摘要:目的:探讨姜黄素调节JAK2/STAT3信号通路对痤疮小鼠Th17/Treg细胞免疫平衡的影响。方法:通过注射丙酸杆菌混悬液建立痤疮小鼠模型,造模成功的小鼠随机分为痤疮组、姜黄素低(姜黄素-L,50mg/kg姜黄素)、中(姜黄素-M,100mg/kg姜黄素)、高剂量(姜黄素-H,150mg/kg姜黄素)组以及姜黄素-H+JAK2/STAT3通路激活剂-colivelin组(150mg/kg姜黄素+1.0mg/kgcolivelin),并以健康小鼠为对照组,干预结束后,对小鼠进行皮损评分;眼眶取血,ELISA及流式细胞术检测血清IL-6、IL-10水平以及Th17、Treg细胞比例;HE检测耳廓组织病理变化;Westernblot检测耳廓组织中p-JAK2、p-STAT3、JAK2、STAT3、Treg转录因子-叉头状转录因子3(FOXP3)及Th17转录因子-维甲酸相关孤独受体(RORγt)蛋白表达。结果:与对照组相比,痤疮组病理损伤严重,皮损及病理评分、IL-6水平、Th17细胞比例、p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3、RORγt表达显著升高,IL-10水平、Treg细胞比例、FOXP3表达显著降低(P<0.05);与痤疮组相比,姜黄素-L、姜黄素-M、姜黄素-H组皮损及病理评分、IL-6水平、Th17细胞比例、p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3、RORγt表达显著降低,IL-10水平、Treg细胞比例、FOXP3表达显著升高(P<0.05);与姜黄素-H组相比,姜黄素-H+colivelin组皮损及病理评分、IL-6水平、Th17细胞比例、p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3、RORγt表达显著升高,IL-10水平、Treg细胞比例、FOXP3表达显著降低(P<0.05)。结论:姜黄素可改善痤疮小鼠中Th17/Treg细胞免疫平衡,可能与抑制JAK2/STAT3信号通路有关。
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痤疮是常见的皮肤炎症性疾病,该疾病发病率高、易反复且机制复杂,主要以囊肿、丘疹、脓疱为主要症状,如若得不到有效治疗可导致永久性瘢痕,甚至毁容,给患者造成严重的健康和心理问题[1-2]。目前,已经提出了用于痤疮的各种治疗剂,包括类固醇/抗生素,以抑制炎症或杀死细菌,然而这些治疗剂可能导致耐药病原体的出现以及副作用的产生[3],因此需要寻找疗效佳、副作用小的药物治疗痤疮。姜黄素是从姜黄和其他姜黄属植物根茎中提取的主要天然多酚化合物,具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等生物活性,其抗炎特性是其多种生物活性的基础,在炎症疾病治疗如炎症性肠病、关节炎、银屑病、抑郁症中发挥重要作用[4]。痤疮属于常见的皮肤炎症性疾病,故推测姜黄素可能在其中发挥抗炎作用。JAK2/STAT3信号通路参与细胞增殖、炎症和纤维化相关基因的调节,如陈光华等[5]研究提出姜黄素可通过IL-6/STAT3信号通路调控Th17/Treg平衡在溃疡性结肠炎过程中发挥作用。在类风湿关节炎研究中,各种炎症细胞被激活,分泌促炎细胞因子,姜黄素可通过JAK2/STAT3信号通路降低关节炎评分,改善炎症浸润和滑膜细胞增殖[6]。但姜黄素能否通过JAK2/STAT3信号通路调控Th17/Treg平衡进而在痤疮治疗中发挥作用尚未研究,鉴于此,本研究旨在探讨姜黄素调节JAK2/STAT3信号通路对痤疮小鼠Th17/Treg细胞免疫平衡的影响。
1、材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验动物
C57BL/6小鼠购自安徽医科大学,许可证号:SCXK(皖)2022-001。所有小鼠在12h光照/12h黑暗循环的SPF级动物房中,自由获取食物和水。动物实验程序由莆田市第一医院医学伦理委员会批准(院科伦审:AEWC-220001),并根据实验动物护理和使用指南进行。
1.1.2 实验试剂与仪器
广东省微生物菌种保藏中心提供丙酸杆菌株;姜黄素购自Sigma公司;JAK2/STAT3通路激活剂-colivelin购自美国MCE公司;IL-6、IL-10试剂盒购自酶联生物科技;AntiMouseFoxp3PE、Anti-MouseCD25APC、MouseCD4FITCAntibody以及Cocktail(PMA+Ionomysin+BFA)购自美国BioLegend公司;p-JAK2、p-STAT3、JAK2、STAT3、Treg转录因子——叉头状转录因子3(FOXP3)及Th17转录因子(RORγt)抗体购自Ab‐cam公司。EclipseCi-L显微镜(日本东京尼康);流式细胞仪(美国BD公司)。
