芍药苷-6′-O苯磺酸酯调节GRK2对CIA大鼠巨噬细胞JAK1STAT3信号通路的影响

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芍药苷 6′ O苯磺酸酯调节GRK2对CIA大鼠巨噬细胞JAK1/STAT3信号通路的影响
斯 梦,张春梅,姜 玲,魏 伟
(安徽医科大学临床药理研究所、抗炎免疫药物教育部重点实验室、抗炎免疫药物安徽协同创新中心,安徽合肥 230032)收稿日期:2021-02-21,修回日期:2021-03-16基金项目:国家自然科学基金(No81673444,81973332)
人参果
作者简介:斯 梦(1995-),女,硕士生,研究方向:抗炎免疫药理
学,E mail:494127545@qq.com;
魏 伟(
1960-),男,博士,教授,博士生导师,研究方向:抗炎免疫药理学,通讯作者,E mail:wwei@ahmu.edu.cn;姜 玲(
1963-),女,硕士,主任药师,硕士生导师,研究方向:临床药理学,通讯作者,E mail:ahslyyjl@126.com
doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2021.06.009
文献标志码:A文章编号:1001-1978(2021)06-0781-10中国图书分类号:R 332;R284.1;R285 5;R329 24;R345 57;R392 12;R684 3;R977 3
摘要:目的 明确芍药苷 6′ O苯磺酸酯(代号CP 25)调节G蛋白偶联受体激酶2(Gproteincoupledreceptorkinase2,GRK2)发挥对胶原性关节炎(collagen inducedarthritis,CIA)大鼠巨噬细胞JAK1/STAT3信号通路的抑制作用。方法 SD雄性大鼠随机分为4组:正常组、模型组、CP 25(50mg·
kg-1·d-1)组、MTX(0 5mg·kg-1·3d-1
)组。在造模后连
续21d灌胃给药。观察检测大鼠整体指标,检测大鼠腹腔巨噬细胞培养上清和外周血血清中IL 6、PGE2的水平、CD86/CD206的比值、GRK2的胞膜表达及GRK2与JAK1共
定位、JAK1/STAT3蛋白表达及p STAT3入核情况。提取正常大鼠腹腔巨噬细胞,体外IL 6、PGE2刺激24h后,分别检测上述指标。结果 CP 25可明显改善大鼠关节肿胀和全身炎症情况,降低大鼠腹腔巨噬细胞培养上清和外周血中IL 6和PGE2的水平,CP 25明显降低巨噬细胞CD86/CD206、JAK1/STAT3蛋白表达及GRK2胞膜表达、p STAT3入核,增加GRK2与JAK1的共定位结合率。结论 CP 25对CIA大鼠发挥治疗作用,其重要作用机制之一是通过调节GRK2活性,进而抑制JAK1/STAT3信号通路。
关键词:胶原性关节炎;巨噬细胞;GRK2;JAK1;STAT3;CP 25
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
  类风湿关节炎(rheumatoidarthritis,RA)是一种全身性、破坏性自身免疫性疾病,以全身免疫功能异常紊乱为特征,局部表现为多关节炎症,大量免疫细
胞浸润,滑膜增生,血管翳生成,会对肌腱、软骨和骨
骼造成不可逆的损害[
1]
增生的滑膜组织中存在大量浸润的巨噬细胞,这些巨噬细胞与成纤维细胞的相互作用可以促进多种促炎细胞因子的分泌,特别是前列腺素E
2(prostaglandinE2,PGE2)和白细胞介素6(interleukin6,IL 6)等,巨噬细胞分泌的细胞
因子在关节炎的发病过程中扮演重要角色[2]
。根
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据表型和分泌的因子,目前巨噬细胞被分为M1型和M2型巨噬细胞,正常生理情况下M1型与M2型处于动态平衡中。M1型巨噬细胞通常被视为是促炎型巨噬细胞,产生各种促炎细胞因子和趋化因子,
M2巨噬细胞则被视为是抗炎型巨噬细胞[3]。
JAK1/STAT3信号通路的激活可以促进巨噬细胞分
泌PGE2、IL 6等炎性因子[4]在许多免疫介导疾病
