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5-羥基-6,7-二甲氧基黃酮抑制流感病毒誘導(dǎo)A549 細(xì)胞炎癥反應(yīng)和鐵死亡的作用及機(jī)制

2024-11-03 00:00:00任智先周倍賢王林鑫李菁張榮平潘錫平
關(guān)鍵詞:流感病毒培養(yǎng)基通路

摘要:目的 研究四方蒿中提取出的5-羥基-6,7-二甲氧基黃酮(5-HDF)對(duì)H1N1 流感病毒引起的肺損傷的保護(hù)作用及潛在機(jī)制。方法 使用H1N1流感病毒感染A549細(xì)胞制作流感病毒感染模型,檢測(cè)5-HDF的細(xì)胞毒性及其對(duì)感染病毒后的炎癥和鐵死亡相關(guān)指標(biāo)及相關(guān)信號(hào)通路蛋白的影響。采用乙醇回流提取和硅膠色譜法從四方蒿中提取分離獲得5-HDF,并采用NMR和MS鑒定其結(jié)構(gòu)。采用MTT法檢測(cè)不同濃度的5-HDF對(duì)A549 細(xì)胞的毒性;H1N1 流感病毒以0.1 的感染復(fù)數(shù)感染A549 細(xì)胞;采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)5-HDF 對(duì)感染H1N1 流感病毒后A549 細(xì)胞中TRAIL和IL-8 表達(dá)水平的影響;Western blotting 檢測(cè)phospho-p38 MAPK(Thr180/Tyr182)、phospho-NF-κB p65(Ser536)、cleaved caspase3、cleaved PARP、SLC7A11、GPX4 等炎癥、細(xì)胞凋亡和鐵死亡相關(guān)蛋白表達(dá)的水平。通過鼻腔接種50 μL半數(shù)致死量(LD50)的H1N1流感病毒液復(fù)制小鼠H1N1流感病毒感染模型,以體質(zhì)量變化率、肺解剖結(jié)果、肺組織病理形態(tài)變化為指標(biāo),考察5-HDF(30 mg/kg、60 mg/kg)體內(nèi)抗H1N1流感病毒的作用。結(jié)果 MTT 結(jié)果顯示5-HDF 在0~200 μg/mL 對(duì)A549 細(xì)胞沒有明顯的細(xì)胞毒性(Pgt;0.05)。流式細(xì)胞術(shù)和Westernblotting結(jié)果顯示,5-HDF能抑制H1N1流感病毒感染的A549細(xì)胞中phospho-NF-κB p65和phospho-p38 MAPK的活化,降低促炎因子IL-8的表達(dá),且5-HDF能上調(diào)SLC7A11和GPX4等抗鐵死亡相關(guān)蛋白表達(dá)的水平,并抑制凋亡標(biāo)志物cleaved caspase3和cleaved PARP及凋亡因子TRAIL的表達(dá)(Plt;0.05)。5-HDF灌胃給藥7 d,可提高H1N1 流感病毒感染導(dǎo)致的小鼠體質(zhì)量降低,降低因感染H1N1流感病毒而異常升高的肺指數(shù),并減輕其肺組織病變程度(Plt;0.05)。結(jié)論 本研究推測(cè)5-HDF具有一定的抗小鼠H1N1流感病毒感染作用,可能通過增加SLC7A11和GPX4的表達(dá)并抑制phospho-NF-κB p65和phospho-p38 MAPK的活化,降低cleaved caspase3 和cleaved PARP 的表達(dá),來減弱流感病毒H1N1 感染A549 細(xì)胞所引起的鐵死亡、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。

