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史宝忠, 胡建燃, 李平, 徐凯
党参多糖对Ana-1巨噬细胞和小鼠的免疫调节作用
生物技术通报, 2019, 35(6): 114-118

SHI Bao-zhong, HU Jian-ran, LI Ping, XU Kai
Immunoregulatory Effect of Polysaccharides from Codonopsis pilosula on the Ana-1 Macrophages in Mice
Biotechnology Bulletin, 2019, 35(6): 114-118

文章历史

收稿日期:2018-10-17

党参多糖对Ana-1巨噬细胞和小鼠的免疫调节作用
史宝忠, 胡建燃, 李平, 徐凯     
长治学院生物科学与技术系,长治 046011
摘要:以中药党参为材料,研究其多糖成分对小鼠巨噬细胞Ana-1和小鼠的免疫活性的影响。通过MTT实验,检测党参多糖对Ana-1细胞增殖的影响。利用ELISA实验,检测不同浓度的党参多糖对Ana-1细胞释放TNF-α和IL-1β的影响。用不同剂量的党参多糖灌胃小鼠,分别测定小鼠脾脏指数、淋巴细胞增殖活力以及血清中TNF-α和IL-1β的含量。体外实验结果显示党参多糖不影响Ana-1细胞的增殖,却显著提高TNF-α和IL-1β的分泌,并呈浓度依赖关系。体内实验结果显示:与对照组相比,党参多糖中、高剂量组小鼠胸腺指数、淋巴细胞增殖指数以及血清中TNF-α和IL-1β的含量均显著增高,呈剂量依赖关系。因此,党参多糖能够有效提高小鼠巨噬细胞Ana-1的免疫活力,增强小鼠的免疫功能。
关键词党参多糖    Ana-1巨噬细胞    TNF-α    IL-1β    免疫调节    
Immunoregulatory Effect of Polysaccharides from Codonopsis pilosula on the Ana-1 Macrophages in Mice
SHI Bao-zhong, HU Jian-ran, LI Ping, XU Kai     
Department of Biological Sciences and Technology of Changzhi University, Changzhi 046011
Abstract: The immunoregulatory effect of polysaccharides from Codonopsis pilosula on the Ana-1 macrophages of mice was investigated. MTT method was used to determine the effects of C. pilosula polysaccharides on Ana-1 cell proliferation. ELISA assay was applied to detect the effects of C. pilosula polysaccharides at different doses on TNF-α and IL-1β secretion in Ana-1 macrophages. C. pilosula polysaccharides at different doses were given to mice by intrapefitoneal injection, then the thymus index, proliferation of lymphoma cells, and the levels of TNF-α and IL-1β in the serum of mice were determined. The in vitro test showed that C. pilosula polysaccharides significantly increased TNF-α and IL-1β secretion of Ana-1 macrophages in a dose-dependent way, but presented no effect on Ana-1 cell proliferation. The in vivo tests indicated that the spleen index, lymphocyte proliferation index, and the levels of TNF-α and IL-1β in the serum of middle-dose and high-dose polysaccharides groups significantly increased in a dose-dependent way, compared to control mice. Therefore, C. pilosula polysaccharides may effectively improve the immune activity of Ana-1 macrophages in mice, i.e., improve the immune functions of mice.
Key words: polysaccharides in Codonopsis pilosula    Ana-1 macrophages    TNF-α    IL-1β    immunoregulatory effect    

党参是我国传统的大宗中药,具有补中益气、健脾益肺等功效。在2015版《中华人民共和国药典》中记载:党参为桔梗科植物党参[Codonopsis pilosula(Franch.)Nannf.]、川党参(Codonopsis tangshen Oliv.)、素花党参[Codonopsis pilosula Nannf.var.modesta(Nannf.)L.T.Shen]等多种同属植物的干燥根[1]。主要有效成分有多糖类、生物碱、皂苷等。其中,党参多糖主要由戊糖、己糖及其衍生物糖醇、糖酸组成,具有抗氧化和抗衰老[2]、调节免疫[3]、促进机体造血[4]的功能,临床可用于降糖降脂等。

