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背景:多发性硬化(Multiple Sclerosis,MS)是一种以中枢神经系统(central nervous system,CNS)白质脱髓鞘为特征的自身免疫性疾病,其目前治疗多使用免疫抑制剂,此疗法的主要弊端在于广泛的抑制了机体的免疫功能。近年来发现中药苏木(Caesalpinia sappan L,CSL)作为一种新型的免疫调节剂,既能达到预防和治疗自身免疫性疾病的目的,又不引起广泛的免疫抑制作用,目前尚无苏木治疗MS的研究报道。实验性变态反应性脑脊髓炎(experimental allergic encephalomyelitis,EAE)是目前公认的人类多发性硬化理想的动物模型,为了探讨预防和治疗多发性硬化新途径或新药物,我们作了苏木醇提物对EAE防治作用的研究。
目的:通过观察苏木醇提物对EAE豚鼠发病情况、病理改变、T细胞亚群分布、细胞因子含量、Th1/Th2平衡的影响,探讨苏木醇提物对EAE发病有无保护作用及可能的免疫学作用机制,为治疗MS寻找新的药物。
方法:采用粗制碱性髓鞘蛋白(coarsemyelin basic protein,CMBP)加福氏完全佐剂(complete Freud’s adjuvant,CFA)皮下注射的方法建立EAE模型,EAE模型分为苏木高、中、低剂量治疗组和EAE对照组,各组10只;正常对照组10只,按EAE模型组的方法注射生理盐水及CFA。从造模前3天开始,苏木高剂量治疗组灌喂苏木醇提物2ml/只天;苏木中剂量治疗组灌喂苏木醇提物1ml以及1ml生理盐水/只天;苏木低剂量治疗组灌喂苏木醇提物0.5ml以及1.5ml生理盐水/只天;正常对照组及EAE对照组灌喂等体积的2ml生理盐水/只天,直到实验结束。EAE对照组、苏木低、中、高剂量治疗组连续3天症状评分无加重或四肢瘫痪、死亡时作为EAE发病高峰期,处死动物,未发病的动物观察2个月处死,正常对照组四周后处死动物。观察豚鼠发病的潜伏期、进展期和神经功能障碍评分;采用光镜观察EAE对照组及苏木高、中、低剂量治疗组豚鼠脑组织病理变化;采用流式细胞仪测定正常对照组、EAE对照组及苏木各剂量治疗组高峰期外周血T细胞亚群;采用酶联免疫吸附实验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)法测定正常对照组和EAE模型组高峰期外周血单个核细胞分泌的细胞因子IFN-γ、IL-4的水平和高峰期脑组织细胞因子IL-10含量;采用放射免疫法测定正常对照组和EAE组高峰期脑组织细胞因子IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α含量。
结果:1.豚鼠发病情况:正常对照组豚鼠无异常表现,EAE对照组及苏木高、中、低剂量治疗组豚鼠均出现不同程度神经功能障碍,发病豚鼠先后出现进食减少、体重下降、萎糜、后肢无力、自伤后肢、后肢完全不能活动等表现,严重者四肢瘫痪、抽搐,甚至死亡。苏木低、中、高剂量治疗组的潜伏期较EAE对照组延长(P<0.01或P<0.05),高剂量治疗组潜伏期较中、低剂量治疗组延长(P<0.01)。苏木高、中、低剂量治疗组进展期无明显差异,但与EAE对照组相比,进展期明显缩短(P<0.05)。苏木高、中剂量治疗组发病高峰期神经功能障碍评分较EAE对照组明显降低(P<0.01)。EAE对照组、苏木低、中、高剂量治疗组死亡率依次降低,高剂量治疗组死亡率为零。2.脑及脊髓病理变化:EAE对照组及苏木高、中、低剂量治疗组豚鼠的脑和脊髓都出现了EAE典型的病理改变:小血管周围炎性细胞浸润,呈袖套状的改变,血管周围白质明显的脱髓鞘改变等。苏木各治疗组脱髓鞘改变及炎性细胞浸润较EAE对照组减轻,高剂量治疗组病理改变最轻,中剂量治疗组较低剂量治疗组减轻但比高剂量治疗组明显。3.T细胞亚群分布:EAE对照组CD4+、CD8+分布比例较正常组降低(P<0.01),苏木高、中、低剂量治疗组CD4+、CD8+分布比例较EAE对照组高(P<0.01或P<0.05);EAE对照组CD4+/CDs+比值较正常对照组高(P<0.01),高、中、低剂量治疗组CD4+/CD8+比值较EAE对照组降低(P<0.01)。