淫羊藿苷通过上调 TRIB1 抑制核转录因子 -κB 缓解类风湿关节炎成纤维样滑膜细胞炎症

2023-07-13 05:19吴志明李慧周易芬曹正柳张鹏万欣郭健
风湿病与关节炎 2023年6期
关键词:类风湿关节炎

吴志明 李慧 周易芬 曹正柳 张鹏 万欣 郭健

【摘 要】目的:探討淫羊藿苷(ICA)是否通过上调TRIB1表达抑制核转录因子-κB(NF-κB)缓解类风湿关节炎成纤维样滑膜细胞(RA-FLS)炎症。方法:收集南昌大学第一附属医院接受膝关节置换手术的活动期类风湿关节炎(RA)患者的滑膜组织,分离培养RA-FLS后,用肿瘤坏死因子-α(TNF-α,10 ng·mL-1)处理RA-FLS建立炎症细胞模型。首先,为明确ICA抑制RA-FLS增殖和炎症,促进细胞凋亡,分为空白对照组、TNF-α组、TNF-α + ICA组;然后,为明确TRIB1过表达可抑制RA-FLS的增殖和炎症,促进细胞凋亡,空白vector或oe-TRIB1转染TNF-α处理的RA-FLS,分为空白对照组、TNF-α组、TNF-α + vector组、TNF-α + TRIB1组;接着,为明确ICA以依赖于TRIB1的方式抑制NF-κB,siTRIB1转染TNF-α处理的RA-FLS细胞,分为空白对照组、TNF-α组、TNF-α + ICA组、TNF-α + ICA + siTRIB1组。分别采用qRT-PCR、Western blot检测基因和蛋白水平;ELISA检测炎性细胞因子;CCK-8、流式细胞术检测细胞增殖和凋亡。结果:ICA处理和TRIB1过表达均抑制TNF-α诱导的RA-FLS的增殖和炎症反应,且促进其凋亡。TNF-α处理后RA-FLS中p-p65和p-IκB水平显著上调,但ICA显著降低p-p65和p-IκB水平;且与siTRIB1联合治疗时,ICA的抑制作用消失。结论:ICA通过上调TRIB1抑制NF-κB缓解RA,提示ICA可能是一种有前景的治疗RA药物。

【关键词】 类风湿关节炎;淫羊藿苷;TRIB1;核转录因子-κB;成纤维样滑膜细胞

Icariin Alleviating Fibroblastic Synovial Cell Inflammation in Rheumatoid Arthritis by Upregulating TRIB1 to Inhibit NF-κB

WU Zhi-ming,LI Hui,ZHOU Yi-fen,CAO Zheng-liu,ZHANG Peng,WAN Xin,GUO Jian

【ABSTRACT】Objective:To investigate whether icariin(ICA)relieves inflammation of rheumatoid arthritis fibroblastic synovial(RA-FLS)cells by upregulating TRIB1 to inhibit nuclear transcription factors-κB(NF-κB).Methods:The synovial tissue of patients with RA who underwent knee Joint replacement surgery in the First Affiliated Hospital of Nanchang University was collected,and RA-FLS cells were isolated and cultured.TNF-α(10 ng·mL-1)was used to deal with RA-FLS cells to establish inflammatory cell models.Firstly,to clarify that ICA inhibits the proliferation and inflammation of RA-FLS cells and promote cell apoptosis,the blank control group,the TNF-α processing group,and the TNF-α + ICA group were established.Then,to clarify that overexpression of TRIB1 can inhibit the proliferation and inflammation of RA-FLS,and promote cell apoptosis,and blank vector or oe-TRIB1 was transfected into TNF-α processed RA-FLS cells,the Control group,the TNF-α processing group,the TNF-α + Vector group,TNF-α + TRIB1 group were established.Next,to clarify that ICA inhibits NF-κB dependent on TRIB1,and siTRIB1 transfecting TNF-α processed RA-FLS cells,the blank control group the TNF-α processing group,the TNF-α + ICA group,the TNF-α + ICA + siTRIB1 group were established.Gene and protein levels were detected using qRT-PCR and Western blot,respectively;ELISA was used to detect inflammatory cytokines;and CCK-8 and flow cytometry were used to detect cell proliferation and apoptosis.Results:Both ICA treatment and TRIB1 overexpression inhibited TNF-α induced proliferation and inflammatory response of RA-FLS cells,and promoted their apoptosis.The levels of p-p65 and p-IκB in the TNF-α processed RA-FLS cells significantly upregulated,but ICA significantly reduced the levels of p-p65 and p-IκB.When combined with sitRIB1 in the treatment,the inhibitory effect of ICA disappears.Conclusion:ICA inhibits NF by upregulating TRIB1-κB to alleviate RA,suggesting that ICA may be a promising therapeutic drug for RA.

