牛樟芝在小鼠皮肤缺血模式手术中之抗发炎效果

论文发表在国际期刊: Journal of Ethnopharmacology

研究結果:

在这项研究中,固态培养牛樟芝和木头培养牛樟芝显著降低mRNA层级的促发炎基因,如IL-6和iNOS,并在本研究的皮肤缺血模型中,降低TNF-α、NF-κB和IL -6的蛋白表现。结果显示,牛樟芝降低发炎反应的 IL-6、TNF-α、NF-κB和iNOS。研究显示,牛樟芝子实体和菌丝体的萃取物具有优异的抗发炎的特性。其中,木头培养牛樟芝抗发炎的能力明显优于固态培养牛樟芝和ST1

研究目的:

在这项研究中,以背部皮肤的皮瓣手术诱发小鼠皮肤缺血模式,来研究牛樟芝(AC)与其活性化合物ST1 (ergostatrien-3β-ol) 的抗发炎效果。

因缺血/再灌流诱发的皮肤损伤是整形外科经常观察到的一种多因素过程(Wang,2009;Tamas et al.,2010)。

缺血性损伤的过程包括:缺氧、发炎和氧化损伤 (Liu and McCullough,2013)。发炎是缺氧诱发的初始阶段反应之一。皮肤缺血再灌注期间,活性氧(ROS) 的形成触发脂质过氧化,并且破坏蛋白质和核酸 (Siemionow and Arslan,2004),造成氧化损伤要减少皮肤因缺血造成的损伤,需要加强抑制发炎反应

在这项研究中,我们着重于牛樟芝椴木培养子实体、固态培养菌丝体和萃取物ST1在小鼠皮肤缺血模型中的抗发炎活性。

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材料与方法:

选择九周大的雄性小鼠,并随机将小鼠分为 6 组进行实验(n=6)。

方法: 将小鼠背部皮肤拉起一个 U 型皮瓣(3.5 cm 长 ×1.5 cm 宽),并对横向胸动脉血管双血管蒂进行切片,并将之缝合。

分组: 小鼠随机分为六组进行治疗(n=6):

(1) 正常对照组,不接受任何处理 [正常皮肤/丙二醇(PG),一种常用的医疗溶剂]
(2) 手术皮瓣/PG组: 皮瓣手术后涂抹PG丙二醇
(3) 手术皮瓣/S-AC组: 皮瓣手术后涂抹 300 mg/kg 的牛樟芝固态培养菌丝体
(4) 手术皮瓣/W-AC组: 皮瓣手术后涂抹 300 mg/kg 的牛樟芝木头培养子实体
(5) 手术皮瓣/H-ST1组: 皮瓣手术后涂抹高剂量 4mg/kg 的 ST1
(6) 手术皮瓣/L-ST1组: 皮瓣手术后涂抹低剂量 2mg/kg B.W.的ST1

材料: 牛樟芝溶解于25μL 的PG,并每6小时涂抹在皮瓣上共24小时。实验结束时,每只小鼠被麻醉,收集背部皮肤组织进行组织病理分析,按照我们之前报告中的方法提取RNA和蛋白质。

发炎与免疫反应

发炎是身体抵​​抗外來微生物侵略时所诱发的防御反应之一。

当体内巨噬细胞被细菌活化时,会诱发巨噬细胞产生免疫反应以及发炎作用,进而使细胞内的一氧化氮合成酶(iNOS)释出一氧化氮(NO)等发炎相关物质,包括TNF -α、IL-1、IL-6、NO 和PGE2。

人体裡适量的NO一氧化氮具有消灭外來细菌的作用,但NO对细胞具有毒性,也会造成组织细胞的损伤当 TNF-α、IL-1、IL-6、NO 和 PGE2被过度产生时,则会造成体内组织慢性的发炎反应或者是急性发炎反应,例如︰败血性休克

在慢性发炎及感染之细胞组织,会有一系列细胞激素、酵素及讯息蛋白(signal protein)生成。 iNOS及COX-2分别可催化NO及PGs大量产生,不但造成组织发炎及并发败血性休克,也使得慢性传染病(例如:肺结核)及自体免疫性疾病(例如:风湿性关节炎)等疾病症狀更加惡化。

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未经牛樟芝处理的「手术皮瓣/ PG组」手术后72小时内,
因缺血损伤造成的病理组织改变

