基于IL-6/STAT3通路探究参芪复方治疗缺血性心力衰竭的免疫调节机制

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慢性心力衰竭(Chronic Heart Failure,CHF)是一种慢性炎症状态,其特征是循环和心肌促炎细胞因子水平升高,促进病理性左室重构。尽管临床前研究表明细胞因子拮抗剂在CHF中具有治疗作用,但大规模的随机对照临床试验中并未显现积极的疗效。究其原因,血浆/血清细胞因子水平在很大程度上取决于先天和适应性免疫系统激活的联合影响,它们可能并不是CHF潜在发病机制的特异性指标。在非缺血性、压力过载的CHF小鼠模型中,激活的CD4+T免疫淋巴细胞已被证明广泛浸润于心脏,并在促进心脏纤维化、肥厚和重塑中发挥关键作用。然而,免疫细胞是否以及如何影响缺血性心力衰竭(Ischemic Heart Failure,IHF)的病理机制,尚不清楚。中医认为气虚是IHF的病理基础之一,贯穿疾病发生发展的始终,心气虚损导致实邪停滞,有形之邪聚于体内又反过来影响心气的功能,以致虚者更虚,实者更实,形成恶性循环,这与免疫激活过程高度契合。补益心气是众医家治疗IHF的基础方法。参芪复方是课题组根据临床经验研发而来,前期基础实验证明具有良好的抗心衰药效,蛋白质组学初步发现可通过调节免疫相关蛋白表达发挥心脏保护作用,但具体机制尚未明确。基于此,本研究拟通过临床和基础研究两个层面,结合网络药理学技术,进一步验证参芪复方治疗IHF的疗效及调控CD4+T淋巴细胞亚群的免疫作用机制。本研究分为以下三个部分:研究1参芪复方治疗缺血性心力衰竭的临床研究及对CD4+T细胞表型的影响目的:基于临床研究,初步探索参芪复方对IHF患者的临床疗效及对CD4+T细胞表型的调控作用,为参芪复方治疗IHF提供科学依据。方法:采用病例对照和前后自身对照研究,纳入符合纳排标准的IHF患者和具有可比性的健康受试者。IHF患者在常规治疗基础上接受参芪复方治疗8周,比较治疗前和治疗8周后临床疗效指标的差异。采用流式细胞术,对比健康受试者、IHF患者治疗前后外周血单个核细胞中Th1/Th2/Th17/Treg细胞亚群的百分比和血清中细胞因子 IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-17、TNF-α、IFN-γ的含量。结果:共纳入符合标准的IHF患者和健康受试者各30例,其中IHF患者均完成了 8周的治疗。1.主要疗效指标1.1 左室射血分数(Left ventricular ejection fraction,LVEF):治疗后 IHF 患者的LVEF值较治疗前有所提升,但比较无统计学差异(P>0.05)。1.2 左室舒张末期内径(Left ventricular end-diastolic diameter,LVEDD):治疗后IHF患者的LVEDD值较治疗前无明显变化,比较无统计学差异(P>0.05)。1.3 B 型钠尿肽(B-type natriuretic peptide,BNP):治疗后 IHF 患者的 BNP水平较治疗前显著下降,比较有统计学差异(P<0.05)。2.次要疗效指标2.1气虚症候量表积分:治疗后IHF患者的气虚症候量表总积分较治疗前显著下降,比较有统计学差异(P<0.05)。2.2明尼苏达心力衰竭生活质量问卷评分(MLHFQ):治疗后IHF患者的MLHFQ积分较治疗前显著下降,比较有统计学差异(P<0.05)。3.免疫指标3.1 CD4+T淋巴细胞亚群:与健康受试者相比,IHF患者Th2下降,Th17及Th17/Treg上升,有统计学差异(P<0.05),Th1无明显变化,Th1/Th2和Treg升高,无统计学差异(P>0.05);经参芪复方治疗8周后,IHF患者Th1、Th17、Th1/Th2、Th17/Treg显著下降,Th2显著上升,差异有统计学意义(P<0.05),Treg有下降趋势,但无统计学差异。3.2细胞因子:与健康受试者相比,IHF患者血清中IL-4、IL-10含量下降,IL-2、IL-6、IL-17、TNF-α、IFN-y含量上升,差异有统计学意义(P<0.05);经参芪复方治疗8周后,IHF患者血清中IL-10含量上升,IL-2、IL-6、IL-17、TNF-α、IFN-γ含量下降,差异有统计学意义(P<0.05),IL-4虽然有上升趋势,但无统计学差异(P>0.05)4.气虚症候量表积分与BNP、免疫指标相关性分析:Pearson相关性分析结果显示,IHF患者气虚症候积分与BNP、Th17、IL-2、IL-17、TNF-α、IL-6水平呈显著正相关;与IL-4、IL-10呈负相关,差异具有统计学意义(P<0.05)。5.安全性:IHF患者在治疗期间血常规、肝肾功能、血脂未见异常,未发生不良事件。结论:1.参芪复方可以有效降低IHF患者BNP水平,缓解临床症状,提高生活质量。