引用本文: 梁敏, 邊俊梅, 熊詩思, 李彎, 江震. miR-155/COX-2/PGE2信號通路在薯蕷皂苷改善哮喘小鼠氣道炎癥中的作用. 中國呼吸與危重監護雜志, 2022, 21(11): 790-796. doi: 10.7507/1671-6205.202111005 復制
哮喘是以氣道炎癥、氣道高反應性和氣道重塑為主要病理生理特征的氣道炎性疾病[1],其病因和發病機制復雜,大量臨床研究證實Th1/Th2、Th17/Treg介導的免疫應答和炎癥在哮喘發病機制中發揮重要作用[2-3]。近年來,不少研究發現微RNA(microRNA,miRNA,miR)通過調控靶基因參與機體病理生理過程,在哮喘發生、發展過程中,多種miRNA存在異常表達,如miR-144-3p[4]、miR-155、miR-30a-3p[5]等。miR-155是一種內源性非編碼RNA,在活化的B細胞、T細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞高度表達,主要參與免疫細胞的發育和免疫反應[6-7]。在哮喘中,miR-155可以結合環氧合酶-2(cyclooxygenase 2,COX-2),并維持COX-2 mRNA的穩定性[8],此外,miR-155表達與哮喘人氣道平滑肌細胞中COX-2的表達呈正相關,可增強COX-2的表達和前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)的分泌,并通過調控COX-2/PGE2途徑參與哮喘發病[9-10]。
薯蕷皂苷(dioscin,Dio)是一種甾體皂苷,在許多藥用植物中大量表達,例如薯蕷。這種天然產物具有抗腫瘤、抗炎、抗病毒和保肝活性[11],對卵清白蛋白(ovalbumin,OVA)誘導的哮喘小鼠的氣道炎癥具有顯著的改善作用[12-13],通過抑制COX-2水平,可減輕博來霉素誘導的小鼠肺部炎癥反應[14]。然而,關于Dio對哮喘的作用機制的研究較少,尤其是屋塵螨(house dust mite,HDM)誘導的哮喘的影響研究。因此,我們探討了Dio在HDM誘導的哮喘小鼠模型中的作用及相關機制。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
雄性健康SPF級Balb/c小鼠70只,6~8周齡,體重18~22 g,購自北京維通利華實驗動物技術有限公司,生產許可證為SCXK(京)2019-0009。小鼠飼養于武漢大學(醫學研究院)[使用許可證為SYXK(鄂)20180102],放在可控制的光照下保持12 h明暗交替,溫度(20±2)℃,相對濕度45%~60%,可以自由獲取食物和水。研究得到本院實驗動物倫理委員會核準同意(批準號20190000237)。
1.2 藥品及試劑
Dio(HPLC≥98%,上海源葉生物科技有限公司,貨號B21176);HDM(美國Greer Labs,貨號XPB81D3A25);小鼠miR-155抑制劑(inhibitor)和inhibitor陰性對照、miR-155模擬物(mimic)和mimic陰性對照以及PCR引物序列購自Gene Pharma公司(中國上海);放射免疫沉淀法(radio immunoprecipitation assay,RIPA)裂解液、蘇木精–伊紅(hematoxylin-eosin,HE)染色試劑和二辛可寧酸(bicinchoninic acid,BCA)試劑盒(碧云天生物科技公司,批號分別為C0105、P0013B、P0012S);小鼠PGE2、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、白細胞介素(interleukin,IL)-4、IL-5和IL-13酶聯免疫吸附試驗(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)試劑盒(ml037542、ml002095、ml064310、ml063157、ml063123,上海酶聯生物科技有限公司);小鼠半胱氨酰白三烯(cysteinyl leukotriene 1,CysLTs。貨號CD-106750)、半胱氨酰白三烯受體1(cysteinyl leukotriene receptor 1,CysLTR1。貨號CD-103254)ELISA試劑盒(武漢純度生物科技有限公司);高碘酸希夫(periodic acid-schiff,PAS)染色試劑盒(G1285,北京索萊寶科技有限公司);兔抗小鼠COX-2(ab179800)、β-肌動蛋白(β-actin。貨號ab8227)、辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)標記的羊抗兔IgG二抗(ab205718)購自英國Abcam公司。iMark680多功能酶標儀(美國Bio-Rad公司)、BX61電動顯微鏡(日本Olympus公司)。