的发病机制中发挥了关键作用,而IL 6也可以激活JAK1/STAT3信号通路。G蛋白偶联受体激酶2(Gproteincoupledreceptorkinase2,GRK2)是一种重要的炎症免疫反应的调节蛋白,GRK2的表达和活性的失衡在RA的发生发展中起着重要作用,课题组以往研究表明,
PGE2不断刺激下,腹腔巨噬细胞中EP4受体过度脱敏,GRK2发生膜转位,与EP4受体共表达增加,cAMP和p CREB表达减少,PGE2 EP4 cAMP CREB信号通路的异常介导CIA小鼠巨噬细胞向M1型极化,导致炎性细胞因子的产生,增
强炎性细胞浸润和破坏软骨和骨骼[5]。芍药苷
paeoniflorin,Pae)已普遍用于治疗自身免疫性疾病,但由于Pae的渗透性较差,需要较长时间才能发挥作用,为了改善这一特性,将Pae酯化后,得到了具有较好的脂溶性和生物利用度的化学结构修饰产物CP 25,CP 25在佐剂性关节炎(adjuvantinducedarthritis,AA)和胶原性关节炎(collagen inducedar thritis,CIA)大鼠和小鼠的体内直接发挥改善炎症的作用,已证实其主要是通过抑制CRK2转膜,进而影
响多种信号通路[6-8],课题组研究已发现CP 25可
降低人外周血单核细胞p
JAK1、p STAT3的蛋白表达[9]。然而,在巨噬细胞中GRK2与JAK1 STAT3
信号的关系及CP 25的调控作用尚不清楚。本研究
·1
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旨在探讨在实验性关节炎中,IL 6、PGE2影响下的巨噬细胞JAK1/STAT3与GRK2之间是否存在联系,CP 25是否通过调节GRK2进而发挥抑制巨噬细胞JAK1/STAT3的作用。
1 材料与方法
中国童话1.1 材料
1.1.1 动物 SPF级SD雄性大鼠34只,6周龄,(180-200)g,购自北京维通利华有限责任公司。饲养于安徽医科大学临床药理研究所SPF动物实验室,给予动物自由饮水与摄食,饲养环境温度(20-25)℃,湿度40%-70%,光照12h。
1.1.2 试剂 Arthrogen CIAII型胶原(20011,美国chondrex公司);完全弗氏佐剂(F5881,美国Sig ma公司);DMEM培养液(12100046,美国HyClone公司);胎牛血清(16000 044,以色列Biolnd公司);CP 25(安徽医科大学临床药理研究所);托法替布(HY40354A,美国MCE公司);PGE2、IL 6(3632464、500 P73,Peprotech生物公司);鼠抗GRK2抗体、PE标记的anti ratCD206抗体(sc 13143、sc 376108,美国Santacruz公司);兔抗JAK1(ab133666,英国Abcam公司);p JAK1、STAT3(AF2012、AF6294,美国Affinity公司)、p STAT3抗体(9145,美国CST公司);APC标记的anti ratCD68抗体、FITC标记的anti ratCD86抗体(130 103 364、130 109 129,德国Miltenyi公司);大鼠PGE2、IL 6ELISA试剂盒(ml003036、ml064292,上海酶联生物科技有限公司)。
1.1.3 仪器 InfiniteM1000PRO多功能酶标仪(TECAN公司);Ima
geQuant荧光及化学荧光及化学发光成像系统(GE公司);LeicaTCSSP8激光共聚焦显微镜(Leica公司);BeckmanCytoFLEX流式细胞仪(Beckman公司);ImageStreamXMarkⅡ成像流式细胞仪(MeckMillipore公司)。
1.2 方法
1.2.1 大鼠CIA模型的建立及给药分组 SD雄性大鼠适应性饲养1周后,随机分为正常组,其余大鼠于尾根部及右后跖底部分别皮内注射0 1mL完全弗氏佐剂与鸡Ⅱ型胶原等体积混合、乳化制成的Ⅱ型胶原乳剂,7d后于尾根部加强注射1次,d17根据大鼠继发侧足爪肿胀情况选出18只为造模成功的CIA大鼠,随机将CIA大鼠分为模型组、CP 25(50mg·kg-1·d-1)组、MTX(0 5mg·kg-1·3d-1)组。每组6只,于d18开始灌胃给药。给药共21d,结束后处死大鼠。