關(guān)鍵詞:四方蒿;5-羥基-6,7-二甲氧基黃酮;鐵死亡;抗炎;流感病毒

流感病毒感染是一種對(duì)生命威脅性極大的疾病,兼具高傳染率和高死亡率[1]。流感病毒感染肺部會(huì)導(dǎo)致急性肺損傷或急性呼吸窘迫綜合征,其病理特征主要包括彌漫性肺水腫、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、肺泡上皮細(xì)胞損傷、細(xì)胞凋亡等[2]。在流感病毒感染過程中,宿主會(huì)啟動(dòng)自身免疫應(yīng)答抵抗病毒感染,免疫細(xì)胞會(huì)釋放大量促炎介質(zhì),包括白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)、干擾素誘導(dǎo)蛋白-10(IP-10)、腫瘤壞死因子-α、單核細(xì)胞趨化蛋白-1等,即“炎癥因子風(fēng)暴”[3]。研究表明NF-κB信號(hào)通路和p38 MAPK信號(hào)通路的異常活化與炎癥風(fēng)暴密切相關(guān)[4]。同時(shí),NF-κB、p38 MAPK信號(hào)通路介導(dǎo)表達(dá)凋亡因子FasL、TRAIL,促使流感病毒感染的肺泡上皮細(xì)胞啟動(dòng)凋亡程序使細(xì)胞死亡[5-9]。目前臨床上仍未有能夠有效治療流感病毒感染導(dǎo)致肺損傷的藥物,因此急需探索一種新的藥物來治療該疾病。

四方蒿是唇形科香薷屬植物,以葉、花或全草入藥,分布在廣西、貴州、云南等省份,四季可采,鮮用或切碎曬干或研細(xì)備用,收載于《全國(guó)中草藥匯編》、《中華本草》等書籍中。四方蒿具有發(fā)汗解表,利濕止痛之效,用于治療感冒、腸炎、痢疾、腎炎等疾??;現(xiàn)代研究表明,四方蒿中主要含有黃酮和揮發(fā)油類化學(xué)成分。黃酮類化合物具有抗氧化[10]、抗流感病毒作用[11],通過調(diào)節(jié)Bcl-2來抑制心肌細(xì)胞凋亡[12]。5-羥基-6,7-二甲氧基黃酮(5-HDF)分布在香薷屬和石薺苧屬植物中,主要集中在香薷、海州香薷、四方蒿、石香薷、蘇州薺苧和石薺苧中[13]。既往研究采用LPS 誘導(dǎo)RAW 264.7 細(xì)胞產(chǎn)生病變,并通過實(shí)驗(yàn)證明5-HDF具有體外和體內(nèi)抗炎活性[14, 15],但其對(duì)A549細(xì)胞感染H1N1流感病毒后產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)及凋亡發(fā)生的作用目前尚無相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。本研究擬通過從四方蒿中提取分離純化,獲得5-HDF,并采用體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究5-HDF對(duì)A549細(xì)胞感染H1N1流感病毒后產(chǎn)生的鐵死亡、炎癥和細(xì)胞凋亡的抑制作用,旨在揭示5-HDF抗流感病毒的作用機(jī)制。

1 材料和方法

1.1 試劑

四方蒿干燥植物材料,2021年11月采自云南元陽縣,經(jīng)廣州醫(yī)科大學(xué)潘錫平教授鑒定為唇形科香薷屬植物四方蒿。

DMEM/F 12 培養(yǎng)基和PBS 購(gòu)于武漢賽維爾生物科技有限公司;EDTA 胰酶細(xì)胞消化液(Biosharp);RIPA 裂解液(Beyotime);山羊抗兔二抗(MULTISCIENCES聯(lián)科生物);BCA試劑(Thermo scientific);流式抗體IP-10、IL-6 和IL-8(BioLegend);一抗p38MAPK、Phospho-p38 MAPK(Thr180/Tyr182)、NF-κBp65、Phospho-NF-κB p65(Ser536)、SLC7A11、GPX4、cleaved caspase3、PARP(Cell Signaling);GAPDH(武漢Affinity Biosciences)?;瘜W(xué)試劑甲醇、二甲基亞砜、MTT(Sigma-Aldrich)。

1.2 細(xì)胞株和病毒

人肺泡上皮細(xì)胞系A(chǔ)549(美國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心)。流感病毒株A/PR/8/34(H1N1)由廣州呼吸健康研究所和廣州醫(yī)科大學(xué)的李菁博士提供。使用10 d齡雞胚進(jìn)行病毒擴(kuò)增,分裝,置-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆茫贛adin-Darby Canine Kidney狗腎細(xì)胞(MDCK)中使用標(biāo)準(zhǔn)噬菌斑測(cè)定法測(cè)定病毒滴度。