1.3 實驗方法
1.3.1 動物模型制備及藥物處理
小鼠適應性飼養7 d后開始實驗。70只小鼠隨機分為對照(control)組、模型組、inhibitor陰性對照組(inhibitor-NC組)、miR-155 inhibitor組、Dio組、Dio+miR-155 mimic陰性對照組(Dio+mimic-NC組)、Dio+miR-155 mimic組,每組10只。其中,對照組、模型組、Dio組用于探索Dio的作用;inhibitor-NC組、miR-155 inhibitor組、Dio+mimic-NC組、Dio+miR-155 mimic組用于探索Dio作用機制。根據文獻[15]的方法制備哮喘小鼠模型:除對照組外,其余組小鼠分別在實驗第1、7、14 d腹腔注射HDM 0.1 mL(0.5 mg/mL),第21~23 d開始連續3 d滴鼻,每天1次滴鼻10 μL的HDM(2.5 mg/mL)激發;對照組給予等量PBS溶液。于第17 d開始,inhibitor-NC組與miR-155 inhibitor組尾靜脈注射0.3 mL的miR-155 inhibitor陰性對照和miR-155 inhibitor;Dio+mimic-NC組和Dio+miR-155 mimic組尾靜脈注射0.3 mL的miR-155 mimic陰性對照和miR-155 mimic,然后給予Dio混懸液(60 mg/kg)灌胃[12],1次/d,共7次;Dio組給予Dio混懸液(60 mg/kg)灌胃,1次/d,共7次[12];最后一次激發24 h后處死小鼠并取材。
1.3.2 小鼠一般狀態觀察
觀察致敏和激發前后各組小鼠的行為學變化,是否有氣促、呼吸困難、打噴嚏、煩躁不安、喘息等典型的哮喘癥狀。
1.3.3 支氣管肺泡灌洗液中炎性相關因子的測定
處死小鼠,放入75%乙醇中浸泡2 min后暴露氣管,行氣管插管,結扎右肺,用注射器將0.3 mL的生理鹽水溶液緩慢注入左肺后回抽,以上過程重復3次,合并3次支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF),紗布過濾去除黏液后離心(4 ℃、2000 r/min離心10 min),取上清保存于–20 ℃冰箱。按照ELISA試劑盒說明書的操作檢測各組小鼠BALF中PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1和Th2型細胞因子(IL-4、IL-5、IL-13)水平。
1.3.4 肺組織病理學變化
取出小鼠的肺組織,生理鹽水沖洗后,濾紙吸干表面水分;左側肺組織分為兩部分,一部分液氮速凍后,–80 ℃冰箱保存,用于蛋白印跡法(Western blot),另一部分用于實時熒光定量PCR(quantitative real-time PCR,RT-qPCR);取右側肺組織,4%多聚甲醛固定,石蠟包埋,切片,進行HE和PAS染色,觀察氣道周圍炎癥細胞的浸潤情況及杯狀細胞分泌黏液的情況;并對各組病理學進行分級評分;每只小鼠肺切片任取5個獨立區域進行評分,并取平均值。評分標準[16-17]如下,0分為無炎癥細胞,染色面積<5%;1分為少許炎癥細胞,染色面積5%~25%;2分為炎癥細胞形成環狀,層厚為1個細胞,肺泡壁輕度增厚,染色面積25%~50%;3分為炎癥細胞成環狀,層厚為2~4個細胞,肺泡壁顯著增厚 染色面積50%~75%;4分為炎癥細胞成環狀,層厚>4個細胞,肺泡壁顯著增厚,染色面積>75%。
1.3.5 RT-qPCR檢測肺組織miR-155、COX-2 mRNA的表達
使用TRIzol從各組織細胞中提取總RNA,按照試劑盒說明書將RNA反轉錄為cDNA,進行PCR擴增。反應體系(20 μL):cDNA(200 ng/μL)2 μL,SYBR? Premix Ex TaqTM(2×)10 μL,上下游引物各0.4 μL,ddH2O 7.2 μL。反應條件:94 ℃預變性10 min,95 ℃變性15 s,60 ℃退火20 s,75 ℃延伸20 s,進行40個循環。用U6或甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)作為對照,miR-155、COX-2 mRNA的相對表達量采用2–ΔΔCt方法計算。見表1。

1.3.6 Western blot檢測肺組織COX-2蛋白表達
按照試劑盒說明書的操作提取肺組織中的總蛋白,BCA法測定蛋白濃度后取等量蛋白質樣品上樣,十二烷基硫酸鈉–聚丙烯酰胺凝膠電泳,濕轉法轉膜,5%脫脂奶粉封閉,加入一抗(COX-2按1∶1000的比例稀釋;β-actin按1∶2000的比例稀釋),4 ℃下孵育過夜,HRP標記的羊抗兔IgG二抗(1∶5000)室溫孵育1 h,電化學發光顯色,以β-actin為內參,通過與內參的灰度比,得出目的條帶的相對表達水平。
