO released from LPS-induced RAW264.7 cells and inhibited the expression of iNOS, COX-2, IL-1β, IL-6 and TNF-α mRNA. In conclusion, essential oils from Citrus reticulata Blanco can inhibit the secretion and expression of inflammatory factors, and thus alleviate the inflammatory response induced by LPS in RAW264.7 cells effectively.
Key words:" Citrus reticulata Blanco; essential oils; anti-inflammatory; LPS; RAW264.7 cell
*Corresponding authors: ZHAI Xianghe, E-mail:zxh958@163.com; ZHOU Weiwei, E-mail: zhouweiwei@caas.cn
植物精油是由植物的根、莖、葉、花等部位提取出來的揮發(fā)性油狀液體,分子量較小,可隨水蒸氣蒸出,并伴有芳香氣味[1]。精油的主要成分是酚類化合物(萜類和苯丙類),如百里香酚、香芹酚和丁香酚[2]等。體外研究發(fā)現(xiàn),精油在抗炎、抗菌、抗氧化、促生長和增強機體免疫能力等方面都具有重要作用[2-3]。由于植物精油的天然性、安全性、有效性等優(yōu)勢使其在抗炎、增強免疫等方面的研究備受關(guān)注。
陳皮是蕓香科植物橘(Citrus reticulata Blanco)及其栽培變種的成熟干燥果皮?!吨袊F藥典》2020版明確記載,藥材陳皮分為“陳皮”與“廣陳皮”,為我國傳統(tǒng)的中藥材之一,具有理氣健脾、燥濕化痰等功效[4]。它可改善食欲減少、腹脹、嘔吐泄瀉等癥狀[5],常應(yīng)用于改善斷奶仔豬消化不良[6]、促進豬生長[7]、改善肉雞生長性能和抗氧化功能[8]、提高蛋雞生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)[9]、提高草魚免疫功能[10]等方面。陳皮的主要化學(xué)成分有揮發(fā)油類、黃酮類、生物堿類和微量元素等。其中陳皮精油為陳皮重要的藥效成分之一,果皮中含量較多,約為2%~4%,主要由單萜烯、倍半萜烯、含氧化合物三類成分組成,包括D-檸檬烯、γ-松油烯、β-月桂烯、α-蒎烯等[11]。其中,含量較高的成分主要為9,12-十八烷二烯酸甲酯、反-9-十八碳烯酸甲酯及亞麻酸甲酯[12]。目前,有研究表明陳皮精油主要通過降低大腸桿菌細胞脂代謝、三磷酸腺苷和生物膜合成以及延長細胞適應(yīng)期和降低細胞生長繁殖,來實現(xiàn)對大腸桿菌的抑菌作用[13]。另外,有研究發(fā)現(xiàn)陳皮精油在濃度高于40 mg·mL-1時,對 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)有較好的清除能力,濃度高于10 mg·mL-1時,對2,2′-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-硫磺)(ABTS+)有較好的清除能力[14]。但目前有關(guān)陳皮精油抗炎活性的基礎(chǔ)研究相對較少。
因此,本研究嘗試基于細菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)誘導(dǎo)的RAW264.7細胞炎癥模型,研究陳皮精油對炎性因子一氧化氮(NO)、腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素 6(IL-6)、白細胞介素 1β(IL-1β)、一氧化氮合酶(iNOS)、環(huán)氧化酶2(COX-2)的調(diào)節(jié)作用,以揭示陳皮精油的抗炎效果,為陳皮精油的進一步開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料與試劑
陳皮飲片(批號2106002)購自安國市康德瑞琪商貿(mào)有限公司;脂多糖(O127:B8)、二甲基亞砜(DMSO)購自美國Sigma公司;高糖DMEM培養(yǎng)基、青霉素和鏈霉素購自Life Technologies Gibco 公司;胎牛血清購自四季青公司;PBS緩沖液購自索萊寶公司;NO檢測試劑盒、CCK8試劑盒購自碧云天生物技術(shù)公司;TransScript RFirst-Strand cDNA Synthesis SuperMix、TransStart Green QpcrSuperMix購自北京全式金生物公司。