1.3 儀器

二氧化碳培養(yǎng)箱、超凈工作臺(tái)和MK3 酶標(biāo)儀(Thermo);AXIO OBSERVER A1 熒光倒置顯微鏡(Carl Zeiss);電泳儀(Bio-RAD);流式細(xì)胞儀(Beckman)。

1.4 提取與分離

取四方蒿干燥全草10 kg,切碎,加入80%乙醇回流提取3次,合并提取液,減壓濃縮,得浸膏1.6 kg,取浸膏500 g,加水1 L攪拌至溶解,濾集不溶物,水洗,干燥,再用氯仿回流提取3次,濃縮后得膏狀物27 g。將氯仿提取所得膏狀物與60 g硅膠混合,拌勻,晾干,研細(xì),過篩,裝入300 g硅膠柱,先后以石油醚-乙酸乙酯(10∶1、5∶1、3∶1)洗脫,在TLC指導(dǎo)下合并。石油醚-乙酸乙酯(10∶1)洗脫部分再經(jīng)過硅膠柱層析和結(jié)晶純化,得到黃色針狀結(jié)晶(288 mg)。

1.5 5-HDF純度檢測(cè)

使用液相色譜法檢測(cè)5-HDF純度。色譜儀:島津LC-10a;檢測(cè)器:島津二極管陣列檢測(cè)器SPD-M10Avp;色譜柱:島津ODS 4.6×150 mm,5 μm;流動(dòng)相:甲醇-0.1%甲酸(80∶20);檢測(cè)波長(zhǎng):316 nm;保留時(shí)間:5.1 min。

1.6 A549細(xì)胞的復(fù)蘇與培養(yǎng)

液氮中凍存的A549 細(xì)胞37℃水浴解凍。使用含有10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基將其接種于培養(yǎng)皿中,置于37℃,5%CO2恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)24~48 h,當(dāng)細(xì)胞融合度達(dá)到80%后進(jìn)行傳代。

1.7 MTT法

A549細(xì)胞用含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng),調(diào)整細(xì)胞濃度為1×106/mL,分8組接種于96孔板,分別為對(duì)照組、5-HDF(25 mg/mL)組、5-HDF(50 mg/mL)組、5-HDF(75 mg/mL)組、5-HDF(100 mg/mL)組、5-HDF(200 mg/mL)組、5-HDF(300 mg/mL)組、5-HDF(400 mg/mL)組。每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔,每孔加入100 μL細(xì)胞懸液,置于37℃,5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h。待細(xì)胞貼壁后,每孔加入100 μL對(duì)應(yīng)濃度的含5-HDF的無血清DMEM培養(yǎng)基,放入培養(yǎng)箱37℃,5% CO2培養(yǎng)24 h 取出。每孔中加入20 μL MTT溶液(5 mg/mL),再放入培養(yǎng)箱培養(yǎng)4 h,吸棄上清,加入二甲基亞砜,使用酶標(biāo)儀檢測(cè)A 值。細(xì)胞存活率(%)=(給藥組均值/對(duì)照組均值)×100%。

1.8 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)

采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)感染H1N1 流感病毒后5-HDF對(duì)A549 細(xì)胞炎癥因子和凋亡因子的影響。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的A549細(xì)胞,調(diào)整細(xì)胞密度為1×106 /孔,接種于6 孔板中,37℃、5% CO2孵育24 h,以0.1 的感染復(fù)數(shù)(MOI)感染H1N1流感病毒24 h,然后加入濃度為0、25、50、75 mg/mL 的含5-HDF 無血清DMEM培養(yǎng)基處理24 h,用胰酶消化收集細(xì)胞。加入1 mL的1×IntracellularStaining Perm Wash Buffer 重懸細(xì)胞,1800 r/min 離心5 min;吸棄上清液,每管留下100 μL,分別加入1 μL IL-8、1 μL TRAIL,室溫下避光孵育15~30 min;每管加入500 μL含2% BSA的DMEMF-12 培養(yǎng)基,利用流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡率,F(xiàn)lowJo軟件進(jìn)行結(jié)果分析。