1.4 統計學方法
采用SPSS 21.0和Image pro plus 6.0軟件進行統計分析。數據用均數±標準差(±s)表示。兩組間比較采用t檢驗,多組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),組間有差異進一步采用SNK-q檢驗;P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 各組小鼠的一般狀態
模型組和inhibitor-NC組小鼠出現抓耳搔鼻、打噴嚏、煩躁不安、喘息等典型的哮喘癥狀,而miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠的哮喘癥狀較HDM組明顯減少,Dio+miR-155 mimic組小鼠的哮喘癥狀較Dio組明顯增多,對照組小鼠表現正常。
2.2 各組小鼠肺組織病理學變化
對照組支氣管和肺泡結構清晰,未見明顯異常,且未見杯狀細胞增生;模型組和inhibitor-NC組小鼠肺組織支氣管和血管壁周圍可見大量炎癥細胞浸潤,杯狀細胞增生明顯(P<0.05);與模型組相比,miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠肺組織氣道炎癥明顯減輕,黏液分泌減少(P<0.05);與Dio組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠肺組織氣道炎癥增加,黏液分泌增加(P<0.05);與inhibitor-NC組相比,miR-155 inhibitor組小鼠肺組織氣道炎癥明顯減輕,黏液分泌減少(P<0.05);與Dio+mimic-NC組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠肺組織氣道炎癥增加,黏液分泌增加(P<0.05);見圖1、表2。

對照組(①)小鼠肺部支氣管和肺泡結構清晰;模型組(②)和inhibitor-NC組(③)小鼠肺組織支氣管和血管壁周圍可見大量炎癥細胞浸潤,杯狀細胞增生明顯;miR-155 inhibitor組(④)、Dio組(⑤)和Dio+mimic-NC組(⑥)小鼠肺組織氣道周圍炎癥細胞浸潤和黏液分泌減少;Dio+miR-155 mimic組(⑦)小鼠肺組織氣道炎癥增加,黏液分泌增加。


2.3 各組小鼠BALF中炎性因子水平
與對照組相比,模型組和inhibitor-NC組小鼠BALF中PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1和IL-4、IL-5、IL-13水平顯著升高(P<0.05);與模型組相比,miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠BALF中上述指標水平明顯降低(P<0.05);與Dio組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠BALF中上述指標水平明顯升高(P<0.05);與inhibitor-NC組相比,miR-155 inhibitor組小鼠BALF中上述指標水平明顯降低(P<0.05);與Dio+mimic-NC組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠BALF中上述指標水平明顯升高(P<0.05);見表3。


2.4 各組小鼠肺組織miR-155、COX-2 mRNA的表達
與對照組相比,模型組和inhibitor-NC組小鼠肺組織miR-155、COX-2 mRNA的表達顯著升高(P<0.05);與模型組相比,miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠miR-155、COX-2 mRNA的表達明顯降低(P<0.05);與Dio組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠COX-2 mRNA的表達明顯升高(P<0.05);與inhibitor-NC組相比,miR-155 inhibitor組小鼠肺組織miR-155、COX-2 mRNA的表達明顯降低(P<0.05);與Dio+mimic-NC組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠肺組織COX-2 mRNA的表達明顯升高(P<0.05);見表4。


2.5 各組小鼠肺組織COX-2蛋白表達