  1. 手术后0小时
  2. 图B手术后12小时: 在表皮发现弥漫性和严重凝固性坏死带有轻微浸润情形,但皮下没有发炎细胞。
  3. 图C手术后 24 小时: 在表皮发现局部和中度凝固性坏死带有发炎细胞浸润,并在皮下发现中度发炎细胞和坏死带有轻微发炎细胞浸润。
  4. 图D手术后72小时: 在表皮发现弥漫性和严重凝固性坏死带有发炎细胞浸润,并在皮下发现轻微发炎细胞浸润和坏死伴随轻微水肿
    注:黄色「*」为凝固性坏死,红色「箭头」为细胞发炎。

手术后24小时,以牛樟芝处理缺血损伤之病理组织改变

  1. 图A正常对照组
  2. 图B手术皮瓣/ PG组: 手术后涂抹PG丙二醇,表皮程度约为 25-50%,而在皮下则为 25-75%的病变。
  3. 图C手术皮瓣/S-AC组: 手术后涂抹固态培养牛樟芝,在表皮发现约为 1-25%,皮下为 25% 的病变。
  4. 图D手术皮瓣/W-AC组: 手术后涂抹木头培养牛樟芝,相较于固态培养牛樟芝,木头培养牛樟芝在皮下较少发炎细胞浸润。
  5. 图E手术皮瓣/H-ST1组: 手术后涂抹高剂量的ST1,相较于丙二醇组,表皮呈现更严重的发炎细胞浸润(25-100%),但皮下则较少发炎细胞浸润。
  6. 图F手术皮瓣/L-ST1组: 手术后涂抹低剂量的 ST1,相较于与丙二醇组,表皮和皮下表现出较少的发炎细胞浸润(分别为 1-25%以及 25-50%)

组织病理分析表明,木头培养牛樟芝、固态培养牛樟芝和 ST1 涂抹在受伤的皮瓣,减少皮下发炎细胞浸润和水肿的程度木头培养牛樟芝减少发炎细胞浸润和水肿的能力,大于固态培养牛樟芝 和ST1然而,数据显示,木头培养牛樟芝、固态培养牛樟芝和 ST1 都具有显著的抗发炎能力

手术后24小时,由发炎细胞浸润至真皮和皮下的病变程度

木头培养牛樟芝减少发炎细胞浸润和水肿的能力,大于固态培养牛樟芝和ST1。然而,数据显示,木头培养牛樟芝、固态培养牛樟芝和ST1 都具有显著的抗发炎能力。

手术后24小时牛樟芝降低iNOS和IL-6的转录表现

iNOS和IL-6的转录表现在缺血的皮肤中均明显增加,而牛樟芝能降低iNOS和IL-6表现程度,尤其是木头培养牛樟芝(上图)。与丙二醇组比较:
固态培养牛樟芝组,iNOS的表现降低约 61%,IL-6 的表现分别降低约为 44%
木头培养牛樟芝组,iNOS的表现降低约 58%,IL-6 的表现分别降低约为 85%

結果:

皮瓣诱发的缺血损伤显著地增加 iNOS、COX2 和 IL-6 蛋白表现,并减少 IκB 蛋白表现。此外,在皮瓣手术后的 24 个小时,在表皮组织发现局部中度凝固性坏死与发炎细胞浸润;且在皮下组织注意到中度发炎细胞和坏死伴随着轻微水肿。然而,固态培养或木头培养的牛樟芝,或使用其衍生的 ST1 活性化合物,可显著地降低皮瓣之真皮和皮下的坏死和发炎细胞浸润。与对照组「手术皮瓣/PG组」相比较,牛樟芝实验组可透过减少发炎相关基因的表现,如:iNOS、IL-6、TNF-α和 NF-κB,而减少发炎反应。

结论:

这些结果证明牛樟芝木头培养子实体和固态培养菌丝体之甲醇萃取物,具有优异的抗发炎活性,因此具有很大的潜力作为加人工皮的添加物。

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牛樟芝(Niuchangchih, Antrodia cinnamonmea)的生理活性成份为:三萜类(Triterpenoids)、多糖体(Polysaccharides)、腺苷(Adenosine)、超氧歧化酶(SOD)、麦角固醇(Ergosterol)、羊毛固醇(Lanosterol)、免疫蛋白(Immunity Protein)、维生素(Vitamins)、核酸(Nucleic Acid)、胺基酸(Amino Acid)、苯类(benzenoids)、苯醌衍生物(benzoquinone derivates )、马来酸( Maleic acid)琥珀酸(Succinic acid)、凝集素(Lectin)、木质素(Lignin)、矿物质(钙、磷、铁、锗等)

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