【Keywords】 rheumatoid arthritis;icariin;TRIB1;nuclear transcription factor-κB;fibroblastic synovial cells

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种免疫性疾病,表现为对称性关节炎,常伴有软骨破坏、骨侵蚀[1],是患者残疾和生活质量下降的常见原因[2-3]。RA发病涉及各类免疫细胞和成纤维样滑膜细胞(FLS)功能异常[4]。目前,免疫抑制剂(如甲氨蝶呤、来氟米特)和生物制剂等治疗有一定的疗效[5-6],但患者面临着巨大的经济和身体负担。

淫羊藿苷(ICA)是中草药淫羊藿的重要单体,具有骨愈合及骨保护作用[7]。PU等[8]发现,ICA通过抑制FLS增殖保护骨损害缓解RA;WEI等[9]发现,ICA可抑制RA小鼠的骨降解。说明ICA可用于治疗RA,但机制不明。

哺乳动物TRIB家族蛋白主要包括TRIB1、TRIB2和TRIB3,在多种生物学和病理过程中发挥关键作用,如糖尿病和关节炎[10]。TRIB1作为天然免疫的重要媒介,被证实在调控RA中发挥关键作用。OKUMA等[11]发现,TRIB1沉默导致肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和CCAAT/增强结合蛋白(C/EBP)β表达增加,促进软骨降解。DUGAST等[12]发现,TRIB1过表达可提高FoxP3的表达控制RA。由此可见,TRIB1对RA具有巨大的调控作用,但TRIB1是否参与ICA对RA的调控尚不清楚。

研究证实,核转录因子-κB(NF-κB)通路可作为ICA的下游功能通路[13],表明ICA、TRIB1和NF-κB之间可能存在联系。本研究采用TNF-α诱导的RA-FLS探讨ICA是否通过上调TRIB1抑制NF-κB改善RA。

1 实验材料

1.1 药品与试剂 ICA单体药材(南京金斯瑞生物与科技公司,批号20190801);抗TRIB1抗体、抗p-p65抗体、抗p65抗体、抗p-IκB抗体、抗IκB抗体、抗Bax抗体、抗Bcl-2抗体、抗IL-6抗体、抗IL-8抗体、抗IL-1β抗体、抗β-actin抗体、抗Histone 3抗体(英国Abcam公司,1∶1000,批号分别为ab137717,ab76302,ab32536,ab133462,ab32518,ab32503,ab32124,ab214429,ab235584,ab216995,ab8227,ab267372);二抗(英国Abcam公司,1∶10 000,批号ab7090);人IL-1β、IL-6和IL-8 ELISA试剂(Sigma-Aldrich,批号分别为RAB0273,RAB0306,RAB0319);oe-TRIB1过表达质粒及其阴性对照载体(中国上海GenePharma公司);Lipofectamine?3000(美国Invitrogen公司,批号L3000008);CCK-8试剂[生工生物工程(上海)股份有限公司,批号E606335];Annexin V-FITC和PI染色试剂(上海碧云天生物技术有限公司,批号C1062L);TRIzol (Thermo Fisher Scientific公司,批号15596018);逆转录酶试剂盒(日本东京Toyobo公司,批号FSQ-101);Ultra SYBR混合试剂盒(Thermo Fisher Scientific公司,批号1176202K)。

1.2 临床标本 滑膜组织取自接受膝关节置换手术的活动期RA患者,符合美国风湿病学会(ACR)修定的RA诊断标准[14]。本研究通过南昌大学第一附属医院伦理委员会审查,所有参与者均签署知情同意书,伦理编号(2021)医研伦审第(9-006)号。