與對照組相比,模型組和inhibitor-NC組小鼠肺組織COX-2蛋白表達顯著升高(P<0.05);與模型組相比,miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠COX-2蛋白表達明顯降低(P<0.05);與Dio組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠COX-2蛋白表達明顯升高(P<0.05);與inhibitor-NC組相比,miR-155 inhibitor組小鼠肺組織COX-2蛋白表達明顯降低(P<0.05);與Dio+mimic-NC組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠肺組織COX-2蛋白表達明顯升高(P<0.05);見圖2、表4。

3 討論
MiR-155是一種多效性microRNA,在調節炎癥反應中起關鍵作用。研究表明,哮喘患者的miR-155和COX-2、PGE2水平均升高;且在哮喘氣道平滑肌細胞中增加miR-155的表達可以提高COX-2蛋白的豐度,從而增加PGE2的分泌,使用COX-2選擇性抑制劑NS-398處理哮喘氣道平滑肌細胞可完全抑制PGE2的分泌[9];表明PGE2的分泌需要COX-2,抑制miR-155表達可以降低COX-2蛋白表達和PGE2分泌。COX-2通常在炎癥過程中被誘導,調節Th1、Th2和Th17細胞,與過敏原誘導的肺部炎癥的惡化、全身性炎癥和體內IgE產生有關[18-19]。PGE2在過敏性肺部炎癥期間在氣道中產生,是一種有效的平滑肌松弛劑,同時也是一種有效的促炎介質,與多種炎癥性疾病有關。有研究顯示,PGE2可通過EP2促進B細胞分泌IgE,促進體內抗原特異性IgE反應,有助于哮喘的發展[20]。在本研究中,在HDM誘導的哮喘小鼠中,miR-155和COX-2表達均升高,同時BALF中PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1水平和Th2型細胞因子IL-4、IL-5、IL-13水平均升高。CysLTs通過其受體CysLTR1可促使嗜酸性粒細胞聚集,促進氣道黏液分泌,引起氣道重塑,是哮喘發病過程中最重要的炎癥介質之一[2]。病理結果顯示肺組織有大量炎癥細胞浸潤和杯狀細胞增生;而下調miR-155表達后,COX-2和PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1、Th2細胞因子(IL-4、IL-5、IL-13)水平均降低,肺部炎癥減輕,這與以往的研究結果一致;提示,miR-155/COX-2/PGE2軸可能在調節哮喘氣道炎癥中起關鍵作用。
Dio是一類從藥用植物中分離出的甾體皂甙,已被證實具有抗哮喘作用,可抑制肺組織NF-κB活化和MAPK信號通路,進而抑制肺過敏性炎性因子生成,改善OVA誘發的哮喘模型中的氣道炎癥[12-13]。Zhang等[21]的研究顯示,Dio可通過調節miR-34a/Sirt1信號通路,降低COX-2和炎癥因子的表達,抑制炎癥、氧化–硝化應激和細胞凋亡,減輕順鉑引起的腎損傷;這表明Dio可通過調控miRNA,進而影響mRNA的表達。作為COX-2的上游調控因子,miR-155是否參與Dio對COX-2的調節及哮喘的改善作用還未可知。在本研究中,給予Dio干預后,發現哮喘小鼠肺組織中miR-155表達降低,同時COX-2、PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1水平均降低,肺部炎癥減輕,與miR-155 inhibitor治療效果一致;提示,Dio的抗哮喘作用可能與降低miR-155的表達有關。為了進一步驗證此結果,本研究在Dio干預的基礎上給予miR-155 mimic以上調miR-155表達,結果顯示,Dio對COX-2表達的抑制作用和抗哮喘作用被miR-155減弱。提示,Dio可能通過下調miR-155,降低COX-2的表達,進而抑制炎癥相關細胞因子的釋放,減輕哮喘小鼠氣道炎癥。
綜上所述,Dio的抗哮喘作用可能與抑制miR-155/COX-2/PGE2通路,進而減輕哮喘小鼠氣道炎癥有關。但本研究尚存在一定不足,首先,miR-155有多個靶基因,除了調節COX-2/PGE2信號通路外,是否有其他途徑參與Dio對哮喘氣道炎癥的改善作用仍有待進一步分析;其次,未對miR-155/COX-2/PGE2途徑下游相關免疫應答細胞因子(如Th1、Th2)水平進行檢測,后續會進行補充。此外,PGE2在哮喘發病機制中的作用存在一定爭議,一些研究表明PGE2在哮喘的發生、發展中起保護性作用[22];這與本研究結果看似矛盾,通過查閱資料發現,PGE2在哮喘中的作用(促進或抑制哮喘病理特征)可能與E-前列腺素(EP)受體亞型(EP1、2、3和4)有關,這些亞型在不同的駐留和浸潤氣道細胞上以不同水平表達[23]。而Dio對PGE2的抑制作用是通過何種受體發揮抗哮喘作用的還未可知。因此,在未來的研究中將對PGE2受體亞型進行分析,進一步明確Dio的抗哮喘機制。
