大黄素对家兔实验性皮肤创伤的促愈合作用及其机制 |
发布时间:2010-11-06 信息来源:admin 发布人:admin 点击次数:4778 |
唐 甜,杨 静 (武汉大学医学院药理学系,湖北武汉 430071) 摘要:目的 探讨大黄素治疗皮肤创伤的可能性及其作用机制。方法 采用家兔皮肤切除伤创伤模型,同时滴加绿脓杆菌或金黄色葡萄球菌。大黄素(100~200μg·g-1)敷于创面,每天1次,连续7d或14d。观察创面面积、创面细菌数量和病理组织学改变。生化测定创面组织蛋白和羟脯氨酸(OHP)含量;免疫组化SP法检测转化生长因子(TGF-β1)含量;逆转录聚合酶链反应测定TGF-β1mRNA表达;Western印迹分析Smad2,3,4和7表达。结果 大黄素(100~200μg·g-1)随药物剂量面表面细菌数;创面组织蛋白和羟脯氨酸的含量也随着剂量的增加而增加。病理结果显示,大黄素200μg·g-1明显促进创面炎性渗出物吸收、肉芽组织形成和表皮增生。随大黄素浓度的增加,与基质对照组相比,TGF-β1基因和蛋白的表达逐渐增高,均有显著差异;对Smad4蛋白表达无影响,大黄素150和200μg·g-1使Smad7蛋白表达降低;大黄素200μg·g-1使Smad3和Smad2表达增加,其他剂量则无影响。与rhEGF组相比,大黄素100和(或)150μg·g-1组使Smad2和Smad3表达明显下降。结论 大黄素促进实验性皮肤创面的修复,其机制可能与TGFβ1和Smads信号转导通路有关。 关键词:大黄素;创伤愈合;转化生长因子β;蛋白,Sma 外科创伤、烧伤,以及疖、疔、疮疽、褥疮等疾病是临床常见病。创面感染是皮肤创伤愈合延迟的主要原因之一,有效控制创面感染和促进创面愈合是皮肤创伤治疗的重要环节。祖国医学认为大黄外用“清血热、破瘀血、消肿痛和祛瘀生新”,是治疗皮肤创伤的传统药物。大黄素(emodin),1,3,8三羟基6甲基蒽醌,是中药大黄的主要有效单体,具有抑菌、抗炎、抑制血小板聚集和改善微循环等[1]药理作用。但大黄素对皮肤创伤的影响国内外尚未见报道。本实验采用家兔皮肤切除伤模型,研究大黄素对实验性皮肤创伤的促愈合作用及可能机制。 1 材料与方法 1.1 动物与菌株 新西兰白兔,体重2.2 ~2.5kg,♂♀各半,由武汉大学实验动物中心提供。许可证号SCXR(鄂)20030004。致病性金黄色葡萄球菌与绿脓杆菌由武汉大学中南医院临床分离并保种。 1.2 试剂与仪器 大黄素,纯度≥98%,批号030401,由辽宁生物医药科技有限公司提供。100,150和200μg·g-1的大黄素软膏由本室配制。软膏基质,成分为凡士林,由马应龙药业集团股份有限公司提供。创灼膏,成分为炉甘石、白及、石膏、冰片、甘石膏(由苍术、木瓜、防己、黄柏、延胡索、郁金、虎杖、地榆、炉甘石制成)粉,由北京九发药业有限公司提供,批准文号国药准字Z11020287。重组人表皮生长因子(recombinanthumanepidermalgrowthfactor,rhEGF)衍生物,2×106U·L-1,由深圳华生元基因有限公司提供,批准文号国药准字S20010038。即用型鼠抗兔转化生长因子β1(transforminggrowthfactorβ1,TGFβ1)单克隆抗体、SP通用型免疫组织化学试剂盒、3,3二氨基联苯胺(DAB)显色试剂盒及多聚赖氨酸购于北京中山生物技术有限公司。Trizol试剂盒购自上海华舜生物工程有限公司;逆转录试剂盒为MBI产品;PCR相关试剂为大连宝生物工程的TaKaRa产品;Smad蛋白抗体购自SantaCruzBiotechnology(USA);ECL反应试剂盒购于Amersham公司;其他试剂均为国产分析纯。 