目前,针对党参多糖的研究主要集中于提取工艺、含量测定、多糖结构解析以及药理作用方面。在免疫调节方面,已有文献报道了轮叶党参[5]、素花党参[6]、道真洛龙党参[7]等不同品种的党参多糖成分或其制剂对巨噬细胞株释放炎症性因子,以及小鼠[8]、大鼠[9]、肉仔鸡[10]、仔猪[11]等动物的免疫功能的调节活性。本研究以山西省南部道地药材潞党参的多糖为研究对象,分析其对小鼠巨噬细胞Ana-1产生TNF-α和IL-1β的影响,进而通过体内实验,探讨了党参多糖对小鼠免疫器官、血清中炎症性因子等的影响,分析其对免疫功能的调节作用。

1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 试剂

RPMI-1640培养基购自北京索来宝生物科技有限公司;胎牛血清购自赛默飞世尔科技(中国)有限公司;胰蛋白酶、四氮甲基唑蓝(Methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)、青链霉素、二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide,DMSO)等购自北京依托华茂生物科技有限公司;小鼠IL-1β ELISA试剂盒和小鼠TNF-α ELISA试剂盒均购自武汉博士德生物工程有限公司。

1.1.2 材料

党参购自山西省长治市昂生大药房;小鼠巨噬细胞Ana-1购自武汉博士德生物工程有限公司;昆明种小鼠共30只,雌性,每只(20 ± 2)g,由山西康宝生物制品股份有限公司提供。

1.1.3 主要仪器

CO2培养箱(美国热电公司);细胞计数仪Cellometer Auto1000(美国Nexcelom公司);多功能酶标仪SpectraMax M2(美谷分子仪器(上海)有限公司);高速冷冻离心机(HITACHI)。

1.2 方法 1.2.1 MTT实验

本研究以山西省长治市所产的道地药材潞党参为材料,通过传统的水提醇沉法获得粗多糖,然后通过Sevag法脱蛋白和透析法除去小分子进行精制,即得党参多糖样品。具体方法参照文献[12]。前期研究显示高于0.25 mg/mL的党参多糖会抑制人宫颈癌细胞SiHa细胞生长[13],因此本研究以终浓度为0.01、0.03、0.06、0.12和0.25 mg/mL的党参多糖处理小鼠巨噬细胞Ana-1,并参照该文献中的方法,按照1×104个/孔的浓度,将Ana-1细胞接种到96孔板中,用不同浓度的党参多糖处理,每个浓度设置5个复孔。继续培养48 h后,加入MTT溶液,测定OD570值,然后计算细胞存活率。

1.2.2 Ana-1细胞释放TNF-α和IL-1β含量的测定

用不同浓度的党参多糖处理Ana-1细胞48 h后,取上清液,按照ELISA试剂盒说明书进行操作。根据标准曲线来计算小鼠巨噬细胞培养液中TNF-α和IL-1β的含量。

1.2.3 动物分组及处理

将小鼠适应性喂养3 d后随机分为5组,每组6只,分别为阴性对照组、阳性对照组及党参多糖高、中、低剂量组。参照文献[7, 14-15],设置阳性对照组灌胃盐酸左旋咪唑(40 mg/kg),高、中、低剂量组分别灌胃0.62、0.31和0.16 mg/g体重的党参多糖,连续灌胃10 d,阴性对照组给予等体积的生理盐水。实验期间各组小鼠自由采食、饮水。

1.2.4 小鼠胸腺指数的测定

将小鼠处死后,取出胸腺,用滤纸吸干后,准确称重,然后按公式:胸腺指数=胸腺质量(mg)/体质量(g)计算各组小鼠的胸腺指数。

1.2.5 小鼠淋巴细胞增殖能力的测定

在无菌条件下,将小鼠脾脏制成单细胞悬液,计数,调整细胞浓度为2.5×106个/mL,按照每孔200 μL加入到96孔培养板中。再加入终浓度为2 μg/mL的ConA,同时设空白对照(只加细胞悬液),在37℃、5% CO2培养箱中孵育72 h。取出培养板,每孔中加入10%的MTT溶液(储液浓度5 mg/mL),继续培养4 h后,每孔中加入100 μL DMSO,振摇10 min,待紫色结晶完全溶解后,酶标仪读取570 nm波长处OD值。按照公式“淋巴细胞增殖指数=实验组吸光度值/空白对照组吸光度值”计算细胞增殖指数。