利益沖突:本研究不涉及任何利益沖突。
哮喘是以氣道炎癥、氣道高反應性和氣道重塑為主要病理生理特征的氣道炎性疾病[1],其病因和發病機制復雜,大量臨床研究證實Th1/Th2、Th17/Treg介導的免疫應答和炎癥在哮喘發病機制中發揮重要作用[2-3]。近年來,不少研究發現微RNA(microRNA,miRNA,miR)通過調控靶基因參與機體病理生理過程,在哮喘發生、發展過程中,多種miRNA存在異常表達,如miR-144-3p[4]、miR-155、miR-30a-3p[5]等。miR-155是一種內源性非編碼RNA,在活化的B細胞、T細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞高度表達,主要參與免疫細胞的發育和免疫反應[6-7]。在哮喘中,miR-155可以結合環氧合酶-2(cyclooxygenase 2,COX-2),并維持COX-2 mRNA的穩定性[8],此外,miR-155表達與哮喘人氣道平滑肌細胞中COX-2的表達呈正相關,可增強COX-2的表達和前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)的分泌,并通過調控COX-2/PGE2途徑參與哮喘發病[9-10]。
薯蕷皂苷(dioscin,Dio)是一種甾體皂苷,在許多藥用植物中大量表達,例如薯蕷。這種天然產物具有抗腫瘤、抗炎、抗病毒和保肝活性[11],對卵清白蛋白(ovalbumin,OVA)誘導的哮喘小鼠的氣道炎癥具有顯著的改善作用[12-13],通過抑制COX-2水平,可減輕博來霉素誘導的小鼠肺部炎癥反應[14]。然而,關于Dio對哮喘的作用機制的研究較少,尤其是屋塵螨(house dust mite,HDM)誘導的哮喘的影響研究。因此,我們探討了Dio在HDM誘導的哮喘小鼠模型中的作用及相關機制。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
雄性健康SPF級Balb/c小鼠70只,6~8周齡,體重18~22 g,購自北京維通利華實驗動物技術有限公司,生產許可證為SCXK(京)2019-0009。小鼠飼養于武漢大學(醫學研究院)[使用許可證為SYXK(鄂)20180102],放在可控制的光照下保持12 h明暗交替,溫度(20±2)℃,相對濕度45%~60%,可以自由獲取食物和水。研究得到本院實驗動物倫理委員會核準同意(批準號20190000237)。
1.2 藥品及試劑
Dio(HPLC≥98%,上海源葉生物科技有限公司,貨號B21176);HDM(美國Greer Labs,貨號XPB81D3A25);小鼠miR-155抑制劑(inhibitor)和inhibitor陰性對照、miR-155模擬物(mimic)和mimic陰性對照以及PCR引物序列購自Gene Pharma公司(中國上海);放射免疫沉淀法(radio immunoprecipitation assay,RIPA)裂解液、蘇木精–伊紅(hematoxylin-eosin,HE)染色試劑和二辛可寧酸(bicinchoninic acid,BCA)試劑盒(碧云天生物科技公司,批號分別為C0105、P0013B、P0012S);小鼠PGE2、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、白細胞介素(interleukin,IL)-4、IL-5和IL-13酶聯免疫吸附試驗(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)試劑盒(ml037542、ml002095、ml064310、ml063157、ml063123,上海酶聯生物科技有限公司);小鼠半胱氨酰白三烯(cysteinyl leukotriene 1,CysLTs。貨號CD-106750)、半胱氨酰白三烯受體1(cysteinyl leukotriene receptor 1,CysLTR1。貨號CD-103254)ELISA試劑盒(武漢純度生物科技有限公司);高碘酸希夫(periodic acid-schiff,PAS)染色試劑盒(G1285,北京索萊寶科技有限公司);兔抗小鼠COX-2(ab179800)、β-肌動蛋白(β-actin。貨號ab8227)、辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)標記的羊抗兔IgG二抗(ab205718)購自英國Abcam公司。iMark680多功能酶標儀(美國Bio-Rad公司)、BX61電動顯微鏡(日本Olympus公司)。
