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. 2022 Nov 28;47(11):1532–1539. [Article in Chinese] doi: 10.11817/j.issn.1672-7347.2022.220117

中药保胎饮对自然流产小鼠模型IL-23/Th17免疫炎症轴的影响

Effect of baotaiyin on IL-23 /Th17 immune inflammatory axis in mouse model of spontaneous abortion

ZHAN Xingxiu 1,2,2, JIANG Lijuan 2,, NIU Hongping 3, YANG Lijuan 3, WAN Qianqian 2, QIAN Yanping 2
Editor: 陈 丽文
PMCID: PMC10930631  PMID: 36481631

Abstract

Objective

The mechanism for traditional Chinese medicine in treating of recurrent spontaneous abortion is not clear. This study aims to explore the mechanism of baotaiyin in the treatment of recurrent abortion by regulating the immune inflammatory axis of interleukin (IL)-23/helper T cell (Th)17.

Methods

Spontaneous abortion model mice were randomly divided into a model group, 3 dose (low, medium, and high) groups of baotaiyin, with 10 mice in each group. After 14 days of medication, the levels of IL-17, IL-23, IL-10, and TGF-β in serum were detected with enzyme-linked immunosorbent assay. The proportion of Th17 and regulatory T cells (Treg) cells in spleen lymphocytes was tested with flow cytometry. The expressions of (retinoid-related orphan receptor γt, ROR-γt) and forkhead box P3 (FOXP3) mRNA in decidua tissues was detected with RT-PCR. Embryo absorption rate was counted.

Results

Compared with the model group, the absorption rate of embryo and Th17/Treg cell ratio in baotaiyin medium- and high-dose groups were decreased significantly (all P<0.05); the levels of IL-17 and IL-23 in serum were decreased (both P<0.05), while the levels of TGF-β and IL-10 in baotaiyin medium- and high-dose groups were increased (P<0.05, P<0.01, respectively); the expression of ROR-γt mRNA was decreased and the expression of FOXP3 mRNA was increased (all P<0.01) in decidua tissues of baotaiyin medium- and high-dose groups.

Conclusion

Baotaiyin inhibits the positive feedback cycle of IL-23/Th17 immune inflammatory axis, which regulates Th17/Treg cell balance, mediates the maternal and fetal immune tolerance, and prevents the recurrent abortion.

Keywords: baotaiyin, traditional Chinese medicine, spontaneous abortion, IL-23/Th17, Th17/Treg


自然流产指妊娠时间未及28周,胎儿重量不足1 kg的妊娠自然停止。妇女在育龄期自然流产患病率为0.5%~0.8%,占妊娠总数的10%~15%,其中早期流产者已超过80%[1-2]。复发性流产(recurrent spontaneous abortion,RSA)是指妇女在育龄期与同一配偶连续发生2次及以上的自然流产,具有连续性的特点,占自然流产的15%~20%,是流产的一种特殊类型[3],为育龄期妇女妊娠常见的疾病之一。中医称之为“滑胎”,具有“屡孕屡堕,应期而下”的特点。引起RSA的病因较复杂,去除目前已证实的遗传、感染、生殖道解剖结构异常、血栓前状态等因素,仍有超过40% 的患者病因不明确[4-5],故临床上对于RSA的治疗较为困惑。

检索近年医学文献,中药治疗RSA的临床疗效满意,有效率在80%以上[6]。中药保胎饮是在《医学衷中参西录》中所载寿胎丸基础上加四君子汤形成,治疗RSA临床疗效显著[7-8],但治疗机制尚不明确。本研究基于RSA与辅助性T细胞(helper T cell,Th)17与调节性T细胞(regulatory T cells,Treg)的平衡[9]理论以及中药保胎饮的前期临床研究成果,旨在探明保胎饮通过影响IL-23/Th17免疫炎症轴的表达,调控Th17/Treg细胞平衡介导母胎免疫耐受,从而治疗RSA的作用机制。

1. 材料与方法

1.1. 动物

7~8周龄SPF级雄性小鼠、雌性小鼠购自上海西普尔-必凯实验动物有限公司(准字号:SCXK[沪]2013-0016)。实验小鼠饲养于昆明医科大学生物医学工程研究中心,饲养环境:温度为(22±2) ℃,湿度为(50±5)%。每天光照与黑夜时间各为12 h,饲料及水均由昆明医科大学生物医学工程研究中心提供。