1.2 儀器與設(shè)備
HEPA-100型CO2恒溫培養(yǎng)箱:美國Thermo Forma公司;TY201800010型全波長酶標(biāo)儀:Thermofisher Scientific公司;T100型cycler PCR儀:美國伯樂公司;CEX96實時熒光定量PCR儀:美國伯樂公司;Velocity 18R低溫高速離心機:美天儀拓實驗室設(shè)備有限公司。
1.3 方法
1.3.1 藥物的配制
DMEM完全培養(yǎng)基的配制:在DMEM中加入10%胎牛血清和1%雙抗;陳皮精油工作液的配制:取適當(dāng)陳皮精油溶于DMSO中,用DMEM完全培養(yǎng)基稀釋至所需工作濃度,現(xiàn)配現(xiàn)用[15]。
1.3.2 精油的提取
本試驗通過水蒸氣蒸餾法萃取陳皮精油,稱取陳皮8 kg,加入15倍水,置于精油提取器中浸泡24 h,蒸餾時間12~14 h直至油量不再增加,收集陳皮精油備用,見圖1。
1.3.3 RAW264.7細胞的培養(yǎng)
在DMEM完全培養(yǎng)基中培養(yǎng)的RAW264.7細胞,待細胞貼壁至80%~90%時,棄去原有培養(yǎng)基,用PBS清洗細胞2次,按照1∶3比例進行傳代,37℃、5% CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
1.3.4 細胞存活率
CCK8法測定陳皮精油對RAW264.7細胞存活率的影響。取對數(shù)生長期的RAW264.7細胞,以每孔2.0×104個細胞接種于96孔板,每孔加入細胞懸液100 μL。每組濃度設(shè)置3個復(fù)孔。待細胞貼壁長至60%~70%時,棄上清,PBS洗2次。藥物組分別加入用完全培養(yǎng)基稀釋的陳皮精油工作液,使其最終濃度分別為1 000、800、600、400、200、100 μg·mL- 每組設(shè)置3個復(fù)孔,在37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)6 h。6 h后取出96孔板,每孔加入10 μL的CCK8工作液,放置培養(yǎng)箱中繼續(xù)孵育45 min,隨后在450 nm下檢測各孔OD值。根據(jù)以下公式計算細胞存活率:
細胞活力(%)=[A加藥-A空白]/[A0加藥-A空白]×100。
A加藥:具有細胞、CCK-8溶液和藥物溶液的孔的 OD 值;A0加藥:具有細胞、CCK-8溶液而沒有藥物溶液的孔的OD值;A空白:沒有細胞的孔的OD值。
1.3.5 NO水平檢測
通過Griess法測定陳皮精油對 LPS 誘導(dǎo)的 RAW264.7細胞NO的分泌。取對數(shù)期生長的RAW264.7細胞,以每孔2.0×105個細胞接種于12孔板,每孔加入細胞懸液1 mL。待細胞貼壁長至60%~70%時,將完全培養(yǎng)基吸出,PBS洗2次,藥物組加入不同濃度的陳皮精油工作液(100、200、400 μg·mL-1),對照組與模型組更換新的完全培養(yǎng)基。培養(yǎng)6 h后,模型組以及藥物組每孔加入1 μL LPS處理12 h。細胞處理結(jié)束后,取細胞上清液于1.5 mL EP管中,600×g、4℃離心5 min。用完全培養(yǎng)基稀釋標(biāo)準(zhǔn)品為0、1、2、5、10、20、40、60、100 μmol·L-1。分別將樣品上清、標(biāo)準(zhǔn)品加入到96孔板中,每個孔50 μL,每個處理組設(shè)3個復(fù)孔。分別于各孔依次加入恢復(fù)室溫的Griess Reagent Ⅰ、Ⅱ 試劑各50 μL。在540 nm處測量吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算樣品NO含量。
1.3.6 炎性細胞因子mRNA表達水平檢測