1.3 主要仪器 微孔板分光光度计(型号NanoDrop 2000c,美国Thermo Fisher Scientific公司);倒置显微镜(型号IX73,日本奥林巴斯公司);凝胶成像系统(型号Gel Doc EZ,美国Bio-Rad);转膜仪(型号170-3940,英国 Biorad 公司)。

2 方 法

2.1 RA-FLS分离、培养及处理 将收集的RA滑膜组织切成小块,与胶原酶Ⅰ在37 ℃下孵育3 h,分离RA-FLS。细胞培养于含体积分数为10%的胎牛血清和体积分数为1%的青霉素/链霉素溶液DMEM培养基,培养条件为体积分数为5%的CO2、37 ℃。培养结束后用0.25%的胰蛋白酶消化细胞,直到融合度达到95%,收集细胞,重新悬浮,种植增殖。选取第3~6代RA-FLS进行后续实验。建立炎症细胞模型,用TNF-α(10 ng·mL-1)预处理RA-FLS 24 h,然后用不同摩尔浓度(10,20,40,80 μmmol·L-1)的ICA再处理炎症细胞24 h。

2.2 ICA单体药液的配制 参照ICA配制说明书调配母液即储存液。按说明书中ICA单体/DMSO溶剂:10 mg/14.778 5 mL比例進行调配。首先,取50 mL离心管,在管内放入称取的10 mg ICA单体粉末,然后加入14.778 5 mL的DMSO溶剂,充分溶解混匀,即配成10 mmol·L-1的母液,常温保存。使用时根据所需浓度按照一定比例进行稀释,即得到所需浓度的药液。

2.3 实验分组 首先,为明确ICA抑制RA-FLS细胞增殖和炎症,促进细胞凋亡,分为空白对照组、TNF-α组、TNF-α + ICA组;然后,为明确TRIB1过表达可抑制RA-FLS的增殖和炎症,促进细胞凋亡,空白vector或oe-TRIB1转染TNF-α处理的RA-FLS细胞,分为空白对照组、TNF-α组、TNF-α + vector组、TNF-α + TRIB1组;接着,为明确ICA以依赖于TRIB1的方式抑制NF-κB,siTRIB1转染TNF-α处理的RA-FLS细胞,分为空白对照组、TNF-α组、TNF-α + ICA组、TNF-α + ICA + siTRIB1组。

2.4 实验检测指标及方法

2.4.1 细胞转染 siTRIB1、oe-TRIB1以及它们的阴性对照(空白vector)从GenePharma获得。体外转染时,使用Lipofectamine? 3000将载体和质粒转染细胞。验证TRIB1过表达可抑制RA-FLS的增殖和炎症时,TNF-α + vector组中TNF-α处理的RA-FLS用空白vector进行转染;TNF-α + TRIB1组中TNF-α处理的RA-FLS用oe-TRIB1进行转染。验证ICA以依赖于TRIB1的方式抑制NF-κB通路激活时,TNF-α + ICA + siTRIB1组中TNF-α + ICA处理的RA-FLS用siTRIB1转染。

2.4.2 CCK8检测细胞活性实验 将不同处理的细胞(2×104)接种于96孔板中培养。然后,细胞与10 μL的CCK-8溶液孵育2 h。使用微孔板分光光度计在450 nm处检测吸光度。

2.4.3 细胞凋亡实验 处理后,收集细胞,PBS洗涤,用500 μL 1X Annexin-binding buffer重悬。然后用Annexin V-FITC和PI染色孵育细胞10 min。

立即用流式细胞仪分析样品。

2.4.4 免疫印迹实验(Western blot) 用RIPA分离蛋白,用BCA试剂盒测定蛋白浓度。经12% SDS-PAGE分离后,蛋白转移到PVDF膜上。然后膜与TRIB1、p-p65、p65、p-IκB、Bax、Bcl-2、IL-6、IL-8、IL-1β、β-actin抗体和组蛋白3孵育过夜。PBS-T洗涤后,膜与相应的二抗孵育60 min。用GEL成像系统对膜进行可视化和成像。蛋白定量用Image J软件进行分析。