1.2.2 大鼠腹腔巨噬细胞的分离与培养 处死大鼠后,向腹腔中注入15mL生理盐水,按摩腹部之后静置3min,使腹腔巨噬细胞富集,抽出细胞悬液,离心2500r·min-1,10min,之后加入10%高糖DMEM培养基重悬至6孔板,贴壁3h后,弃去上清,用无菌的PBS洗涤3遍,贴壁的为纯化后的巨噬细胞,加入10%高糖DMEM培养基继续培养。1.2.3 大
鼠整体指标、胸腺、脾脏指数测定 每3d评估与记录大鼠体质量、关节炎指数、足爪肿胀度。关节炎指数按5级评分法评价,0级:无红肿;1级:趾关节红肿;2级:趾关节和足趾肿胀;3级:踝关节以下的足爪肿胀;4级:包括踝关节在内的全部足爪肿胀。累积四肢的评分,其最大值为16。足爪肿胀度使用足爪肿胀仪每3d测定3次大鼠继发侧后肢踝关节以下容积,以致炎前后容积差的平均值为肿胀度。称量每只大鼠的体质量,处死大鼠后,取出并称重大鼠的脾脏和胸腺,计算脾脏指数(脾脏重量/体质量)和胸腺指数(胸腺重量/体质量)。1.2.4 ELISA法检测大鼠外周血血清和腹腔巨噬细胞培养上清中IL 6和PGE2的含量 收集各组大鼠外周血血清和腹腔巨噬细胞培养上清,采用大鼠IL 6、PGE2ELISA试剂盒检测IL 6、PGE2水平。1.2.5 流式细胞术检测大鼠腹腔巨噬细胞的极化情况 取出各组大鼠原代腹腔巨噬细胞均匀铺于6孔板中,4h后移去培养液(体外实验中取出正常雄性大鼠腹腔巨噬细胞均匀铺于6孔板,4h后换液,加入IL 6、PGE2刺激剂培养24h),加入预冷的PBS,静置15min后,轻轻吹打,收集细胞于EP管中。2500r·min-1,10min离心,去除上清液,加入80μL的细胞固定液,避光孵育10min。加入600μLPBS后2500r·min-1,10min离心,弃去上清。加入80μL的细胞破膜液,避光孵育10min。除了空白对照组,其余每个EP管中加入CD68、CD86和CD206抗体,室温孵育1h,加入600μLPBS离心2500r·min-1,10min,去上清,加入150μL的PBS重悬,过滤网后上机检测。
1.2.6 成像流式细胞仪检测大鼠腹腔巨噬细胞中p STAT3的入核情况 同上述1 2 5步骤处理细胞后,加入p STAT3抗体室温孵育1h,加入600μLPBS离心2500r·min-1,10min,去上清,加入80μLDAPI染核5min,随后加入600μLPBS离心2500r·min-1,10min,去上清,加入150μL的PBS重悬,过滤网后上机检测。
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1.2.7 激光共聚焦检测大鼠腹腔巨噬细胞中GRK2与JAK1共定位及GRK2膜转位情况 取出大鼠腹腔巨噬细胞后均匀铺在24孔板中,板中放有
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·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2021Jun;37(6)
无菌细胞爬片,培养4h后,固定封闭处理细胞,孵育JAK1、GRK2抗体4℃过夜,PBS洗
3min×3次,吸干PBS,加入荧光二抗,37℃避光孵育1h,PBS洗3min×3次,加入少量DAPI染核5min,用PBS洗3min×3次,挑片,滴上防荧光淬灭剂,将玻片正面倒置放在载玻片上,用指甲油固定住,随后使用激光共聚焦荧光显微镜拍摄。
1.2.8 Westernblot法检测大鼠腹腔巨噬细胞中JAK1、p JAK1、STAT3、p STAT3的表达和GRK2的膜表达 分离培养大鼠腹腔巨噬细胞24h后,收集细胞,提取蛋白。配制10%的SDS PAGE凝胶,上样,电泳,转膜,封闭,孵育JAK1、p JAK1、STAT3、p STAT3、GRK2抗体4℃过夜,洗去一抗,孵育二抗37℃2h,洗去二抗,随后采用化学发光成像系统成像。
成长英语1.2.9 统计学分析 采用SPSS23 0软件分析处理数据,符合正态分布的计量资料采用珋x±s表示,采用单因素方差分析(One wayANOVA)。