1.3 實驗方法
1.3.1 動物模型制備及藥物處理
小鼠適應性飼養7 d后開始實驗。70只小鼠隨機分為對照(control)組、模型組、inhibitor陰性對照組(inhibitor-NC組)、miR-155 inhibitor組、Dio組、Dio+miR-155 mimic陰性對照組(Dio+mimic-NC組)、Dio+miR-155 mimic組,每組10只。其中,對照組、模型組、Dio組用于探索Dio的作用;inhibitor-NC組、miR-155 inhibitor組、Dio+mimic-NC組、Dio+miR-155 mimic組用于探索Dio作用機制。根據文獻[15]的方法制備哮喘小鼠模型:除對照組外,其余組小鼠分別在實驗第1、7、14 d腹腔注射HDM 0.1 mL(0.5 mg/mL),第21~23 d開始連續3 d滴鼻,每天1次滴鼻10 μL的HDM(2.5 mg/mL)激發;對照組給予等量PBS溶液。于第17 d開始,inhibitor-NC組與miR-155 inhibitor組尾靜脈注射0.3 mL的miR-155 inhibitor陰性對照和miR-155 inhibitor;Dio+mimic-NC組和Dio+miR-155 mimic組尾靜脈注射0.3 mL的miR-155 mimic陰性對照和miR-155 mimic,然后給予Dio混懸液(60 mg/kg)灌胃[12],1次/d,共7次;Dio組給予Dio混懸液(60 mg/kg)灌胃,1次/d,共7次[12];最后一次激發24 h后處死小鼠并取材。
1.3.2 小鼠一般狀態觀察
觀察致敏和激發前后各組小鼠的行為學變化,是否有氣促、呼吸困難、打噴嚏、煩躁不安、喘息等典型的哮喘癥狀。
1.3.3 支氣管肺泡灌洗液中炎性相關因子的測定
處死小鼠,放入75%乙醇中浸泡2 min后暴露氣管,行氣管插管,結扎右肺,用注射器將0.3 mL的生理鹽水溶液緩慢注入左肺后回抽,以上過程重復3次,合并3次支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF),紗布過濾去除黏液后離心(4 ℃、2000 r/min離心10 min),取上清保存于–20 ℃冰箱。按照ELISA試劑盒說明書的操作檢測各組小鼠BALF中PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1和Th2型細胞因子(IL-4、IL-5、IL-13)水平。
1.3.4 肺組織病理學變化
取出小鼠的肺組織,生理鹽水沖洗后,濾紙吸干表面水分;左側肺組織分為兩部分,一部分液氮速凍后,–80 ℃冰箱保存,用于蛋白印跡法(Western blot),另一部分用于實時熒光定量PCR(quantitative real-time PCR,RT-qPCR);取右側肺組織,4%多聚甲醛固定,石蠟包埋,切片,進行HE和PAS染色,觀察氣道周圍炎癥細胞的浸潤情況及杯狀細胞分泌黏液的情況;并對各組病理學進行分級評分;每只小鼠肺切片任取5個獨立區域進行評分,并取平均值。評分標準[16-17]如下,0分為無炎癥細胞,染色面積<5%;1分為少許炎癥細胞,染色面積5%~25%;2分為炎癥細胞形成環狀,層厚為1個細胞,肺泡壁輕度增厚,染色面積25%~50%;3分為炎癥細胞成環狀,層厚為2~4個細胞,肺泡壁顯著增厚 染色面積50%~75%;4分為炎癥細胞成環狀,層厚>4個細胞,肺泡壁顯著增厚,染色面積>75%。
1.3.5 RT-qPCR檢測肺組織miR-155、COX-2 mRNA的表達
使用TRIzol從各組織細胞中提取總RNA,按照試劑盒說明書將RNA反轉錄為cDNA,進行PCR擴增。反應體系(20 μL):cDNA(200 ng/μL)2 μL,SYBR? Premix Ex TaqTM(2×)10 μL,上下游引物各0.4 μL,ddH2O 7.2 μL。反應條件:94 ℃預變性10 min,95 ℃變性15 s,60 ℃退火20 s,75 ℃延伸20 s,進行40個循環。用U6或甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)作為對照,miR-155、COX-2 mRNA的相對表達量采用2–ΔΔCt方法計算。見表1。

1.3.6 Western blot檢測肺組織COX-2蛋白表達
按照試劑盒說明書的操作提取肺組織中的總蛋白,BCA法測定蛋白濃度后取等量蛋白質樣品上樣,十二烷基硫酸鈉–聚丙烯酰胺凝膠電泳,濕轉法轉膜,5%脫脂奶粉封閉,加入一抗(COX-2按1∶1000的比例稀釋;β-actin按1∶2000的比例稀釋),4 ℃下孵育過夜,HRP標記的羊抗兔IgG二抗(1∶5000)室溫孵育1 h,電化學發光顯色,以β-actin為內參,通過與內參的灰度比,得出目的條帶的相對表達水平。
