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木犀草素(lut)是一類典型C6-C3-C6結構的黃酮類化合物,廣泛存在于抗炎植物原料中。木犀草素通常以黃酮苷形式存在,如黃酮氧苷結構的木犀草苷(cyn),以及黃酮碳苷結構的葒草素(ori)與異葒草素(homo)。木犀草素及其黃酮苷具有廣泛生理活性,如抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抑制肥胖、緩解II型糖尿病等。而抗炎、抗氧化活性是黃酮類化合物發(fā)揮抗腫瘤、抑制肥胖、II型糖尿病等生理活性的基礎。黃酮類化合物發(fā)揮抗炎活性的主要場所在免疫細胞(其中主要是巨噬細胞),黃酮類化合物對巨噬細胞炎性反應的抑制活性可通過抑制核轉錄因子κB(NF-κB)信號通路實現(xiàn)。黃酮類化合物在不同水平抑制NF-κB信號通路下調炎癥介質的產生。
結果顯示,在作用濃度下,與CK組對比,5 μmol/L的黃酮類化合物對THP-1單核巨噬細胞無細胞毒性作用(P>0.05)。Bay-11-7082是NF-κB抑制劑,其推薦使用濃度為10 μmol/L左右,因此,實驗時,對10 μmol/L的Bay抑制劑細胞毒性進行評價,10 μmol/L的Bay抑制劑對THP-1單核巨噬細胞無細胞毒害作用。
在本實驗中,經過LPS刺激后,THP-1單核巨噬細胞內TNF-αmRNA(圖1a)和上清液中TNF-α(圖1b)的含量極顯著上升(P<0.01)。與LPS刺激組相比,木犀草素及NF-κB抑制劑Bay均可顯著降低細胞內TNF-αmRNA和上清液中TNF-α的表達,同Bay抑制劑類似,木犀草素可通過抑制NF-κB信號通路發(fā)揮抗炎活性,且5 μmol/L的木犀草素對TNF-α的抑制作用與10 μmol/L抑制劑Bay的抑制作用相當(P>0.05)。木犀草苷、葒草素、異葒草素均可顯著降低細胞中上清液中TNF-α的表達(圖1b)(P<0.05,P<0.01)。
IL-6是一種多效性的促炎因子。如圖2所示,經過LPS刺激后,THP-1單核巨噬細胞上清液中IL-6濃度極顯著上升(P<0.01),木犀草素和Bay均可極顯著抑制細胞內IL-6mRNA和上清液中IL-6的表達(P<0.01),且木犀草素對IL-6的抑制作用與抑制劑Bay相當(P>0.05)。木犀草苷、葒草素、異葒草素均可極顯著降低細胞中上清液中IL-6的表達(P<0.01)。
IL-1β是IL-1的主要成分,是一種多功能的炎癥因子,主要表現(xiàn)在致炎和對組織的膠原降解的破壞作用。如圖3所示,LPS作用于THP-1單核巨噬細胞后,胞內IL-1β濃度極顯著增高(P<0.01)。木犀草素及其黃酮苷對IL-1β的抑制作用較其對TNF-α和IL-6的弱,木犀草素對細胞內IL-1βmRNA的表達具有顯著抑制作用(P<0.05),葒草素對細胞上清液液中IL-1β表現(xiàn)出顯著抑制作用(P<0.05)。
由圖4可見,陽性對照組NF-κB抑制劑Bay的預處理可以抑制IκBα和IKKβ發(fā)生磷酸化,降低P-IκBα和P-IKKβ的含量。木犀草素、木犀草苷、葒草素、異葒草素均可以下調細胞中P-IκBα和P-IKKβ的產生,木犀草素及其黃酮苷對于抑制IκBα和IKKβ發(fā)生磷酸化具有較好的作用。
同樣通過計算相對比率分析抑制劑及黃酮類化合物對LPS刺激下THP-1單核巨噬細胞核和細胞質中P65的影響。LPS作用30 min后,細胞核和細胞質中P65較大程度地增加(圖5)。陽性對照組NF-κB抑制劑Bay的預處理抑制了P65的生成,同時抑制了P65含量的核移位,這可以直接抑制NF-κB核轉錄因子調控的炎性介質的表達。木犀草苷、葒草素和異葒草素也可以通過抑制P65入核而發(fā)揮抗炎活性。
LPS刺激后,較CK組相比,細胞中總Nrf2表達量降低,細胞核中Nrf2相對含量顯著減少,而細胞質中Nrf2相對含量顯著增多,表明LPS誘導的炎性反應中,Nrf2發(fā)生核移位程度低,LPS刺激THP-1單核巨噬細胞建立的炎性細胞中細胞內源Keap1-Nrf2抗氧化系統(tǒng)受到一定程度抑制。
Bay-11-7082作為NF-κB抑制劑可以顯著提高細胞中Nrf2的表達,但不能使表達的Nrf2進入細胞核,啟動抗氧化系統(tǒng),發(fā)揮抗氧化活性。而葒草素不僅可以顯著促進細胞中Nrf2的表達,還可以顯著促進Nrf2發(fā)生核移位;木犀草苷、異葒草素同Bay類似,僅可促進Nrf2的表達(P<0.01)。
LPS增強了細胞內產生氧化應激反應,為增強細胞內抗氧化活性,HO-1表達增多(P<0.01)。在作用12 h后,葒草素中HO-1表達量處于較低水平,可能是由于其通過顯著促進細胞中Nrf2的表達,顯著促進Nrf2發(fā)生核移位(圖6c、e),黃酮類化合物發(fā)揮了一定的抗氧化活性,細胞內氧化水平已經得到控制(圖7b),因而細胞內HO-1表達處于較低水平;木犀草素、木犀草苷、異葒草素3 種黃酮類化合物對HO-1的表達具有下調作用,這可能是經過黃酮類化合物的預處理后,抑制了IκBα和IKKβ發(fā)生磷酸化反應,直接抑制了NE-κB信號通路,較強程度上抑制了細胞內炎性反應(圖6),細胞氧化應激水平不高,HO-1表達量較低。
木犀草素及其黃酮苷具有較好的抗炎活性,其中黃酮碳苷葒草素可以通過抑制NF-κB信號通路關鍵調控蛋白上游調控器P-IKKβ、上游調控蛋白IκBα的活性及下游調控蛋白P65的活性,下調細胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β,發(fā)揮較強的抗炎活性;同時葒草素通過促進Nrf2核轉錄因子的表達和核移位發(fā)揮較好的抗氧化活性,IKKβ可能是葒草素抑制NF-κB信號通路并激活Nrf2發(fā)揮抗炎/抗氧化雙重生物活性的交叉靶點;葒草素較木犀草素發(fā)揮了更強的抗炎、抗氧化活性,原因可能是其較木犀草素具有更低的代謝速率和更高的生物利用度。