2 结果2.1 CP 25对CIA大鼠全身情况的影响 课题组前期研究表明,CP 25对小鼠CIA和大鼠AA治疗作用有明显量效关系[10-11],且在50mg·kg-1·d-1疗效明显,因此,在本研究中我们给予CIA大鼠CP 25(50mg·kg-1·d-1)连续21d进行整体效果观察实验。与正常组相比,模型组大鼠体重明显降低(P<0 05),与模型组相比,CP 25与MTX给药组大鼠体重明显升高(P<0 05)(Fig1A)。造模后大鼠关节炎指数逐步
上升,于d27达到高峰;与模型组相比,从d30开始,CP 25、MTX组大鼠关节炎指数明显降低(P<0 01)(Fig1B)。造模后,除正常组外,各组大鼠足爪肿胀度逐步上升,于d27达到高峰;与正常组相比,模型组大鼠足爪肿胀度明显升高(P<0 01);与模型组相比,CP 25、MTX组大鼠足爪肿胀度降低(P<0 05)(Fig1C);与正常组相比,模型组大鼠胸腺、脾脏明显肿大,指数升高(P<0 05),与模型组相比,CP 25、MTX组胸腺、脾脏指数降低(P<0 05)(Fig1D)。上述结果进一步提示,CP 25对CIA
大鼠有明显治疗效果。
2.2 CP 25对CIA大鼠外周血血清和腹腔巨噬细胞上清中IL 6和PGE2含量的影响 与正常组相比,模型组大鼠外周血血清和腹腔巨噬细胞上清中IL 6、PGE2含量明显升高(P<0 01)。与模型组相比,CP 25组明显降低腹腔巨噬细胞上清中IL 6、PGE2含量及外周血血清中PGE2含量(P<0 05)。MTX组明显降低外周血血清和腹腔巨噬细胞上清中IL 6、PGE2含量(P<0 01)(Fig2)
Fig2 LevelsofIL 6andPGE2measuredbyELISAinperipheralbloodserumandcellsupernatant(珋x±s,n=6)
A:LevelsofIL 6measuredbyELISAincellsupernatantandpe ripheralbloodserum;B:LevelsofPGE2measuredbyELISAincellsu pernatantandperipheralbloodserum;##P<0 01vsNormalgroup; P<0 05,  P<0 01vsModelgroup
2.3 CP 25影响CIA大鼠腹腔巨噬细胞的极化情况 炎症情况下,巨噬细胞向M1型极化,为了验证CP 25是否通过减少M1型巨噬细胞,进而缓解炎症,因此采用流式细胞术检测CD86/CD206来反映巨噬细胞极化情况。与正常组相比,模型组大鼠腹腔巨噬细胞中CD86/CD206明显增多(P<0 05),与模型组相比,CP 25、MTX组CD86/CD206明显降低(P<0 01)(Fig3),提示CP 25、MTX可使模型组巨噬细胞向M2型极化。
2.4 CP 25对CIA鼠腹腔巨噬细胞中JAK1/STAT3信号通路及GRK2表达的影响 进一步探讨影响巨噬细胞功能异常的相关机制,采用Westernblot法检测大鼠腹腔巨噬细胞中JAK1/STAT3信号通路上蛋白的变化。与正常组相比,模型组大鼠腹腔巨噬细胞p JAK1、p STAT3表达明显升高(P<0 05),与模型组相比,CP 25组p JAK1、p STAT3表达明显降低(P<0 05)(Fig4A)。通过激光共聚焦显微镜观察了GRK2在腹腔巨噬细胞的表达及GRK2与JAK1之间共定位情况。与正常组相比,模型组大鼠腹腔巨噬细胞GRK2发生明显膜转位。与模型组相比,CP 25组GRK2膜转位情况减少(Fig4B)。与正常组相比,模型组大鼠腹腔巨噬细胞中GRK2与JAK1共定位结合率明显升高(P<0 01)、GRK2明显向胞膜转移。与模型组相比,CP 25组GRK2与JAK1共定位结合率明显降低(P<0 01)(Fig5)。通过成像流式细胞术检测大鼠腹腔巨噬细胞中p STAT3入核情况,与正常组相比,模型组大鼠腹腔巨噬细胞中p STAT3入核率明显升高(P<0 01),
与模型组相比,CP 25组p STAT3入核率明显降低(P<0 01)(Fig6)。提示GRK2发生膜转位,降低对JAK1/STAT3信号通路的抑制作用,CP 25减少了GRK2膜转位,恢复GRK2对JAK1/STAT3信号通路的抑制作用。