1.9 Western blotting

采用Western blotting 檢測(cè)5-HDF 對(duì)A549 細(xì)胞相關(guān)蛋白的表達(dá)影響,設(shè)置6 個(gè)實(shí)驗(yàn)分組:對(duì)照組、H1N1模型組、H1N1+5-HDF(25 mg/mL)組、H1N1+5-HDF(50 mg/mL)組、H1N1+5-HDF(75 mg/mL)組、5-HDF(50 mg/mL)組。實(shí)驗(yàn)步驟如下:A549細(xì)胞用含10 %胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h后,對(duì)照組和5-HDF(50 mg/mL)組分別加入1 mL無血清DMEM培養(yǎng)基,H1N1 模型組、H1N1+5-HDF(25 mg/mL)組、H1N1+5-HDF(50 mg/mL)組、H1N1+5-HDF(75 mg/mL)組分別加入1 mL 含H1N1 病毒的無血清DMEM培養(yǎng)基(MOI=0.1)培養(yǎng)24 h。PBS 清洗2 次,對(duì)照組和H1N1模型組加入1 mL無血清DMEM培養(yǎng)基;H1N1+5-HDF(25 mg/mL)組、H1N1+5-HDF(50 mg/mL)組、H1N1+5-HDF(75 mg/mL)組和5-HDF(50 mg/mL)組分別加入1 mL 不同濃度的含藥無血清DMEM培養(yǎng)基(25、50、75 mg/mL),培養(yǎng)24 h。

用RIPA裂解液在冰上研磨提取蛋白,并用BCA法檢測(cè)蛋白濃度,通過10% SDS-PAGE凝膠電泳分離后將其轉(zhuǎn)至PVDF膜;5%奶粉室溫封閉1 h,將膜分別置于一抗P-p38 MAPK(Thr180/Tyr182)(1∶1000)、p38MAPK(1∶1000)、P-NF-κB-p65(Ser536)(1∶1000)、NF-κB-p65(1∶1000)、cleaved caspase3(1∶1000)、PARP(1∶1000)、SLC7A11(1∶1000)、GPX4(1∶1000)、GAPDH(1∶3000)稀釋液中4℃孵育過夜。TBST洗滌3次,加入二抗(1∶5000)溶液室溫孵育2 h。TBST洗滌3次,避光條件下使用化學(xué)成光成相系統(tǒng)進(jìn)行掃描,使用Image J 和Adobe Phstoshop 圖像處理軟件對(duì)各蛋白條帶進(jìn)行灰度值量化分析與整理。

1.10 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

雌性C57BL/6小鼠(廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心),6周齡,16只,20±2 g。小鼠飼養(yǎng)于SPF級(jí)動(dòng)物房,恒溫恒濕,自由飲水和進(jìn)食,12 h晝夜交替。實(shí)驗(yàn)鼠飼料購(gòu)買于江蘇省協(xié)同醫(yī)藥生物工程有限責(zé)任公司,所有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)廣州醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(倫理批號(hào):20240328)。

小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1 周后隨機(jī)分為對(duì)照組、H1N1模型組、H1N1+5-HDF(30 mg/kg)組、H1N1+5-HDF(60 mg/kg)組,4只/組。除對(duì)照組外,其余3組小鼠均使用乙醚輕度麻醉,在生物安全柜內(nèi)經(jīng)鼻腔接種LD50H1N1流感病毒液,50 μL/只,制作H1N1感染模型。對(duì)照組小鼠按照同樣方法,鼻腔接種生理鹽水,50 μL/只。造模結(jié)束后,所有小鼠按照分組隔離,并飼養(yǎng)在相同的環(huán)境下。

造模12 h后,以0.1 mL/10 g為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)照組、H1N1模型組灌胃生理鹽水;其余各組分別灌胃對(duì)應(yīng)濃度的5-HDF生理鹽水溶液,1次/d,連續(xù)7 d。每天記錄小鼠體質(zhì)量變化并計(jì)算體質(zhì)量變化率[體質(zhì)量變化率(%)=每日體質(zhì)量/初始體質(zhì)量×100%]。末次灌胃24 h 后,各組小鼠摘眼球取血,頸椎脫臼處死,取肺組織。全血保存于冰盒中,133 000 r/min離心10 min,取上清,置于-80 ℃冰箱保存,備用。稱定小鼠肺組織質(zhì)量,并計(jì)算肺指數(shù)[肺指數(shù)(%)=肺組織質(zhì)量/小鼠體質(zhì)量×100%]。取左側(cè)肺葉固定于4%多聚甲醛溶液48 h,常規(guī)脫水石蠟包埋,切片進(jìn)行HE染色,在光學(xué)顯微鏡下觀察并拍照。另一部分肺組織置于-80 ℃冰箱保存,備用。