取對數(shù)生長期的RAW264.7細胞,以每孔5.0×105個細胞接種于6孔板中,每孔加入細胞懸液2 mL。待細胞貼壁長至60%~70%時,將完全培養(yǎng)基吸出,PBS洗2次,藥物組加入不同濃度的陳皮精油工作液(100、200、400 μg·mL-1),對照組與模型組更換新的完全培養(yǎng)基。培養(yǎng)6 h后,模型組以及藥物組每孔加入2 μL LPS處理12 h。棄去細胞上清,預(yù)冷PBS洗3次,每孔加入1 mL TRIzol提取細胞的總RNA,使用cDNA合成試劑盒將提取的RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,。將cDNA、引物、sybr qPCR Master Mix共同加入8連管制成20 μL溶液。實時熒光定量多聚核苷酸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)條件為:95℃ 15 min(預(yù)變性);95℃ 10 s(變性),60℃ 30 s(退火/延伸),擴增 39 個循環(huán);95℃ 10 s,65℃ 5 s,95℃ 5 s(熔解曲線分析)。根據(jù)目的基因的Ct值和內(nèi)參基因GAPDH的Ct值,按照2-ΔΔCt法,計算樣本中目的基因mRNA的相對表達量。
1.3.7 統(tǒng)計學(xué)分析
采用GraphPad Prism 8.0.2軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析,試驗結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)”表示。組間數(shù)據(jù)差異性采用單因素方差分析,P<0.05為有顯著性差異;P<0.01為有極顯著性差異。
2 結(jié) 果
2.1 陳皮精油對 RAW264.7 細胞存活率的影響
如圖2所示,通過CCK8法測定了陳皮精油對RAW264.7細胞存活率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),RAW264.7細胞經(jīng)陳皮精油不同工作液濃度(1 000、800、600、400、200、100μg·mL-1)處理后與空白對照組相比,當(dāng)工作液濃度為600 μg·mL-1以下時細胞活力未受顯著抑制,且濃度為100、200 μg·mL-1的陳皮精油工作液對細胞活力有增強效果。
2.2 陳皮精油對 RAW264.7 細胞上清中NO含量的影響
NO是炎癥過程中重要的生物標(biāo)志物,大量的NO釋放會導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的加劇。通過檢測陳皮精油對 RAW264.7上清中NO含量的影響發(fā)現(xiàn),與對照組相比,RAW264.7細胞經(jīng)LPS誘導(dǎo)后NO釋放量極顯著增高(Plt;0.01),不同濃度的陳皮精油工作液處理后能夠有效抑制NO的釋放,且呈劑量依賴性,如圖3所示。
2.3 陳皮精油對 RAW264.7 細胞炎癥因子iNOS和COX-2 mRNA表達水平的影響
iNOS和COX-2作為炎癥過程中的重要酶類,其可以催化大量促炎因子的產(chǎn)生,導(dǎo)致炎癥的發(fā)生。通過檢測不同濃度陳皮精油工作液對 RAW264.7細胞中iNOS和COX-2 mRNA的表達量發(fā)現(xiàn),與對照組相比,RAW264.7細胞經(jīng)LPS誘導(dǎo)后 iNOS和COX-2的mRNA表達水平極顯著增高(Plt;" 0.01)。經(jīng)過100、200、400μg·mL-1劑量陳皮精油工作液處理后均能明顯地抑制由LPS誘導(dǎo)的RAW264.7炎癥細胞中iNOS以及COX-2的表達,且存在劑量依賴關(guān)系,如圖4所示。
2.4 陳皮精油對 RAW264.7 細胞炎癥因子TNF-α、IL-6和IL-1β mRNA表達水平的影響
TNF-α、IL-6、IL-1β在炎癥和自身免疫性疾病發(fā)展的過程中起到關(guān)鍵作用,在LPS誘導(dǎo)的炎癥模型中會大量產(chǎn)生。通過檢測陳皮精油對 RAW264.7細胞中TNF-α、IL-6、IL-1β的表達量"" 發(fā)現(xiàn),與對照組相比,RAW264.7細胞經(jīng)LPS刺激后,TNF-α、IL-6和IL-1β的mRNA表達水平均極顯著增高(Plt;0.01)。不同濃度的陳皮精油工作液預(yù)處理后能顯著抑制由LPS誘導(dǎo)的RAW264.7炎癥細胞中TNF-α、IL-6和IL-1β的表達,且存在劑量依賴關(guān)系,如圖5所示。
3 討 論
炎癥是機體正常的一種防御反應(yīng),是機體在受到損傷時產(chǎn)生的一種保護性應(yīng)答。通常情況下,炎癥對于機體來說是有益的。但是,長時間持續(xù)、過度的炎癥會給機體造成巨大的損傷[16]。目前,應(yīng)用于臨床上的抗炎藥物主要有兩種,包括甾體抗炎藥和非甾體抗炎藥。盡管這兩種藥物都有較好的抗炎作用,但是長時間使用或過量使用都會對機體造成損害[17]。因此,研究者嘗試從天然植物中尋找綠色、安全的抗炎活性物質(zhì)。