1.2.6 小鼠血清中TNF-α和IL-1β含量的测定

将取得的小鼠血液在室温下自然凝固15 min,3 000 r/m离心10 min。小心收集上清液,待用。采用ELLSA法测定小鼠血清中TNF-α和IL-1β含量。

1.2.7 统计学分析

实验结果以平均值±标准差x±s表示。利用SPSS 10.0软件对所得数据进行处理,并进行t检验。

2 结果 2.1 党参多糖对Ana-1细胞存活的影响

分别用终浓度为0.01、0.03、0.06、0.12和0.25 mg/mL的党参多糖处理小鼠巨噬细胞Ana-1 48 h后,利用MTT法检测细胞存活率。结果如图 1所示,上述浓度的党参多糖都不影响Ana-1细胞的生长,存活率均接近100%。

图 1 党参多糖对Ana-1细胞存活的影响
2.2 党参多糖对Ana-1细胞TNF-α和IL-1β释放的影响

不同浓度的党参多糖处理Ana-1细胞48 h后,取细胞培养上清液,按照试剂盒说明书,分别检测培养液中TNF-α和IL-1β的含量。结果如图 2所示,与未加多糖的空白对照组细胞相比较,党参多糖浓度越高,细胞培养液中TNF-α含量越高,当多糖终浓度达到3.13 mg/mL时,TNF-α的释放量显著增多(P < 0.05),当党参多糖浓度高于6.25 mg/mL后,TNF-α释放量增加极显著(P < 0.01)。党参多糖对Ana-1细胞产生IL-1β的影响结果如图 3所示,当其终浓度高于6.25 mg/mL时,Ana-1细胞IL-1β产生增加极显著(P < 0.01)。因此,党参多糖能够在体外明显增强小鼠巨噬细胞炎症相关因子的释放量。

与对照组相比,*P < 0.05,**P < 0.01 图 2 党参多糖对Ana-1细胞产生TNF-α的影响
与对照组相比,**P < 0.01 图 3 党参多糖对Ana-1细胞产生IL-1β的影响
2.3 党参多糖对小鼠胸腺指数的影响

表 1可知,盐酸左旋咪唑实验组(阳性对照)与生理盐水实验组(阴性对照)相比,胸腺指数明显升高(P < 0.05),表明盐酸左旋咪唑能使小鼠免疫功能增强。与阴性对照组相比,党参多糖中、高剂量组能显著提高小鼠胸腺指数(P < 0.05)。

表 1 小鼠胸腺指数测定结果(x±sn=5)
2.4 党参多糖对小鼠淋巴细胞增殖的影响

表 2可知,Con A诱导下,与阴性对照生理盐水组相比,阳性对照盐酸左旋咪唑极显著地增强了淋巴细胞增殖指数(P < 0.01)。与阴性对照组相比,中剂量的党参多糖能显著地(P < 0.05)提高淋巴细胞的增殖;高剂量的党参多糖则极显著地增强了淋巴细胞的增殖能力(P < 0.01)。

表 2 党参多糖对小鼠T淋巴细胞增殖的影响(x±sn=5)
2.5 党参多糖对小鼠血清中TNF-α和IL-1β水平的影响

图 4所示,与阴性对照生理盐水组(164.54±26.26 pg/mL)相比,阳性对照盐酸左旋咪唑极显著地提高了小鼠血清红TNF-α的水平(452.25±28.97 pg/mL,P < 0.01)。中剂量和高剂量党参多糖也能极显著提高小鼠血清中TNF-α水平(P < 0.01),分别为264.13±33.56 pg/mL和377.13±31.85 pg/mL。由图 5所示,与生理盐水组(106.60±2.51 pg/mL)相比,中浓度和高浓度的党参多糖极显著增高了小鼠血清中IL-1β的含量(P < 0.01),分别为132.96±7.10 pg/mL和162.36±9.97 pg/mL。但是,低剂量的党参多糖对小鼠血清中TNF-α和IL-1β水平的影响,没有显著性差异。

