人參皂苷Rb1通過AMPK/SIRT1/PGC-1α軸調節線粒體裂變融合緩解哮喘氣道炎癥

韓 雪,白巧云,申 林,卜佳亮,吳 枧,李卓俊,延光海,宋藝蘭,樸紅梅

(1. 吉林省過敏性常見疾病免疫與靶向研究重點實驗室,2. 延邊大學附屬醫院呼吸內科,3. 延邊大學醫學院解剖學教研室,4. 延邊大學醫學院,吉林 延吉 133000)

哮喘(bronchial asthma)以氣道炎癥和高反應性為主要特征,嚴重危害人類健康[1]。AMP-activated protein kinase(AMPK)作為氧化還原蛋白,能有效調節細胞內氧化應激,可通過激活高度保守的NAD+依賴性去乙酰化酶Sirtuin 1(SIRT1)/NF-κB通路抑制哮喘[2]。 PPARγ coactivator-1α(PGC-1α)在線粒體生物合成和功能調節中得到廣泛應用[3]。人參皂苷Rb1是人參根莖的重要提取物,具有抗炎,抗凋亡,能夠抑制哮喘氣道高反應性等作用[4]。本研究探討了Rb1可能通過激活AMPK/SIRT1/PGC-1α信號軸改善小鼠支氣管上皮細胞在CRE誘導下發生的氧化應激線粒體動力學障礙,最終有效緩解哮喘氣道炎癥的發生和發展。

1 材料方法

1.1 小鼠哮喘模型的建立及分組動物隨機分成5組(n=9),對照組(Control)、CRE組、人參皂苷Rb1低劑量(Rb1-L)和高劑量組(Rb1-H)、地塞米松組(Dex)。CRE組小鼠第1～5 d使用濃度為1 g·L-1的CRE溶液經鼻內(in)給藥致敏。對照組則給予50 μL生理鹽水。第11-15天,每天用同濃度的CRE(i.n.)在淺麻醉下對小鼠進行連續激發。Rb1處理組小鼠灌胃Rb1(10和20 mg·kg-1),連續5 d,1次/d。對照組用50 μL生理鹽水灌胃。所有動物實驗過程均已被批準,批準文號(SYXK(JI)2020-0009)。

1.2 病理學染色分析與ROS檢測用HE和Masson染色肺石蠟切片,使用DCFH-DA(熒光探針孵育37 ℃,10 min,檢測細胞總ROS。用Dihydroethidium(DHE)溶液對冰凍肺切片染色檢測組織ROS。

1.3 Western blot提取蛋白后,測定Drp1、p-Drp1(Ser616)、MFN1、SIRT1、PGC-1α、AMPK和P-AMPK蛋白表達情況。

2 結果

2.1 Rb1對CRE誘導的哮喘小鼠氣道炎癥的影響與CRE模型組相比,Rb1可依照劑量依賴性降低BALF中嗜酸性粒細胞占比(P<0.01),并且明顯減輕氣道周圍炎癥細胞浸潤和膠原沉積。Rb1可明顯降低TH2細胞因子IL-4、IL-5和IL-13水平(P<0.01),升高IFN-γ表達(P<0.05),差異具有統計學意義。Rb1還可減少血清中總IgE和CRE-特異性IgE的水平及縱膈淋巴結中的CD4+IL-4+細胞比例,增加CD4+IFN-γ+細胞比例(均P<0.01),差異具有統計學意義。

2.2 Rb1對肺組織氧化應激的作用DHE染色肺組織發現,與CRE組比較,Rb1可隨劑量依賴性抑制ROS和丙二醛(MDA)的產生,并同時上調肺組織內過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的含量(均P<0.01),差異具有統計學意義。

2.3 Rb1對AMPK/SIRT1/PGC-1α信號通路的影響CRE可明顯抑制P-AMPK/SIRT1/PGC-1α蛋白表達,而對總 的AMPK表達無明顯影響。Rb1治療后P-AMPK/SIRT1/PGC-1α蛋白水平明顯升高,且呈劑量依賴(均P<0.01),差異具有統計學意義。

2.4 Rb1對線粒體裂變融合的影響CRE組DRP1和P-DRP1(ser616)蛋白的表達均明顯上調,MFN1相反,提示CRE誘導了哮喘小鼠肺組織內線粒體裂變/融合失衡。然而,這一現象均被Rb1所逆轉(均P<0.01)。

3 討論

Rb1提高心肌中的線粒體密度的同時可激活SIRT1途徑,促進線粒體內ATP生成,從而保護心肌細胞[5]。Chen等[6]報道,Rb1可明顯抑制Th2細胞、增加Th1細胞數量,糾正哮喘中Th1/Th2的失衡。本研究結果也證實了以上觀點。綜上,本研究闡明了Rb1對CRE誘導哮喘小鼠氣道炎癥的抑制作用及作用機制。這種機制可能是通過激活AMPK/SIRT1/PGC-1α信號通路來實現的。由此推測,Rb1有望成為治療過敏性哮喘的有效化合物。