1.11 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用GraphPad Prism9.5.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,組間差異的比較采用單因素方差分析法。以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 5-HDF結(jié)構(gòu)鑒定

5-HDF 黃色針狀結(jié)晶,mp 162~163 ℃,易溶于氯仿、醋酸乙酯、乙醇、甲醇,不溶于水。UV λmax:215、272、316 nm(圖1A)。IRν cm-1:2950、1662(酮羰基)、1625、1589(苯環(huán))、1498、1458、1431、1357、1301、1245、1199、1174、1099、1028、1001、972、912、852。ESI-MS m/z:321{M+Na]x+,示相對(duì)分子質(zhì)量298(圖1B)。1HNMR(δ, 400MHz, CDCl3):12.68(1H, s, OH-5),3.93(3H, s,OCH3-6),3.97(3H, s, OCH3-7),6.67(1H, s, H-3),6.57(1H, s, H-8),7.88( 2H, m, H-2', 6)' ,7.53( 2H, m, H-3',5'),7.53 (1H, m, H-4'))。13CNMR(δ, 100MHz, CDCl3):159.34(C-2),106.03(C-3),183.12(C-4),153.48(C-5),133.20(C-6),164.37(C-7),91.08(C-8),153.74(C-9),106.73(C-10),131.76(C-1'),126.65(C-2',6'),129.49(C-3',5)' ,132.22(C-4)' ,56.73(OCH3-6),61.23(OCH3-7)。檢測(cè)圖譜(圖1C、D)。本品化學(xué)結(jié)構(gòu)式(圖1E)。純度檢測(cè)結(jié)果為98.6%(峰面積歸一化法,圖1F)。

2.2 MTT法檢測(cè)5-HDF對(duì)A549細(xì)胞的毒性

A549 細(xì)胞在5-HDF 處理24 h 后,對(duì)照組細(xì)胞存活率為(100.0±1.3)%,當(dāng)給藥濃度在25、50、75、100、200 μg/mL 時(shí)細(xì)胞存活率分別為(96.1±3.1)%、(98.0±2.9)%、(96.7±2.0)%、(100.0±4.6)%、(89.8±5.6)%,與對(duì)照組的細(xì)胞存活率相比,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Pgt;0.05);當(dāng)給藥濃度為300 μg/mL和400 μg/mL時(shí)細(xì)胞存活率分別為(32.5±9.3)%、(13.2±0.5)%,與對(duì)照組的細(xì)胞存活率相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Plt;0.001,圖2A)。5-HDF的半數(shù)抑制濃度為272.4 μg/mL(圖2B)。

2.3 5-HDF抗小鼠H1N1流感病毒作用

2.3.1 小鼠體質(zhì)量變化率及肺指數(shù)

造模后第3天起,除對(duì)照組外的其余3 組小鼠的體質(zhì)量均下降。造模第7天,與空白組相比,H1N1 模型組小鼠的體質(zhì)量降低(Plt;0.001),肺指數(shù)顯著升高(Plt;0.001);與H1N1 模型組相比,H1N1+5-HDF(30 mg/kg)、H1N1+5-HDF(60 mg/kg)組的小鼠體質(zhì)量升高(Plt;0.05),肺指數(shù)降低(Plt;0.01,圖3A、B)。

2.3.2 小鼠肺部形態(tài)及肺組織病理形態(tài)觀察結(jié)果

對(duì)照組小鼠肺泡結(jié)構(gòu)清晰,肺泡大小均勻,氣道粘膜上皮結(jié)構(gòu)完整。H1N1模型組小鼠肺組織間肺間隔增厚,支氣管部分上皮細(xì)胞脫落,有肺泡炎癥、肺血管炎癥和氣管外周炎癥等。H1N1+5-HDF(30 mg/kg)、H1N1+5-HDF(60 mg/kg)和H1N1模型組相比,上述病理狀態(tài)均有減輕(圖3C~E)。