1.3 家兔皮肤创伤模型[2] ①单纯创伤模型:家兔背部创伤后,创面不滴加细菌的动物模型;②细菌感染模型:家兔背部创伤后,创面滴加金葡球菌或绿脓杆菌的创面感染细菌动物模型。 模型①:取健康家兔,背部用10%硫化钠脱毛,以硫喷妥钠30mg·kg-1耳缘静脉注射麻醉,以碘酒消毒皮肤后用面积2.45cm2钢质打孔器在家兔背部脊柱两侧各2cm处,自上而下切割6个圆形创面,孔间距离2.5cm,深至皮下,止血后备用;模型②:切割致伤后即刻在创面滴加金葡球菌或绿脓杆菌0.1mL,滴加1次,浓度分别为1×1011L-1和5×1010L-1。24h后动物伤口出现红、肿及脓性分泌物,从创面组织分离出金黄色葡萄球菌或绿脓杆菌,表明感染创面制备成功。 1.4 实验分组与处理 将18只家兔随机分成3大组:单纯创伤组,创伤后不滴加细菌;金葡球菌组,创伤后滴加金葡球菌;绿脓杆菌组,创伤后滴加绿脓杆菌。每大组均分为6小组,每小组1只家兔,每只家兔6个创面。空白对照组,不涂药;软膏基质组,涂软膏基质1.0g;细菌感染组阳性对照均涂创灼膏1.0g,单纯创伤阳性对照喷涂rhEGF0.1mL(200U);大黄素组,涂100,150和200μg·g-1大黄素软膏各1.0g。创伤加滴加细菌处理的当天为d0,次日(d1)给药,每天换药1次。细菌感染组连续给药14d,单纯创伤组连续给药7d。切口创面首先以无菌凡士林油纱布覆盖,再覆盖消毒纱布,胶布固定。每只家兔6个圆形切割创面分别为空白对照组、软膏基质组、阳性药对照组及大黄素软膏3个剂量组。 1.5 创面愈合的测定 采用透明膜描记法计算创面愈合百分率[3]。创面愈合百分率=〔(同组d0创面面积-同组dn时创面面积)/同组d0创面面积〕×100%(n为用药后测量时间)。细菌感染组于d3,d6,d9,d12和d14;单纯创伤组于d3,d5和d7比较用药后伤口愈合率的变化。 1.6 痂下组织细菌数测定[4] 于d1,d6和d9分别取细菌感染组痂下组织,进行菌落数测定。每克组织的细菌数(cfu·g-1)=(菌落数×稀释倍数×1/0.01)/组织重量(g)。 1.7 创面肉芽组织蛋白与羟脯氨酸含量测定 取伤后d7单纯创伤组创面肉芽组织。氯胺T氧化法测定羟脯氨酸含量[5],Lowry等[6]法测定肉芽组织蛋白含量。 1.8 病理组织学观察 于伤后d15处死细菌感染组,取背部切口创面组织,10%甲醛固定,常规石蜡包埋切片,HE染色,光镜下观察创面组织病理学变化。 1.9 RTPCR半定量分析TGFβ1mRNA的表达 1.9.1 引物设计与合成 TGFβ1和β肌动蛋白(βactin)引物设计参照文献[7],由上海生物工程公司合成。TGFβ1 引物:P1为5′CAAGCAGAGTACACACAGCA3′;P2为5′GATGCTGGGCCCTCTCCAGC3′,长度442bp;β肌动蛋白:P1为5′AGGAAGGAGGGCTGGAACA3′,P2 为5′CCC ATC TAC GAG GGCTACGC3′,长度262bp。 1.9.2 RTPCR分析TGFβ1mRNA表达 采用Trizol试剂盒提取单纯创伤组创面组织总RNA(具体参照Trizol说明书),逆转录合成cDNA(参照RevertAidTM FirstStrandcDNASynthesisKit说明书),PCR反应体系为50μL,扩增条件:94℃预变性5min,72℃时加入Taq酶(2U),然后94℃,30s,61℃,1min,72℃,45s,35次循环后,72℃延伸10min,终止反应。RTPCR产物经1.8%琼脂糖凝胶电泳分离并与DNA相对分子质量标准(100bpDNAladder,Gibco)比较鉴定。用UVP公司透射扫描仪进行电泳条带密度定量测定。以βactin扩增产物为内对照,计算TGF-β1 mRNA表达的相对水平。 