1.2. 药物及试剂

1.2.1. 药物

保胎饮由云南省中医医院提供。保胎饮的成分:生黄芪(20 g)、潞党参(20 g)、盐菟丝子(20 g)、续断(15 g)、桑寄生(15 g)、炒白术(15 g)、炒杜仲(15 g)、茯苓(15 g)、甘草(6 g)、阿胶(15 g,烊化)。保胎饮的10种中草药成分由广东亿方药业有限公司提供。凭证标本由云南中医药大学鉴定。将这10种草药碾碎成粉末,用沸水回流得到溶液。溶液以乙醇沉淀,经浓缩和真空干燥得到颗粒。将颗粒溶解在蒸馏水中,最终浓度为2 g/mL,并在使用前搅拌均匀。中药颗粒在4 ℃干燥条件下保存。

1.2.2. 主要试剂

山羊抗小鼠IgG(Cat. No. #S0002)为美国Affinity公司产品;小鼠TGF-β酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)试剂盒(DY-1679-05)为美国R&D System公司产品;IL-23(rabbit polyclonal IgG 1꞉1 000;Cat. No. NBP1-77257)为美国Novus公司产品;藻红蛋白(phycoerythrin,PE)-抗小鼠IL-17A(12-7177-81,即IL-17)、PE-抗小鼠FOXP3(12-5773-80)及异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)-抗小鼠CD4(11-0040-82)为美国Thermo Fisher公司产品;TRIzol和SuperScript II反转录试剂盒均为美国Invitrogen公司产品;小鼠IL-10 ELISA试剂盒(ELM-IL10-1)为美国Raybiotech公司产品;钙离子霉素(I8800)为北京索莱宝科技有限公司产品。

1.3. 仪器

酶标仪(SPECTRA,MAX-190)为美国MD公司产品;高速冷冻离心机(eppendorf-5418R)为德国Eppendorf公司产品;流式细胞仪(BD-C6)为美国BD公司产品;半干电泳转移系统为美国Bio-Rad公司产品。

1.4. 方法

1.4.1. 分组及模型建立

采用Clark等[10]的方法制造小鼠自然流产标准模型,即将雌小鼠(CBA/J)与雄小鼠(DBA/2)以2꞉1的比例合笼交配,制造自然流产小鼠模型;将雌小鼠(CBA/J)与雄小鼠(BALB/c)以2꞉1的比例合笼交配,制造正常妊娠的模型小鼠。检出阴栓者计为妊娠第0天。最后得到正常妊娠模型小鼠(正常对照组)10只,自然流产标准模型小鼠40只。将自然流产标准模型小鼠随机分为保胎饮低、中、高剂量组和RSA模型组,每组10只。

1.4.2. 给药方法

自妊娠第1天开始,正常对照组在自然状态下饮水摄食;RSA模型组采用蒸馏水灌胃,保胎饮低、中、高剂量组分别予保胎饮13.5、27.0、54.0 g/(kg·d)灌胃。直至孕期第14天。给药剂量按照实验动物与人类用药剂量的换算公式[11]计算得出,小鼠每公斤体重所需药物的剂量=人类一般体重药物剂量×(小鼠用药剂量折算系数/人类剂量折算系数)。

1.4.3. 观察指标与检测方法

1.4.3.1. 胚胎吸收率

将妊娠14 d后的小鼠断颈处死,无菌解剖子宫,分离胎盘及蜕膜组织,暴露胚胎组织。与正常胚胎组织对照,观察RSA模型组胚胎体积的大小和吸收的情况,记录正常妊娠胚胎及被吸收胚胎的数量。对正常妊娠胚胎数量与被吸收的胚胎数量(自然流产胚胎体积与正常妊娠胚胎体积比较明显缩小、组织坏死,或胚胎彻底被吸收) 进行统计学分析[12]。分别记录未被吸收和被吸收的胚胎数。胚胎的吸收率=被吸收胚胎数/总胚胎数×100%。