2.4 5-HDF 抑制H1N1 流感病毒感染A549 細(xì)胞活化P-NF-κB-p65和p38 MAPK信號(hào)的通路

與對(duì)照組相比,H1N1 組的P-p38 MAPK 以及P-NF-κB-p65 蛋白的表達(dá)水平上升(Plt;0.01),與H1N1組相比,H1N1+5HDF(25、50、75 μg/mL)組中兩種蛋白的表達(dá)水平降低(Plt;0.05,圖4A、B)。5-HDF處理抑制了H1N1流感病毒感染A549細(xì)胞后上調(diào)表達(dá)的促炎介質(zhì)IL-8(Plt;0.001,圖4C~E)。

2.5 5-HDF 能抑制H1N1 感染引起的細(xì)胞凋亡和鐵死亡

與對(duì)照組相比,H1N1 組中凋亡標(biāo)志物cleavedcaspase3和cleaved PARP的蛋白表達(dá)水平升高(Plt;0.001),鐵死亡標(biāo)志物GPX4和SLC7A11的蛋白表達(dá)水平降低(Plt;0.05);而與H1N1 組相比,H1N1+ 5HDF(25、50、75 μg/mL)中cleaved caspase3 和cleaved PARP 的蛋白表達(dá)水平降低(Plt;0.05,圖5A、B),GPX4和SLC7A11的蛋白表達(dá)水平升高(Plt;0.05,圖5C、D)。與對(duì)照組相比,H1N1 組中細(xì)胞凋亡因子TRAIL的表達(dá)水平升高(Plt;0.001);與H1N1 組相比,H1N1+5-HDF(25、50、75 μg/mL)組中TRAIL表達(dá)水平降低(Plt;0.05,圖5E、F)。

3 討論

甲型流感病毒感染可以激活肺上皮細(xì)胞的細(xì)胞死亡程序,包括細(xì)胞凋亡和非細(xì)胞凋亡。而非細(xì)胞凋亡包括鐵死亡、壞死性凋亡等[16]?,F(xiàn)代研究表明,四方蒿黃酮類化合物具有抗氧化、抗流感病毒和抗炎作用,但其作用的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制尚不明確。本研究對(duì)四方蒿抗流感藥效物質(zhì)進(jìn)行了研究,首次發(fā)現(xiàn)5-HDF是其有效成分之一,其波譜檢測(cè)數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)報(bào)道的5-羥基-6,7-二甲氧基黃酮吻合[17],初步驗(yàn)證了5-HDF抗流感病毒、抗炎的作用機(jī)制。

研究表明,病原體引起細(xì)胞的炎癥反應(yīng)與鐵死亡有關(guān)系[18, 19]。鐵死亡是一種新型的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡程序之一[20],其主要特征是細(xì)胞內(nèi)鐵的過度累積和脂質(zhì)過氧化。研究發(fā)現(xiàn),鐵死亡參與了流感病毒引起的肺損傷[21-25]。System Xc- (SLC7A11 和SLC3A2)和GPX4 是抵抗鐵死亡脂質(zhì)過氧化的重要調(diào)節(jié)機(jī)制之一[26, 27]。本研究通過Western blotting檢驗(yàn)鐵死亡信號(hào)通路蛋白表達(dá)的變化,結(jié)果顯示,A549細(xì)胞感染H1N1流感病毒后鐵死亡關(guān)鍵蛋白SLC7A11和GPX4的表達(dá)水平顯著下降,而5-HDF 的干預(yù)可以顯著增加其表達(dá)水平。SLCA11 激活后可以通過調(diào)控GPX4 的生成來影響脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生,以此保護(hù)細(xì)胞,避免發(fā)生鐵死亡。當(dāng)SLC7A11被抑制后,GSH合成減少,GPX4抗氧化活性降低,活性氧含量增加,過氧化產(chǎn)物如MDA增多,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生鐵死亡[28, 29]。由此推斷,5-HDF的干預(yù)可以降低被H1N1流感病毒感染后A549細(xì)胞內(nèi)的活性氧含量。