1.10 免疫组化SP法测定创面组织TGF-β1 含量[8] 取单纯创伤组伤后d7创面组织,免疫组化SP法测定创面组织TGF-β1含量。采用HPIAS1000高清晰度彩色病理图文报告管理系统分析TGF-β1表达量。每只动物的每种处理皮肤切3张切片,每张切片随机选取5个高倍镜视野(×400),测定每个视野下阳性反应的平均吸光度、阳性反应面积和所有细胞总面积,计算阳性面积率。每只动物的每种处理皮肤切3张切片的共15个视野的平均吸光度、阳性面积率的平均值作为该动物处理的测量值。 1.11 Western印迹分析Smad2,3,4及7蛋白表达水平[9] 将伤后d7的单纯创伤组创面组织样品调整到各上样量蛋白至50μg。8%十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)分离蛋白质。Western印迹法测定创面组织Smad2,3,4和7蛋白水平。 1.12 统计学处理 所有数据均用SPSS11.0统计学软件进行处理。结果采用珋x±s表示,比较采用方差分析,组间差异采用两两比较的Dunnettt检验。 2 结果 2.1 大黄素对皮肤创面修复的影响 单纯创伤模型组的单纯创伤和基质对照组在观察期间(d3~7),伤口随时间增加愈合率在提高,两组没有差别,说明所造模型有一定的自然愈合能力,基质没有治疗作用。大黄素组和rhEGF阳性对照组,与基质对照组相比,对伤口的治疗作用随时间的增加而增加。d3时,3个剂量大黄素组和rhEGF阳性对照组,与基质对照组相比,对伤口的愈合无促进作用。d5时,大黄素200μg·g-1组与基质对照组比,对伤口的愈合有明显的促进作用。d7时,3个剂量大黄素组的创面愈合百分率明显增加,与基质对照组相比有显著性差异。rhEGF阳性对照组创面愈合百分率变化和大黄素(200μg· g-1)组相似(表1)。 金黄色葡萄球菌感染模型组,大黄素各组随着时间与剂量的增加创面愈合百分率有增加的趋势。除大黄素100μg·g-1(d6)外,基质对照组相比,均有显著性差异。在d9~14,大黄素剂量200μg·g-1的创面愈合百分率明显高与创灼膏阳性对照组。创灼膏阳性对照组伤口的变化和大黄素(200μg·g-1)组变化相似(表2)。绿脓杆菌感染模型组,大黄素治疗组的伤口愈合情况与金黄色葡萄球菌感染模型组相似(表3)。 2.2 大黄素对单纯创伤皮肤组织病理的影响 光镜下可见空白对照组(图1A)的皮肤创面可见含大量炎症细胞的坏死组织,其下组织中也有大量炎症细胞,并可见血管充血;基质对照组(图1B)的创面也可见大量炎症细胞的坏死组织,其下组织略水肿并有较多炎症细胞;rhEGF组(图1C)可见含坏死组织的痂皮脱落,表皮开始向创面生长,其下组织中有一些新生血管;大黄素组(200μg·g-1)(图1D)皮肤痂皮脱落,创面已由表皮覆盖,其下组织中仅有少量炎症细胞。 2.3 大黄素对感染创面痂下组织细菌数的影响 细菌感染组中,空白对照组d6的痂下组织细菌数较d1略有升高,而d9痂下组织细菌数较d1降低,表明随着损伤的恢复,痂下组织细菌会被逐渐清除。在实验观察期间(d6~9),随着大黄素剂量的增加和时间的延长不断减少痂下组织细菌数。创灼膏阳性对照组的作用与大黄素(150和200μg·g-1)组变化接近(表4和5)。 2.4 大黄素对单纯创伤组皮肤肉芽组织羟脯氨酸及蛋白含量的影响 表6结果可以说明基质对创面肉芽组织羟脯氨酸和蛋白含量没有影响。大黄素随剂量增加而增加单纯创面肉芽组织羟脯氨酸和蛋白含量,与基质对照组相比有明显差别。rhEGF阳性对照组对羟脯氨酸含量的影响与大黄素200μg·g-1相近;对蛋白含量的作用 好于大黄素100μg·g-1,但不及大黄素200μg·g-1组(表6)。 