1.4.3.2. ELISA

测定血清Th17/Treg相关联细胞因子的表达。从孕第14天小鼠眼球取血,分离血清,采用ELISA测定IL-17、IL-23、TGF-β及IL-10的表达水平。根据ELISA试剂盒标准操作,用酶标仪读取样本的OD值,通过标准曲线计算样本的表达水平。

1.4.3.3. 流式细胞术

检测小鼠脾淋巴细胞Th17细胞和Treg细胞的比值。Th17细胞检测:采用无菌操作获取小鼠脾,处理后获取脾淋巴细胞,将脾淋巴细胞悬液与5 μg/mL小鼠抗小鼠I-Ad/b在4 ℃条件下反应30 min,再和山羊抗小鼠抗体IgG结合磁珠在4 ℃条件下均匀混合 60 min,在磁场中静置20 min以去除与磁珠结合I-A+的抗原递呈细胞及Ig+B细胞,获取纯化的T淋巴细胞。将脾中纯化的T细胞用PBS洗涤,加入豆蔻酰佛波醇乙酯、钙离子霉素及布雷非德菌素A后滴入24孔板,于37 ℃、5% CO2培养箱中培养4 h,获取细胞,用FITC-抗小鼠CD4抗体标记细胞,在4 ℃下避光培养15 min,加入荧光标记PE-抗小鼠IL-17A抗体,于室温下孵育20 min,以PBS冲洗后用流式细胞仪检测IL-17A+细胞占CD4+T淋巴细胞的比例。

Treg细胞检测:方法同上,加入PE-抗小鼠FOXP3抗体,于室温下孵育20 min,洗涤,重悬,用0.5%多聚甲醛固定好后用流式细胞仪检测CD4+CD25+ FOXP3+细胞占CD4+细胞的比例。

1.4.3.4. RT-PCR

采用RT-PCR检测Th17/Treg特异转录因子维A酸相关孤儿受体(retinoid-related orphan receptor γt,ROR-γt)、FOXP3的mRNA表达量。用TRIzol 法提取蜕膜组织总RNA,测定RNA的纯度和浓度。使用Invitrogen公司(SuperScript II)反转录试剂盒将总RNA反转录为 cDNA,进行PCR反应:94 ℃预变性30 s,94 ℃变性5 s,61 ℃退火30 s,共40个循环。采用仪器默认的过程绘制溶解曲线,引物序列如下:ROR-γt正向5'-ACCTCACCGAGGCCATTCAG-3',反向5'- TAGGCCCGGCACATCCTAAC-3';FOXP3正向5'- ATCTACCACTGGTTCACACGCAT-3',反向5'- CTCCACCCGCACAAAGCAC-3';GAPDH正向5'- GGTGTGAACCATGAGAAGTATGACA-3',反向5'- GTCCTTCCACGATACCAAAGTTGT-3'。内参以GAPDH为标准,采用2-ΔΔCt方法算出mRNA的表达量。

1.5. 统计学处理

采用ImageJ1.43u软件对结果进行分析。数据应用SPSS 22.0统计学软件进行处理,以均数±标准差( x¯ ±s)表示。用单因素方差分析比较多组之间的差异。以P<0.05表示差异具有统计学意义。

2. 结 果

2.1. 保胎饮对小鼠RSA模型胚胎吸收率的影响

与正常对照组比较,RSA模型组胚胎吸收率明显升高(P<0.05),显示造模成功;与RSA模型组比较,保胎饮低剂量组胚胎吸收率有所降低,但两者差异无统计学意义(P>0.05);保胎饮中、高剂量组胚胎吸收率均明显下降(均P<0.05,表1)。

表1.