2.5 CP 25在体外对大鼠腹腔巨噬细胞极化情况的影响 基于上述整体实验结果,发现炎症情况下,IL 6、PGE2明显升高,JAK1/STAT3信号通路被激活,GRK2发生膜转位,因此将IL 6(100μg·L-1)、PGE2(10μmol·L-1)刺激腹腔巨噬细胞24h,采用CP 25(100nmol·L-1、1μmol·L-1、10μmol·L-1)和JAK抑制剂托法替布(10μmol·L-1)为给药组,给药24h,进行体外实验。流式细胞术检测CD86/CD206的比例,与Control组相比,IL 6+PGE2组CD86/CD206明显升高(P<0 01)。与IL 6+PGE2组相比,CP 25(10μmol·L-1)和托法替布(10μmol·L-1)组CD86/CD206明显降低(P<0 01)(Fig7),提示CP 25(10μmol·L-1)和托法替布(10μmol·L-1)可使IL 6联合PGE2刺激后的巨噬细胞向M2型极化。
2.6 CP 25在体外对大鼠腹腔巨噬细胞中JAK1/STAT3信号通路及GRK2表达的影响 激光共聚
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·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2021Jun;37(6)
Fig3 ThepolarizationofperitonealmacrophagesinCIAmodeldeterminedbyflowcytometry(珋x±s,n=6)
马耳他英文
P<0 05vsNormalgroup;  P<0 01vsModelgroup
焦结果显示,与Control组相比,IL 6+PGE2组大鼠腹腔巨噬细胞中GRK2与JAK1共定位结合率明显降低(P<0 01)。与IL 6+PGE2组相比,CP 25(10
μmol·L-1)和托法替布(10μmol·L-1
)组GRK2与JAK1共定位结合率明显升高(P<0 01)(Fig
)。提示IL 6联合PGE2刺激后,巨噬细胞中GRK2发生膜转位,与JAK1之间相互作用减少。
CP 25(10μmol·L-1)和托法替布(10μmol·L-1
可抑制IL 6联合PGE2刺激后的巨噬细胞中GRK2发生膜转位,增加与JAK1之间的相互作用。West ernblot结果显示,与Control组相比,IL 6+PGE2组p JAK1、p STAT3的表达明显升高(P<0 01),GRK2的膜表达明显升高(P<0 01),胞质表达明显降低(P<0 05),与IL 6+PGE2组相比,CP 25(10
μmol·L-1)和托法替布(10μmol·L-1)组p JAK1、p STAT3表达明显降低(P<0 01),而GRK2的膜
表达明显降低(P<0 01),胞质表达明显升高(P<0 01)(Fig9)。提示IL 6联合PGE2刺激后,能明显增加GRK2发生膜转位,降低GRK2对JAK1/
STAT3信号通路的抑制作用,而激活巨噬细胞上的
JAK1/STAT3信号通路。CP 25(10μmol·L-1
)可
显著抑制IL 6联合PGE2刺激后的巨噬细胞中GRK2的膜转位。成像流式细胞术结果,与Control组相比,IL 6+PGE2组大鼠腹腔巨噬细胞中p STAT3入核率明显升高(
P<0 01)。与IL 6+PGE2组相比,CP 25(10μmol·L-1)和托法替布(10μmol·L-1)组p STAT3入核率明显降低(P<0 01)(Fig
电脑的坏处10)。由上述结果可知,IL 6联合PGE2刺激后,能明显增加G
RK2发生膜转位,降低GRK2对JAK1/STAT3信号通路的抑制作用,激活了巨噬细胞上的
JAK1/STAT3信号通路。而CP 25(10μmol·L-1
通过减少GRK2膜转位,发挥对JAK1/STAT3的抑制作用。3 讨论
  目前,已有多项研究表明,CP 25具有免疫调节和抗炎作用,可明显改善AA和CIA大小鼠炎症情况,缓解足爪关节肿胀、滑膜增生、骨侵蚀等,已证实其主要是通过抑制CRK2转膜,进而影响多种信号
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