研究顯示,細(xì)胞內(nèi)活性氧含量持續(xù)增加最終會(huì)激活caspase3 通路,導(dǎo)致線粒體功能受損,繼而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[30]。Caspase3 是細(xì)胞凋亡過程中的關(guān)鍵因子,cleaved caspase3 是caspase3 的活化形式,是促進(jìn)細(xì)胞凋亡的主要裂解酶。TRAIL是一種腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體,由281個(gè)氨基酸組成,與死亡受體DR4和DR5相結(jié)合,形成死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物,激活caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng),進(jìn)而激活PARP,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[31]。本研究流式細(xì)胞術(shù)和Western blotting檢測(cè)結(jié)果顯示,當(dāng)A549細(xì)胞被病毒感染后,會(huì)增強(qiáng)TRAIL 的表達(dá)水平,增加cleaved caspase3 和cleaved PARP 的表達(dá),增加細(xì)胞凋亡;而5-HDF的干預(yù)可以明顯抑制這種趨勢(shì)。因此,本研究認(rèn)為5-HDF 發(fā)揮抗流感作用與TRAIL/caspase3/PARP信號(hào)通路的激活相關(guān)。

激活TRAIL 導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的過程也會(huì)同時(shí)激活NF-κB信號(hào)通路,繼而促進(jìn)IL-8的分泌[31]。IL-8能夠促進(jìn)炎癥介質(zhì)的合成與分泌,趨化并激活炎癥因子聚集于肺部,促進(jìn)肺部炎癥的發(fā)生,加重肺損傷,是重要的促炎細(xì)胞因子之一[32, 33]。另一方面,當(dāng)TRAIL與其受體結(jié)合后,可以激活一系列的激酶,這些激酶進(jìn)一步激活MAPK信號(hào)通路。MAPK和NF-κB通路是氧化-還原敏感信號(hào)通路,活性氧的增加可能會(huì)激活這兩條通路產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[34, 35]。流感病毒感染會(huì)使MAPK和NF-κB信號(hào)通路異常活化,導(dǎo)致急性肺損傷或急性呼吸窘迫綜合征[36, 37]。在A549 細(xì)胞中,活性氧可激活p38 MAPK和caspase3,并通過激活活性氧/p38 MAPK通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[35-38]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,H1N1 流感病毒的感染會(huì)增加A549細(xì)胞中P-NF-κB-p65和IL-8的表達(dá),增加Pp38MAPK的表達(dá),加重細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。加入5-HDF進(jìn)行干預(yù)后可以降低P-NF- κB-p65、IL-8 和P-p38MAPK的表達(dá),減輕炎癥反應(yīng)。由此推斷,5-HDF抗流感作用機(jī)制可能與NF-κB、MAPK信號(hào)通路有關(guān)。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與對(duì)照組小鼠相比,H1N1 模型組小鼠的體質(zhì)量明顯降低,肺指數(shù)明顯升高,肺組織明顯受損,病理切片中肺泡壁增厚,肺泡間隙縮小,支氣管部分上皮細(xì)胞脫落,同時(shí)有肺泡炎癥、肺血管炎癥和氣管外周炎癥等表現(xiàn)。這表明H1N1 流感病毒感染導(dǎo)致了小鼠肺部炎癥的產(chǎn)生。而5-HDF的干預(yù)可以使感染H1N1流感病毒小鼠的肺指數(shù)降低,并抑制小鼠的體質(zhì)量下降,減少病理切片中的泡壁增厚和炎癥表現(xiàn),這提示5-HDF對(duì)H1N1流感病毒導(dǎo)致的小鼠肺部炎癥具有一定程度的抵抗作用。

綜上所述,本研究表明 5-HDF具有一定的抗小鼠H1N1流感病毒感染作用,在病毒感染導(dǎo)致的線粒體損傷細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)過程中具有出色的調(diào)控作用,其抗凋亡作用可能是通過TRAIL/caspase3/PARP信號(hào)通路介導(dǎo),抗炎癥作用可能是通過MAPK/ NF-κB信號(hào)通路介導(dǎo)。但5-HDF更具體的作用機(jī)制以及其對(duì)其他亞型的流感病毒感染的抵抗作用仍需進(jìn)一步研究。

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(編輯:郎 朗)

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(82004155);廣州醫(yī)科大學(xué)科研提升計(jì)劃項(xiàng)目(2024SRP066)

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