1.4 統計學方法
采用SPSS 21.0和Image pro plus 6.0軟件進行統計分析。數據用均數±標準差(±s)表示。兩組間比較采用t檢驗,多組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),組間有差異進一步采用SNK-q檢驗;P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 各組小鼠的一般狀態
模型組和inhibitor-NC組小鼠出現抓耳搔鼻、打噴嚏、煩躁不安、喘息等典型的哮喘癥狀,而miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠的哮喘癥狀較HDM組明顯減少,Dio+miR-155 mimic組小鼠的哮喘癥狀較Dio組明顯增多,對照組小鼠表現正常。
2.2 各組小鼠肺組織病理學變化
對照組支氣管和肺泡結構清晰,未見明顯異常,且未見杯狀細胞增生;模型組和inhibitor-NC組小鼠肺組織支氣管和血管壁周圍可見大量炎癥細胞浸潤,杯狀細胞增生明顯(P<0.05);與模型組相比,miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠肺組織氣道炎癥明顯減輕,黏液分泌減少(P<0.05);與Dio組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠肺組織氣道炎癥增加,黏液分泌增加(P<0.05);與inhibitor-NC組相比,miR-155 inhibitor組小鼠肺組織氣道炎癥明顯減輕,黏液分泌減少(P<0.05);與Dio+mimic-NC組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠肺組織氣道炎癥增加,黏液分泌增加(P<0.05);見圖1、表2。

對照組(①)小鼠肺部支氣管和肺泡結構清晰;模型組(②)和inhibitor-NC組(③)小鼠肺組織支氣管和血管壁周圍可見大量炎癥細胞浸潤,杯狀細胞增生明顯;miR-155 inhibitor組(④)、Dio組(⑤)和Dio+mimic-NC組(⑥)小鼠肺組織氣道周圍炎癥細胞浸潤和黏液分泌減少;Dio+miR-155 mimic組(⑦)小鼠肺組織氣道炎癥增加,黏液分泌增加。


2.3 各組小鼠BALF中炎性因子水平
與對照組相比,模型組和inhibitor-NC組小鼠BALF中PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1和IL-4、IL-5、IL-13水平顯著升高(P<0.05);與模型組相比,miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠BALF中上述指標水平明顯降低(P<0.05);與Dio組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠BALF中上述指標水平明顯升高(P<0.05);與inhibitor-NC組相比,miR-155 inhibitor組小鼠BALF中上述指標水平明顯降低(P<0.05);與Dio+mimic-NC組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠BALF中上述指標水平明顯升高(P<0.05);見表3。


2.4 各組小鼠肺組織miR-155、COX-2 mRNA的表達
與對照組相比,模型組和inhibitor-NC組小鼠肺組織miR-155、COX-2 mRNA的表達顯著升高(P<0.05);與模型組相比,miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠miR-155、COX-2 mRNA的表達明顯降低(P<0.05);與Dio組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠COX-2 mRNA的表達明顯升高(P<0.05);與inhibitor-NC組相比,miR-155 inhibitor組小鼠肺組織miR-155、COX-2 mRNA的表達明顯降低(P<0.05);與Dio+mimic-NC組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠肺組織COX-2 mRNA的表達明顯升高(P<0.05);見表4。


2.5 各組小鼠肺組織COX-2蛋白表達