保胎饮对小鼠复发性流产模型胚胎吸收率的影响(n=10)

Table 1 Effect of baotaiyin on embryo absorption rate in mouse model of recurrent spontaneous abortion (n=10)

组别

总胚

胎数

吸收

胚胎数

胚胎

吸收率/%

正常对照组 91 6 6.60
RSA模型组 78 12 15.40*
保胎饮低剂量组(13.5 g/kg) 78 5 6.40
保胎饮中剂量组(27.0 g/kg) 79 6 7.60†
保胎饮高剂量组(54.0 g/kg) 83 6 7.20†

与正常对照组比较,*P<0.05;与RSA模型组相比,†P<0.05。

2.2. 各组Th17/Treg相关细胞因子水平的比较

与正常对照组比较,RSA模型组中Th17细胞相关的IL-17A(即IL-17)、IL-23表达水平均明显增高(均P<0.001),Treg细胞相关的TGF-β、IL-10表达水平均明显降低(分别P<0.05,P<0.001)。与RSA模型组比较,保胎饮低、中、高剂量组IL-17、IL-23表达水平均降低(P<0.05,P<0.01或P<0.001),其中,高剂量组IL-23的表达降低最显著(P<0.001);与RSA模型组比较,保胎饮中剂量TGF-β表达增加(P<0.05),保胎饮低剂量组IL-10表达增加(P<0.05,图1)。

图1.

图1

各组孕鼠血清中Th17/Treg细胞相关细胞因子表达水平比较

Figure 1 Comparison of serum Th17/Treg cell-related cytokine levels of pregnant mice in each group

*P<0.05, ***P<0.001 vs the normal control group. †P<0.05, ††P<0.01, †††P<0.001 vs the RSA model group. Th17: Helper T cell; Treg: Regulatory T cells; BTY: Baotaiyin; RSA: Recurrent spontaneous abortion.

2.3. 各组脾淋巴细胞Th17Treg表达水平及二者的比值

与正常对照组比较,RSA模型组淋巴细胞Th17细胞表达显著增加(P<0.01),Treg细胞表达显著降低(P<0.01),Th17/Treg比值显著升高(P<0.01);与RSA模型组相比,保胎饮低、中、高剂量组Th17细胞表达均降低(均P<0.01),Treg细胞表达均增加(均P<0.01);Th17/Treg比值显著降低(P<0.01;图23)。

图2.

图2

各组孕鼠脾淋巴细胞Treg(A)Th17(B)表达水平比较

Figure 2 Comparison of Treg (A) and Th17 (B) expression levels in spleen lymphocytes of pregnant mice in each group

BTY: Baotaiyin; RSA: Recurrent spontaneous abortion.

图3.

图3

各组孕鼠Th17/Treg比值比较

Figure 3 Comparison of Th17/Treg ratio of pregnant mice in each group

**P<0.01. BTY: Baotaiyin; RSA: Recurrent spontaneous abortion.

2.4. 各组妊娠小鼠蜕膜组织中 ROR- γ t FOXP3 mRNA表达的比较

与正常对照组比较,RSA模型组ROR-γt mRNA表达上调(P<0.01),FOXP3 mRNA表达显著下调(P<0.01);与RSA模型组相比,保胎饮中剂量组ROR-γt mRNA表达下调,FOXP3 mRNA表达上调(P<0.05,图4)。

图4.

图4

各组孕鼠蜕膜组织中 FOXP3 (A) ROR-γt (B) mRNA表达量比较

Figure 4 Comparison of FOXP3 (A) and ROR-γt (B) mRNA expression levels in decidua tissues of pregnant rats in each group

**P<0.01 vs the normal control group. †P<0.05 vs the RSA model group. BTY: Baotaiyin; RSA: Recurrent spontaneous abortim.

3. 讨 论

近年来随着对介导免疫耐受的Treg与介导炎症反应的Th17细胞的深入研究,可知良好的妊娠结局取决于母体对胚胎的正常免疫耐受,Th17、Treg细胞在多种免疫性疾病中互相抑制,二者的表达保持平衡。一旦受相关因素影响,二者的表达失去平衡,可能导致自然流产的发生及加剧,最终形成难以控制的RSA,影响女性生殖系统的健康[13]。Th17细胞及其相关细胞因子在RSA中发挥关键的作用[14-15],目前IL-23/Th17免疫炎症轴反馈导致Th17/Treg失衡成为研究者关注的热点。中医治疗从脾肾入手,微调阴阳,恢复阴阳的互根互用,阴阳平衡的状态[16],与西医理论中免疫调节作用极为相似,亦是RSA研究的焦点。

