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目的: 课题组在前期实验中发现黄芪皂苷可以改善实验性自身免疫性脑脊髓炎模型(Experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)小鼠血脑屏障(Blood-brainbarrier,BBB)的渗漏,但对其具体的作用及机制并未进行深入研究。本课题以黄芪皂苷为研究对象,探讨其对BBB内皮细胞炎症条件下通透性改变的影响,并揭示其作用机制。 方法: 建立脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导的小鼠脑微血管内皮细胞(bEnd.3)的炎症模型,筛选出具有活性的黄芪皂苷成分,并用细胞计数试剂盒(CCK-8)检测黄芪皂苷成分对LPS诱导的bEnd.3细胞活力的影响;Millicell ERS-2 epithelialvolt-ohm-meter电阻检测仪检测跨内皮阻抗(Transendothelial electrical resistance,TEER);荧光素钠(Sodium fluorescein,NaF)渗透法检测细胞通透性;二氢乙啶/2,7-二氯双氢荧光素(DHE/DCFH)荧光探针检测活性氧簇(Reactive oxygenspecies,ROS)含量;伊文思蓝(Evans blue,EB)渗漏法评价BBB病理性开放;qPCR方法检测炎症相关因子的mRNA水平;单核细胞吸附法考察药物对BBB内皮细胞炎症的改善作用;免疫细胞化学(immunocytochemistry,ICC)、Western blot、siRNA及双荧光素酶报告基因方法考察LPS诱导的bEnd.3细胞中及小鼠大脑皮层脑微血管中紧密连接、黏附连接、Nrf2表达及Nrf2与紧密连接和黏附连接之间的关系。 结果: 1.通过比较LPS、TNF-α、IL-17对bEnd.3细胞TEER、NaF渗漏的影响,不同作用时间紧密连接(Tight junction,TJ)分子的表达,ROS产物变化,选择LPS1μg/ml作用24 h作为诱导细胞的炎症模型条件;用于黄芪皂苷筛选,并筛选出活性较好的黄芪甲苷(AstragalosideⅣ,ASI),异黄芪皂苷Ⅰ(IsoastragalosidcⅠ,ISOI)和黄芪总皂苷(Astragaloside,AST)进入后续研究。 2.在bEnd.3细胞中: 2.1 ASI和ISOI能够逆转LPS诱导的bEnd.3细胞TEER的降低、NaF的过度渗漏,而AST不能逆转LPS的作用,因此选择ASI和ISOI继续下一步的研究; 2.2 ASI和ISOI拮抗LPS诱导的bEnd.3细胞中炎症因子IL-1β和TNF-α的上调,并减少血管内皮黏附分子的表达及单核细胞的吸附; 2.3 ASI和ISOI均能显著性减少LPS诱导的bEnd.3细胞ROS产物的增加; 2.4 ASI和ISOI均能上调由LPS诱导的bEnd.3细胞中紧密连接分子zo-1、occludin和claudin-5蛋白水平的下调; 2.5 ASI和ISOI能够增加bEnd.3细胞核内Nrf2水平,并增加Nrf2、HO-1和NQO1的蛋白表达水平,增加HEK-293细胞中Nrf2转录活性; 2.6 ASI和ISOI不能逆转Nrf2 siRNA干扰后的bEnd.3细胞中Nrf2及下游分子zo-1、occludin、claudin-5和血管细胞黏附分子(Vascular cell adhesionmolecule-1,VCAM-1)的蛋白表达水平; 3.在小鼠中: 3.1 ASI预给药能够缓减LPS诱导的小鼠BBB通透性的增加,减少小鼠大脑皮层中EB的渗入量及皮层中ROS产物的生成; 3.2 ASI能够改善LPS诱导的小鼠大脑皮层脑微血管中zo-1、occludin、及Nrf2、HO-1和NQO1蛋白表达水平的降低,和VCAM-1蛋白表达水平的升高。 结论: 1.ASI能够减轻LPS对BBB内皮细胞的损伤,维持BBB的完整性,表明其对炎症条件下BBB内皮细胞具有保护作用,其机制可能与其激活Nrf2通路,减少ROS产物的生成,缓减炎症所致紧密连接的损伤,以及减少单核细胞吸附,降低细胞炎症反应有关。 2.ISOI给药也能减轻LPS对bEnd.3细胞的损伤,提示其对炎症条件下BBB内皮细胞具有保护作用,其作用机制与其激活Nrf2通路,减少ROS生成、单核细胞吸附,降低细胞炎症反应,继而维持BBB内皮细胞的完整有关。