目前,用于研究的體外炎癥模型有很多,誘導(dǎo)劑有葡聚糖硫酸鈉(Dextran sulfate sodium,DSS)、LPS等。王康等[18]研究發(fā)現(xiàn),10 mg·mL-1 DSS可作用于Caco-2細胞構(gòu)建體外潰瘍性結(jié)腸炎細胞損傷模型。LPS是革蘭陰性菌細胞壁的主要成分之一,通常用于研究免疫系統(tǒng)和炎癥性疾病。丁青等[19]研究發(fā)現(xiàn),100 ng·mL-1 LPS為誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜細胞產(chǎn)生炎癥的最佳劑量。另外,孔祥鵬等[20]在優(yōu)化RAW264.7細胞炎癥模型時發(fā)現(xiàn),LPS為20 ng·mL-1、誘導(dǎo)12 h能較好誘導(dǎo)RAW 264.7細胞炎癥反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上本課題組進一步試驗確定LPS為1 μg·mL-1、誘導(dǎo)時間為12 h時能夠誘導(dǎo)出較好的炎癥模型。小鼠巨噬細胞RAW264.7可在LPS刺激下活化成M1型巨噬細胞,合成和釋放大量的炎癥介質(zhì)如NO、TNF-α、IL-6和IL-1β等[21]對機體造成損傷。IL-1β介導(dǎo)了炎癥的重要過程,在炎性疼痛中主要介導(dǎo)炎性痛敏。IL-1β可由多種細胞分泌,在生理條件下,其含量特別低,但在許多病理情況下會大量產(chǎn)生[22]。TNF-α作為炎癥反應(yīng)中始動因子,可使黏附的中性粒細胞產(chǎn)生呼吸爆發(fā),并促進其他促炎細胞因子的表達[23]。IL-6為多功能炎性細胞因子,具有致炎和抗炎的雙向功能,當(dāng)產(chǎn)生過多時會引起一系列的炎性損害,導(dǎo)致多種疾病發(fā)生[24]。NO在炎癥反應(yīng)中的作用機制復(fù)雜,不同酶產(chǎn)生的NO作用不一,在病理狀態(tài)中,誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)廣泛表達,NO水平升高造成局部組織損傷[25]。環(huán)氧化酶2(COX-2)是一種誘導(dǎo)酶,其在正常組織中少有表達,當(dāng)細胞受到炎癥刺激時能夠大量表達[26]。這些炎癥細胞因子介導(dǎo)了炎癥的重要過程,少量的促炎因子能夠在體內(nèi)免疫系統(tǒng)的幫助下發(fā)揮防御作用,而過量的促炎因子會對其它正常的組織細胞進行攻擊,最終導(dǎo)致其大量產(chǎn)生時引起發(fā)熱和惡病質(zhì)。因此,抑制促炎因子的過度產(chǎn)生,阻止這些炎性介質(zhì)擴大炎癥反應(yīng)范圍是抑制炎癥反應(yīng)的有效手段。
此外,有大量研究表明,植物精油及其單體成分均具有抗炎作用。Shen 等[27]發(fā)現(xiàn),苦橙花精油在炎癥模型中能抑制炎癥因子NO、IL-6、IL-1β、TNF-α 基因的表達從而發(fā)揮抗炎效果。朱玲等[28]研究發(fā)現(xiàn),大西洋雪松精油可以抑制炎癥相關(guān)酶iNOS的活力從而產(chǎn)生抗炎效果。De Morais Oliveira-Tintino等[29]發(fā)現(xiàn),β-石竹烯協(xié)同 8-桉葉油素等成分,能夠抑制花生四烯代謝途徑中的炎癥細胞因子。同時, 8-桉葉油素可以緩解角叉菜膠引起的足腫脹和大鼠棉球肉芽腫脹。Kummer 等[30]研究發(fā)現(xiàn),寬葉柑橘精油中的檸檬烯可通過降低TNF-α的水平以及減少粒細胞和白細胞趨化因子從而緩解酵母多糖誘導(dǎo)的腹膜炎癥反應(yīng)。而陳皮精油中含有β-石竹烯、檸檬烯等單體成分,表明陳皮精油有一定的抗炎作用。另外,有研究證明陳皮精油中4-萜烯醇及二氫香芹酮等在一定濃度下可通過調(diào)節(jié)TNF-α炎癥信號通路中關(guān)鍵基因的表達促進細胞增殖、修復(fù)胃腸炎癥損傷[31]。
4 結(jié) 論
本研究通過體外試驗發(fā)現(xiàn),陳皮精油工作液在400 μg·mL-1及以下濃度時,可顯著降低LPS對RAW264.7細胞造成的損傷,并且呈劑量依賴性顯著降低LPS刺激細胞產(chǎn)生的NO、iNOS、COX-2、TNF-α、IL-6和IL-1β,提示陳皮精油具有抗炎作用,為其今后的臨床應(yīng)用以及制劑開發(fā)提供了可靠的依據(jù)。
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(編輯 范子娟)