2.IHF患者存在外周血CD4+T淋巴细胞亚群紊乱,主要表现为Th17、Th17/Treg 增加,促炎因子 IL-2、IL-6、IL-17、TNF-α、IFN 水平升高;Th2 下降,抗炎因子IL-4、IL-10水平下降。3.参芪复方可以有效调节IHF患者外周血CD4+T淋巴细胞亚群免疫平衡,主要表现为Th1、Th17、Th1/Th2、Th17/Treg表达下降,促炎因子IL-2、IL-6、IL-17、TNF-α、IFN-γ水平下降;Th2表达增加,IL-10水平升高。4.IHF患者气虚症状严重程度与CD4+T淋巴细胞亚群分布有关。研究2基于网络药理学及分子对接技术探讨参芪复方治疗缺血性心力衰竭的作用机制目的:基于网络药理学及分子对接技术,挖掘参芪复方治疗IHF的活性成分和作用靶标,为后续机制研究奠定基础。方法:通过TCMSP和SwissTargetPrediction数据库筛选参芪复方有效活性成分并预测其作用靶点;基于TTD、DisGeNet、Genecards、OMIM和Drugbank数据库检索心力衰竭相关疾病靶点;绘制韦恩图得到参芪复方治疗IHF的交集靶点;利用STRING平台构建PPI网络,得到核心靶点;使用R语言中的Clusterfiler包对共有靶点进行GO和KEGG富集分析;最后,运用Autodock Vina软件进行分子对接。结果:共筛选出参芪复方有效活性成分6个,药物靶点146个,IHF疾病靶点 1237 个,共有靶点 68 个;其中 IL6、TNF-α、IL-1 β、CCL2、MMP9、VEGFA、AKT1、CASP3为参芪复方治疗CHF的核心靶点;基因富集分析显示参芪复方治疗IHF主要涉及Th17细胞分化、IL-17、Toll样受体、T细胞受体、缺氧诱导因子、细胞与细胞因子受体互作等多条信号通路;分子对接显示参芪复方的有效活性成分槲皮素、山奈酚与核心靶点IL-6、CASP3具有较好的结合性能。结论:参芪复方可以通过多成分-多靶点-多通路的方式发挥抗IHF作用。其机制可能与影响IL6、TNF-α、IL-1 β、CCL2等靶点蛋白表达,介导Th17细胞分化等信号通路,抑制炎症反应和调控免疫应答有关。研究3基于IL-6/STAT3信号通路探究参芪复方治疗IHF的免疫调节机制目的:基于动物实验,采用分子生物学技术,探究参芪复方对IHF大鼠Th1 7/Treg细胞平衡及IL-6/STAT3信号转导的影响。方法:60只SD雄性大鼠随机分为假手术组、模型组、参芪复方低、中、高剂量组、福辛普利组,每组10只。选择冠状动脉结扎法制备大鼠急性心肌梗死后心力衰竭模型,术后灌胃5周。心脏超声检测大鼠心功能和心室结构变化;HE、Masson染色观察大鼠心肌病理学改变;酶联免疫法检测大鼠血清NT-proBNP、cTnT、IL-6、IL-10、IL-17A、TNF-α水平;流式细胞术检测大鼠外周血和脾脏Th17、Treg细胞比例;免疫组化观察大鼠心肌组织IL-6、IL-10、IL-17A、STAT3、磷酸化STAT3阳性表达情况;免疫印迹方法检测大鼠心肌组织IL-6、STAT3、磷酸化STAT3、Foxp3、RORγt蛋白表达情况。结果:1.心脏超声显示,与假手术组相比,模型组心功能指标LVEF、LVFS、SV、CO显著下降,心室重构指标LVDs、LVDd、LVESV、LVEDV明显增加;与模型组相比,给药组大鼠心功能及心室重构指标得到显著改善(P<0.01或P<0.05)。2.心肌组织病理学显示,假手术组大鼠心肌组织排列致密有序,无纤维化沉积;模型组大鼠心肌组织排列紊乱、断裂,有大量胶原沉积;给药组心肌损伤得到改善,未见明显胶原沉积。3.Elisa检测显示,与假手术相比,模型组NT-proBNP与cTnT含量升高;与模型组相比,给药组大鼠血清NT-proBNP含量降低(P<0.01或P<0.05)。4.流式细胞术显示,与假手术组相比,模型组外周血及脾脏Th17、Th17/Treg升高,Treg下降;与模型组比较,给药组大鼠外周血及脾脏Th17、Th17/Treg下降;Treg升高,以高剂量效果最为显著(P<0.01或P<0.05)。5.细胞因子检测显示,与假手术相比,模型组血清促炎因子IL-6、IL-17A、TNF-α增加,抗炎因子IL-10下降;与模型组相比,各给药组大鼠血清促炎因子水平回落,抑炎因子IL-10增加(P<0.01,或P<0.05)。6.免疫组化显示,参芪复方高剂量组可以有效抑制IL-6、IL-17、STAT3、磷酸化STAT3的表达,上调IL-10的表达(P<0.05)。7.Western Blot显示,复方人参高剂量组可以抑制IL-6、STAT3、磷酸化STAT3、RORγt蛋白的表达,上调Foxp3的表达(P<0.05)。结论:IHF大鼠存在Th17/Treg细胞功能失衡,参芪复方可以通过抑制IL-6/STAT3信号通路,抑制Th17细胞分化,恢复Th17/Treg细胞平衡,减轻炎症损伤,改善大鼠心脏功能,减轻心室重构。
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