与对照组相比,*P < 0.05,**P< 0.01 图 4 党参多糖对小鼠血清中TNF-α水平的影响
与对照组相比,**P < 0.01 图 5 党参多糖对小鼠血清中IL-1β水平的影响
3 讨论

在免疫应答过程中,巨噬细胞通过吞噬作用清除侵入机体的病原微生物,然后通过抗原加工和提呈,从而发挥抗体依赖的免疫作用[16-17]。此外,当巨噬细胞被激活后,还会产生多种细胞因子。如NO、TNF-α、多种白细胞介素等,参与机体多种生理过程。TNF-α是一种参与天然免疫和获得性免疫反应的多功能细胞因子,能激活其他免疫细胞,同时能诱导白细胞趋化运动及其表明黏附分子的表达,从而选择性抑制某些肿瘤细胞。Qin等[18]发现硒化党参多糖能够增强巨噬细胞RAW264.7的吞噬功能,以及NO、TNF-α和IL-6的释放,而且可提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬指数,并诱导TNF-α和IL-6的分泌。石轶男等[19]发现党参多糖可能通过NF-κB信号通路增强小鼠巨噬细胞RAW264.7的TNF-α和IL-6产生。本研究发现党参多糖能有效增强小鼠巨噬细胞Ana-1的TNF-α分泌量,并且前期研究显示当党参多糖浓度高于12.5 mg/mL后,TNF-α分泌量无显著改变。进一步的体内实验也表明,党参多糖显著提高了小鼠血清中TNF-α的含量,接近阳性对照盐酸左旋咪唑的效果,与上述结果一致。

IL-1β是介导炎症反应的一种主要促炎因子,有活化的巨噬细胞分泌产生,可促进B淋巴细胞产生抗体,诱导T淋巴细胞分泌IL-2,且体外实验研究显示,IL-1β可直接杀伤多种肿瘤细胞[20-21]。阎海青等[22]发现蓝莓多酚能抑制RAW264.7细胞中IL-1β的表达;张东芳等[23]的研究显示表没食子儿茶素-3-没食子酸酯可抑制LPS诱导的RAW264.7细胞TNF-α和Il-1β的表达,发挥抗炎效应;康峰[24]的研究则显示灵芝多糖能有效促进巨噬细胞分泌IL-1β,增强巨噬细胞活性。本实验发现党参多糖能显著提高巨噬细胞Ana-1的IL-1β分泌量和小鼠血清中IL-1β水平,因此党参多糖可能发挥免疫增强作用。

胸腺和脾脏是人类和动物体内主要的免疫器官,胸腺指数和脾脏指数主要反映了机体非特异免疫能力的强弱。脾脏是机体内最大的淋巴器官和血流通路中的过滤器官,是机体细胞免疫和体液免疫的中心[25]。贾林等[26]研究表明,桔梗多糖能明显增加免疫抑制小鼠的胸腺指数和脾脏指数,显著提高血清中IL-2和TNF-α的含量并呈剂量依赖性。林丹丹等[14]发现党参多糖在硒化后,更能够提高免疫器官指数、淋巴细胞增殖能力和血清免疫球蛋白分泌等作用。本研究发现党参多糖能够显著增强T淋巴细胞的增殖,提高实验小鼠的胸腺指数,并呈剂量依赖关系,高剂量(0.62 mg/g)的党参多糖与阳性对照盐酸左旋咪唑(0.04 mg/g)的效果相当。

4 结论

党参多糖在体外不影响小鼠巨噬细胞Ana-1的增殖,却显著增强其TNF-α和IL-1β的分泌;进一步的体内实验表明,在ConA刺激下,党参多糖能明显促进淋巴细胞的增殖,提高小鼠的胸腺指数及其血清中TNF-α和IL-1β的含量,均呈剂量依赖关系。

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