4.细胞因子含量:EAE对照组脑组织IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α含量较正常对照组高(P<0.05或P<0.01),苏木高、中、低剂量治疗组脑组织IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α含量较EAE对照组低(P<0.05或P<0.01),苏木高、中剂量治疗组脑组织IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α含量较苏木低剂量治疗组明显增高(P<0.05)。EAE对照组脑组织IL-10含量较正常对照组明显降低(P<0.05),苏木高、中、低剂量治疗组脑组织IL-10含量较EAE对照组明显增高(P<0.05),苏木高剂量治疗组脑组织IL-10含量较苏木低剂量治疗组增高(P<0.05)。5.INF-γ、IL-4及IFN-γ/IL-4比值:EAE对照组外周血单个核细胞分泌IL-4的能力较正常对照组明显降低(P<0.01),苏木高、中、低剂量治疗组外周血单个核细胞分泌IL-4的能力较EAE对照组明显增强(P<0.01)。EAE对照组外周血单个核细胞分泌INF-γ的能力较正常对照组明显增强(P<0.01),苏木高、中、低剂量治疗组外周血单个核细胞分泌INF-γ的能力较EAE对照组明显减弱(P<0.01),苏木中剂量治疗组外周血单个核细胞分泌IFN-γ的能力较苏木高剂量组增强(P<0.05),较苏木低剂量治疗组减弱,但差异不具统计学意义。EAE对照组外周血IFN-γ/IL-4比值较正常对照组显著升高(P<0.01),苏木高、中、低剂量治疗组外周血IFN-γ/IL-4比值较EAE对照组明显降低(P<0.01),苏木高剂量治疗组外周血IFN-γ/IL-4比值较中、低剂量治疗组低(P<0.05)。6.相关性分析:①发病高峰期外周血CD4+、CD8+分布比例与EAE对照组及苏木各治疗组发病的潜伏期呈明显正相关,与进展期和高峰期神经功能障碍评分呈明显负相关;发病高峰期外周血CD4+/CD8+比值与EAE对照组及苏木各治疗组发病的潜伏期呈明显负相关,与进展期呈明显正相关,与EAE对照组及苏木高、中剂量治疗组神经功能障碍评分呈明显正相关,与苏木低剂量治疗组神经功能障碍评分无明显相关性。②脑组织炎性细胞因子(IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α)含量及外周血单个核细胞分泌IFN-γ能力与EAE对照组及苏木各治疗组发病的潜伏期呈负相关,与进展期和高峰期神经功能障碍评分呈正相关。③外周血单个核细胞分泌IL-4能力及脑组织IL-10含量与EAE对照组及苏木各治疗组发病的潜伏期、进展期和高峰期神经功能障碍评分无明显相关性。④外周血IFN-γ/IL-4比值与EAE对照组及苏木各治疗组发病潜伏期呈负相关,与进展期和高峰期神经功能障碍评分呈正相关。
结论:1.通过神经功能障碍评定、脑和脊髓病理改变证实采用CMBP皮下注射可成功建立EAE豚鼠模型。2.EAE豚鼠存在免疫功能异常,外周血T细胞亚群分布比例异常,CD4+/CD8+比值倒置,脑组织炎性细胞因子(IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α)产生增加,抑制性细胞因子IL-10生成减少,外周血Th1/Th2失衡,Th分化向Th1漂移。其免疫功能异常与EAE豚鼠发病的潜伏期、进展期和高峰期神经功能障碍评分密切相关。3.苏木醇提物能延长EAE发病潜伏期、缩短EAE发病进展期、减轻EAE豚鼠神经功能障碍、降低高峰期死亡率,减轻EAE豚鼠病理损害,对EAE发病具有保护作用,其保护作用大小与剂量呈正相关。4.苏木醇提物可能通过调节T细胞亚群异常分布、矫正CD4+/CD8+比值倒置、抑制Th1细胞活性、提高Th2细胞分泌能力、逆转Th向Th1分化漂移、抑制炎性细胞因子(IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α)产生、促进抑制性细胞因子IL-10生成而发挥对EAE豚鼠的治疗作用。