Treg细胞与Th17细胞同根同源,均由祖细胞-中间祖细胞分化而来,中间祖细胞在不同的环境和条件下,通过特异性表达转录因子FOXP3或ROR-γt,最终分化为Th17细胞和Treg细胞,从而形成了一组免疫“促进炎症/抑制炎症”细胞对。Treg细胞通过分泌IL-10、TGF-β等细胞因子调节T细胞免疫反应,使蜕膜环境呈免疫耐受状态,从而维持良好的妊娠状态[17-18]。大量的临床观察[19-20]发现:RSA患者外周静脉血和蜕膜组织中Th17细胞的表达显著高于正常妊娠妇女,Treg细胞表达显著低于正常妊娠妇女,表明妇女妊娠时Th17细胞表达增高将导致RSA的发生,正常妊娠的维持需要Treg细胞的调节作用。

Th17细胞具备强大的免疫促炎效应[21],RSA的发生与Th17细胞的表达密切相关。Th17细胞激活后特征性分泌的IL-17A是参与疾病多环节的重要促炎因子,包括人体的疾病防御、组织的损伤修复、炎性疾病的激发和恶性肿瘤的发展,亦在许多自身免疫性疾病中表现出尤为突出的作用[19]。IL-17可存在于胎盘细胞、绒毛膜细胞层、胚胎巨噬细胞内,表明IL-17在母胎免疫平衡机制中具有关键作用。RSA患者的外周血IL-17阳性的表达率明显高于健康对照组,且补充外源性的IL-17可增加小鼠流产率的同时亦降低TGF-β和IL-10的表达水平,但若预先在妊娠模型小鼠体内输注Treg细胞可以逆转这一流产结局[20]。证明在母胎免疫耐受失衡导致的RSA中某种特异细胞因子能刺激Th17细胞过度活跃并增加IL-17的分泌,是自然流产发生的关键点。然而,IL-23的缺失可导致Th17细胞停滞于幼稚阶段,不再分泌特异炎症因子IL-17,从而导致Th17细胞不能发挥正常的细胞毒理作用[21-22]。IL-23是一种由树突状细胞及其他抗原提呈细胞产生的异二聚体,由IL-12p40和IL-23p19两个亚基组成,是IL-12家族成员之一。IL-23能促进Th17细胞的扩增与分化,进而促使炎症反应的发生,同时推动免疫平衡体系朝Th17细胞倾斜[23-25],导致Th17过度增殖从而上调IL-17表达水平,进而诱导IL-23、IL-6及TNF-α等多种促炎因子的再次表达[26],形成IL-23/Th17正反馈循环,加速Th17/Treg失衡,使自然流产持续存在并反复加剧,最终导致RSA的发生。

本研究发现中药保胎饮中、高剂量组RSA小鼠的胚胎吸收率明显下降。保胎饮可降低RSA小鼠模型血清中IL-23、IL-17的表达水平,并升高TGF-β及IL-10的表达水平;使Th17细胞占CD4+T淋巴细胞的比例降低,Treg细胞占CD4+T淋巴细胞的比例升高;Th17/Treg比值下降,且向Treg细胞偏移。提示保胎饮可通过抑制IL-23/Th17免疫炎症轴的正反馈循环,调控Th17/Treg细胞平衡从而介导母胎免疫耐受,改善妊娠结局,防止RSA的发生。但保胎饮是中药复方,作用靶点较多,成分复杂,无法明确是否由一种主要途径调节免疫治疗,同时也未明确发挥作用的具体有效物质,这些问题有待在后续研究中探索。

基金资助

国家自然科学基金(81560785,82060882);云南省科技厅科技计划项目(202102AA100008)。

This work was supported by the National Nature Science Foundation (81560785, 82060882) and the Science and Technology Plan Project of Science and Technology Department of Yunnan Province (202102AA100008), China.

利益冲突声明

作者声称无任何利益冲突。

作者贡献

詹兴秀 实验研究,统计分析,论文撰写和修改;姜丽娟 论文构想和修改;牛红萍 实验研究,论文修改;杨丽娟 实验设计,统计分析;万茜茜 论文修改;钱艳平 实验研究,数据采集。所有作者阅读并同意最终的文本。

原文网址

http://xbyxb.csu.edu.cn/xbwk/fileup/PDF/2022111532.pdf

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