與對照組相比,模型組和inhibitor-NC組小鼠肺組織COX-2蛋白表達顯著升高(P<0.05);與模型組相比,miR-155 inhibitor組、Dio組和Dio+mimic-NC組小鼠COX-2蛋白表達明顯降低(P<0.05);與Dio組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠COX-2蛋白表達明顯升高(P<0.05);與inhibitor-NC組相比,miR-155 inhibitor組小鼠肺組織COX-2蛋白表達明顯降低(P<0.05);與Dio+mimic-NC組相比,Dio+miR-155 mimic組小鼠肺組織COX-2蛋白表達明顯升高(P<0.05);見圖2、表4。

3 討論
MiR-155是一種多效性microRNA,在調節炎癥反應中起關鍵作用。研究表明,哮喘患者的miR-155和COX-2、PGE2水平均升高;且在哮喘氣道平滑肌細胞中增加miR-155的表達可以提高COX-2蛋白的豐度,從而增加PGE2的分泌,使用COX-2選擇性抑制劑NS-398處理哮喘氣道平滑肌細胞可完全抑制PGE2的分泌[9];表明PGE2的分泌需要COX-2,抑制miR-155表達可以降低COX-2蛋白表達和PGE2分泌。COX-2通常在炎癥過程中被誘導,調節Th1、Th2和Th17細胞,與過敏原誘導的肺部炎癥的惡化、全身性炎癥和體內IgE產生有關[18-19]。PGE2在過敏性肺部炎癥期間在氣道中產生,是一種有效的平滑肌松弛劑,同時也是一種有效的促炎介質,與多種炎癥性疾病有關。有研究顯示,PGE2可通過EP2促進B細胞分泌IgE,促進體內抗原特異性IgE反應,有助于哮喘的發展[20]。在本研究中,在HDM誘導的哮喘小鼠中,miR-155和COX-2表達均升高,同時BALF中PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1水平和Th2型細胞因子IL-4、IL-5、IL-13水平均升高。CysLTs通過其受體CysLTR1可促使嗜酸性粒細胞聚集,促進氣道黏液分泌,引起氣道重塑,是哮喘發病過程中最重要的炎癥介質之一[2]。病理結果顯示肺組織有大量炎癥細胞浸潤和杯狀細胞增生;而下調miR-155表達后,COX-2和PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1、Th2細胞因子(IL-4、IL-5、IL-13)水平均降低,肺部炎癥減輕,這與以往的研究結果一致;提示,miR-155/COX-2/PGE2軸可能在調節哮喘氣道炎癥中起關鍵作用。
Dio是一類從藥用植物中分離出的甾體皂甙,已被證實具有抗哮喘作用,可抑制肺組織NF-κB活化和MAPK信號通路,進而抑制肺過敏性炎性因子生成,改善OVA誘發的哮喘模型中的氣道炎癥[12-13]。Zhang等[21]的研究顯示,Dio可通過調節miR-34a/Sirt1信號通路,降低COX-2和炎癥因子的表達,抑制炎癥、氧化–硝化應激和細胞凋亡,減輕順鉑引起的腎損傷;這表明Dio可通過調控miRNA,進而影響mRNA的表達。作為COX-2的上游調控因子,miR-155是否參與Dio對COX-2的調節及哮喘的改善作用還未可知。在本研究中,給予Dio干預后,發現哮喘小鼠肺組織中miR-155表達降低,同時COX-2、PGE2、TNF-α、CysLTs、CysLTR1水平均降低,肺部炎癥減輕,與miR-155 inhibitor治療效果一致;提示,Dio的抗哮喘作用可能與降低miR-155的表達有關。為了進一步驗證此結果,本研究在Dio干預的基礎上給予miR-155 mimic以上調miR-155表達,結果顯示,Dio對COX-2表達的抑制作用和抗哮喘作用被miR-155減弱。提示,Dio可能通過下調miR-155,降低COX-2的表達,進而抑制炎癥相關細胞因子的釋放,減輕哮喘小鼠氣道炎癥。
綜上所述,Dio的抗哮喘作用可能與抑制miR-155/COX-2/PGE2通路,進而減輕哮喘小鼠氣道炎癥有關。但本研究尚存在一定不足,首先,miR-155有多個靶基因,除了調節COX-2/PGE2信號通路外,是否有其他途徑參與Dio對哮喘氣道炎癥的改善作用仍有待進一步分析;其次,未對miR-155/COX-2/PGE2途徑下游相關免疫應答細胞因子(如Th1、Th2)水平進行檢測,后續會進行補充。此外,PGE2在哮喘發病機制中的作用存在一定爭議,一些研究表明PGE2在哮喘的發生、發展中起保護性作用[22];這與本研究結果看似矛盾,通過查閱資料發現,PGE2在哮喘中的作用(促進或抑制哮喘病理特征)可能與E-前列腺素(EP)受體亞型(EP1、2、3和4)有關,這些亞型在不同的駐留和浸潤氣道細胞上以不同水平表達[23]。而Dio對PGE2的抑制作用是通過何種受體發揮抗哮喘作用的還未可知。因此,在未來的研究中將對PGE2受體亞型進行分析,進一步明確Dio的抗哮喘機制。
利益沖突:本研究不涉及任何利益沖突。