2.4.5 酶联免疫吸附实验(ELISA) 采用人IL-1β、IL-6和IL-8 ELISA试剂盒,按照相应的说明程序检测IL-1β、IL-6和IL-8水平。最后的数据在microboard reader中测量。

2.4.6 qRT-PCR实验 使用TRIzol提取总RNA,逆转录酶试剂盒合成cDNA。然后,使用Ultra SYBR mix试剂盒对cDNA进行qRT-PCR检测。mRNA的相对表达量用GAPDH归一化,2?ΔΔCT法计算。引物序列见表1。

2.5 统计学方法 采用SPSS 19.0软件进行统计分析。计量资料以表示;方差分析前采用Shapiro-Wilk检验对数据进行正态性评估,方差齐性分析采用Bartlett检验;两两比较采用Student's t检验,多组比较采用单因素方差分析。以P < 0.05为差异有统计学意义。

3 结 果

3.1 RA-FLS的培養鉴定及活性检测 采用胶原酶消化培养法分离人RA-FLS,6 h左右贴壁细胞比率达60%,20 d左右细胞融合度可达70%,约4周融合度达95%,细胞形态见RA-FLS贴壁聚集生长,呈长梭形或纺锤形,类神经元细胞,胞核位于细胞中央,见图1。Vimentin是在RA-FLS中特异表达的微丝蛋白[15],采用细胞免疫荧光实验显示细胞表达绿色Vimentin微丝蛋白,证明本研究分离培养的细胞为RA-FLS,且Vimentin细胞阳性率 > 95%,获得均一性良好的RA-FLS,见图1(2)。

3.2 ICA对RA-FLS增殖和炎症作用及对细胞凋亡的促进作用 TNF-α能显著促进RA-FLS增殖,ICA预处理能显著抑制TNF-α诱导的RA-FLS增殖,且呈浓度依赖性,见表2。凋亡检测表明,TNF-α刺激后RA-FLS凋亡显著减少,而ICA处理后细胞凋亡明显增加。ELISA表明,TNF-α处理导致RA-FLS中促炎细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8显著增加,但ICA处理显著降低上述炎性细胞因子,见表3。ICA治疗后,TNF-α处理引起的Bcl-2、IL-1β、IL-6和IL-8蛋白水平升高受到抑制,Bax蛋白水平反而升高,见表4。

3.3 TRIB1过表达对RA-FLS细胞增殖和炎症的抑制作用及对RA-FLS凋亡的诱导作用 TRIB1对RA的疾病活动及进展具有较大的调控作用。为了进一步明确TRIB1在RA中的作用,将空白vector或oe-TRIB1转染到RA-FLS中。在oe-TRIB1转染的TNF-α处理的RA-FLS中TRIB1水平显著升高,p-p65和p-IκB水平显著抑制,见表5;过表达的TRIB1显著抑制RA-FLS细胞增殖和促炎细胞因子的释放,并且促进其凋亡,见表6。此外,TRIB1过表达后,TNF-α对Bcl-2、IL-1β、IL-6、IL-8蛋白水平的促进作用以及对Bax水平的抑制作用几乎受到抑制,见表7。

3.4 ICA以依赖于TRIB1的方式对NF-κB通路激活的抑制作用 TRIB1是炎症信号通路的关键上游调节因子。首先,Western blot和qRT-PCR检测显示,TNF-α处理使TRIB1表达受到抑制,ICA治疗后表达增加,转染siTRIB1逆转了ICA对TNF-α处理的RA-FLS中TRIB1表达的促进作用,见表8、表9。同时发现,TNF-α处理后RA-FLS中p-p65和p-IκB蛋白水平显著上调,ICA显著降低p-p65和p-IκB蛋白水平,但与siTRIB1联合治疗时,ICA的抑制作用消失,见表8。