2.5 大黄素对单纯创伤组皮肤创面TGFβ1mRNA表达的影响 大黄素治疗7d后,随药物浓度的增加,TGF-β1mRNA的表达逐渐增高,与基质对照组相比均有显著差异,但只有大黄素200μg·g-1组与rhEGF阳性对照组TGFβ1mRNA表达变化相似(表7,图2)。 2.6 大黄素对单纯创伤组皮肤创面TGFβ1 含量 的影响TGF-β1表达的阳性信号分布于胞浆内呈棕黄色。大黄素组100,150μg·g-1创面组织成纤维细胞和巨噬细胞TGFβ1染色弱阳性,胞浆内可见少量棕黄色颗粒,大黄素组200μg·g-1和rhEGF阳性对照组TGFβ1染色强阳性,胞浆内可见密集分布的棕黄色颗粒(图3)。半定量分析结果表明,与基质对照组比,大黄素组和rhEGF组TGFβ1含量均明显增加(表8)。 2.7 大黄素对单纯创伤模型组创面Smad蛋白表达的影响 Western印迹(图4)检测显示,大黄素对Smad4蛋白表达无影响。与基质对照组比,大黄素150和200μg·g-1使Smad7蛋白表达降低;大黄素200 μg·g-1使Smad3和Smad2表达增加,其他剂量则无影响。与基质对照组比,rhEGF阳性对照组,对Smad4,Smad7表达无影响;使Smad2,3蛋白表 达增加,且与大黄素200μg·g-1组的作用相当。与rhEGF组相比,大黄素100和(或)150μg·g-1组使Smad2,Smad3表达明显下降(表9) 3 讨论 外科创伤、烧伤,以及疖、疔、疮疽、褥疮等疾病是临床上常见的皮肤病。目前,促进创伤修复与组织再生的药物已成为世界性的热门研究课题[10]。 芦荟大黄素已被证明具有促进创伤修复的作用并已应用于临床[11]。本实验结果显示,大黄素剂量依赖性促进家兔全层皮肤切除伤创面的愈合百分率,降低感染创面细菌数,明显促进创面炎性渗出物吸收、肉芽组织形成和表皮增生,表明大黄素具有促进创面愈合的作用。这也许是祖国医学认为大黄外用能“清血热、破瘀血、消肿痛和祛瘀生新”的物质基础。创面中胶原和蛋白含量是创面愈合的指标,皮肤缺损主要通过肉芽组织的生长来修复,需要细胞的增殖与蛋白质的合成。肉芽组织生长愈快,蛋白和胶原的含量也就愈高,而羟脯氨酸含量能特异反映组织胶原蛋白含量,因此检测蛋白质、羟脯氨酸的含量可以反映创伤修复中肉芽组织的生长和创面愈合的状况。本文结果大黄素给药组创面蛋白和羟脯氨酸含量明显高于基质对照组,表明大黄素可明显促进创面组织胶原蛋白的合成、加速细胞外基质的 重建。TGF-β1是一种多功能的细胞因子,趋化成纤维细胞和炎症细胞向伤口聚集,诱导肉芽组织生长和表皮形成,在促进创伤修复中起重要作用[12]。TGF-β1信号进入细胞浆后使Smad3和Smad2磷酸化,与Smad4形成多聚物,随后,Smad s复合物易位至细胞核,在核内激活TGFβ1 反应性基因的转录。Smad2,3为受体调节Smad;Smad7抑制受体调节Smad的信号传导;Smad4是受体调节Smad传导信号的伴侣。Smads蛋白介导细胞内TGFβ1 信号传递,与TGF-β1 在组织修复中的作用密切相关[13]。本实验结果显示,大黄素剂量依赖性增加 TGF-β1mRNA表达和TGFβ1 含量,同时使Smad2和3蛋白表达增加,Smad7蛋白表达降低,对Smad4蛋白水平无明显影响,提示大黄素可能通过增强创面合成与释放TGFβ1能力,调节TGFβ1信号传导通路中Smads蛋白水平,调控TGF-β1作用靶基因的特异性表达,上调创伤愈合过程中细胞因子水平,从而提高创面愈合速度和质量。 4 参考文献: [1] ZhangXP,LiZF.Generalsituationinpharmacologicalstudiesonemodin[J].ChinPharmacolBull(中国药理学通报),2003,19(8):851-854. 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