4 讨 论

RA是一种以滑膜炎为特征的慢性炎症性疾病,滑膜炎会导致关节软骨和骨破坏[16]。正常情况下,FLS是滑膜组织的核心组成,维持膝关节的动态稳定及结构完整性[17]。然而在RA中,免疫微环境改变导致FLS具有过度增殖和恶性侵袭等生物学特征,表达参与软骨和非骨支持结构破坏相关的基质金属蛋白酶,促进破骨分化和抑制骨修复引起骨侵蚀[18-19]。因此,靶向RA-FLS是一种很有前途的RA治疗策略。

淫羊藿辛、甘、温,具有祛风湿、补肾阳、强筋骨功效,深得扶阳派医者喜爱。认为淫羊藿能够引阳入阴,且在温补阳气的同时又能使阴平阳秘[20]。对于痹证日久累及肝肾等脏腑者,常与附子、威灵仙、杜仲等配伍使用[21]。ICA为从淫羊藿中提取出来的活性成分,具有抗炎、抗肿瘤、延缓衰老、抗骨质疏松、改善心肌缺血缺氧、平衡免疫功能、增强生殖内分泌性能等多种药理功效[22]。

前期研究发现,ICA可通过作用于miR-223-3p缓解RA[23]。最近有学者研究也表明,ICA抑制FLS的增殖、迁移和细胞因子分泌[24],但其机制尚不明确。本研究发现,ICA抑制RA-FLS增殖,且促进其凋亡。IL-1β、IL-6和IL-8作为一种重要的细胞因子被证实对RA的发展至关重要[25]。本研究结果显示,在RA-FLS中,抗凋亡蛋白Bcl-2及炎性细胞因子IL-1β、IL-6和IL-8被ICA抑制,促凋亡蛋白Bax升高,表明ICA可能通过作用于RA-FLS缓解RA。

TRIB蛋白在癌症和免疫调节中发挥重要作用。TRIB1是先天免疫的重要中介,是TRIB家族的重要成员。在RA中,TRIB1也通过调控基因表达和信号通路发挥抗炎作用[10],但TRIB1如何参与ICA对RA的调控尚不清楚。本研究发现,在TNF-α处理的RA-FLS中TRIB1表达显著降低,而ICA处理后显著上调。过表达TRIB1时,RA-FLS凋亡增加,增殖减少,炎性细胞因子IL-1β、IL-6和IL-8分泌及蛋白表达减少,抗凋亡蛋白Bcl-2表达减少,促凋亡蛋白Bax表达增加。此外,敲除TIRB1可以逆转ICA对TNF-α处理的RA-FLS细胞的抑制作用,表明TRIB1过表达在TNF-α处理的RA-FLS中发挥保护作用,提示TRIB1可能是ICA在TNF-α介导的RA-FLS中的功能靶点。

在RA中,NF-κB激酶抑制剂磷酸化促进IκBα的降解,并导致NF-κB的释放,释放的NF-κB促进下游靶点的转录,包括IL-1β、IL-6和IL-8,导致RA进展[26]。本研究结果显示,TNF-α处理使TRIB1表达受到抑制,ICA处理后表达增加,敲降TRIB1逆转了ICA对TRIB1表达的促进作用。TNF-α处理后,RA-FLS中p-p65和p-IκB蛋白水平显著上调,但ICA显著降低p-p65和p-IκB蛋白水平。在TRIB1基因敲除后,ICA对RA-FLS中p-p65和p-IκB蛋白水平的抑制作用显著降低。因此,ICA通过上调TRIB1表达抑制NF-κB。

综上所述,本研究从细胞水平首次证实ICA通过上调TRIB1抑制NF-κB信号促下游炎性细胞因子的释放,从而抑制RA-FLS炎症,具有重要临床意义。然而,目前国内外对于ICA抵抗RA的研究尚不足,以单靶点、单一信号通路为主。如雷杰等[27]通过NLRP3炎性小体信号通路研究ICA对RA小鼠的干预作用。针对多信号通路等研究尚缺乏。因此,需进一步从细胞水平、动物水平、临床水平开展代谢组学、转录组学、蛋白组学等多层次、多靶点、多通路的全方位研究,全面阐明ICA抗RA的效应机制,为开发用于抗RA提供有力的循证医学证据,促进我国中医药产业的发展。

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收稿日期:2023-02-01;修回日期:2023-03-19

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