1.2 方法
1.2.1 痤疮小鼠模型的制备及干预
将小鼠分为试验组及对照组,试验组小鼠参照陈茜等[7]造模方法构建痤疮小鼠模型:麻醉小鼠,于右耳内侧郭中央皮内注射丙酸杆菌混悬液(20μl),对照组小鼠采用同样的方式与部位注射等体积的PBS溶液,小鼠出现耳部发红、肿胀以及红斑即为造模成功[8]。将造模成功的小鼠随机分为痤疮组(模型组)、姜黄素低(姜黄素-L)、中(姜黄素-M)、高剂量(姜黄素-H)组以及姜黄素-H+colivelin组,每组10只。其中姜黄素-L组、姜黄素-M组、姜黄素-H组分别以50、100、150mg/kg姜黄素灌胃干预,同时以生理盐水腹腔注射干预[9];姜黄素-H+colivelin组在灌胃150mg/kg姜黄素的同时以腹腔注射1.0mg/kgcolivelin干预[10];其余各组分别以等体积的生理盐水灌胃及腹腔注射干预,各组每日干预1次,连续干预7d。
1.2.2 各组小鼠耳部皮损评分
观察小鼠治疗后皮损变化,包括脓疱、脓肿、红斑以及丘疹情况:其中1分:红斑为主;2分:不仅有红斑出现,并伴随炎症丘疹;3分:除红斑、炎症丘疹外,小鼠出现脓疱现象;4分:上述现象均包括且有脓肿发生;0分:上述现象均未发生。
1.2.3ELISA检测各组血清IL-6、IL-10水平
评分结束后,麻醉小鼠并眼眶取血,离心机离心转速3500r/min15min,取上清液,按照试剂盒要求检测IL-6、IL-10水平。
1.2.4 流式细胞术检测外周血中Th17、Treg细胞比例
按照试剂盒说明操作,检测外周血中Th17、Treg细胞比例。
1.2.5HE染色检测耳廓组织病理变化
将耳廓组织在4%多聚甲醛中固定24h,石蜡包埋,并切成5μm切片。切片用苏木精和曙红染色,然后在显微镜下观察病理变化并进行组织评分,炎症评分如下:0分:无变化;1分:少数细胞浸润;2分:中度浸润;3分:广泛浸润。
1.2.6Westernblot检测耳廓组织中p-JAK2、pSTAT3、JAK2、STAT3、FOXP3以及RORγt蛋白表达
用含有蛋白酶抑制剂混合物的RIPA缓冲液提取耳廓组织中蛋白,将样品蛋白在12%SDS-PAGE上进行电泳,并转移至PVDF膜,随后使用特异性一抗(p-JAK2、p-STAT3、JAK2、STAT3、FOXP3及RORγt)在4℃下过夜进行Westernblot。次日,用洗涤缓冲液轻轻冲洗膜,并与辣根过氧化物酶偶联的二抗在室温下孵育1h。采用增强化学发光法可视化蛋白,使用ImageJ软件检查条带的光密度值。
1.3 统计学分析
采用SPSS27.0软件分析数据,以xˉ±s表示,单因素方差分析用于多组间比较,以SNK-q检验进一步两两比较,P<0.05时表示差异有统计学意义。
2、结果
2.1 姜黄素对小鼠耳部皮损评分的影响
与对照组相比,痤疮组皮损评分显著增加(P<0.05);与痤疮组相比,姜黄素-L、姜黄素-M、姜黄素-H组皮损评分显著降低(P<0.05);与姜黄素-H组相比,姜黄素H+colivelin组皮损评分显著增加(P<0.05),见表1。
2.2 姜黄素对血清IL-6、IL-10水平的影响
与对照组相比,痤疮组IL-6水平显著升高,IL-10水平显著降低(P<0.05);与痤疮组相比,姜黄素-L、姜黄素-M、姜黄素-H组IL-6水平显著降低,IL-10水平显著升高(P<0.05);与姜黄素-H组相比,姜黄素-H+co‐livelin组IL-6水平显著增加,IL-10水平显著降低(P<0.05),见表2。
2.3 姜黄素对外周血中Th17、Treg细胞比例的影响
与对照组相比,痤疮组Th17细胞比例显著增加,Treg细胞比例显著降低(P<0.05);与痤疮组相比,姜黄素-L、姜黄素-M、姜黄素-H组Th17细胞比例显著降低,Treg细胞比例显著增加(P<0.05);与姜黄素-H组相比,姜黄素-H+colivelin组Th17细胞比例显著增加,Treg细胞比例显著降低(P<0.05),见表3。
2.4 姜黄素对耳廓组织病理学变化的影响
对照组无明显病理变化;痤疮组有脓肿形成,大量炎性浸润,血管扩张,组织水肿;姜黄素-L、姜黄素-M、姜黄素-H组病理损伤得到改善,其中姜黄素-H组趋于正常;与姜黄素-H组相比,姜黄素-H+colivelin组病理损伤加重,见图1、表4。
表1 各组小鼠耳部皮损评分的比较
表2 血清IL-6、IL-10水平的比较
表3 外周血中Th17、Treg细胞比例的比较
图1 耳廓组织病理学变化
表4 病理损伤比较
表5 组织中p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3、FOXP3、RORγt表达的比较
图2 组织中p-JAK2、p-STAT3、JAK2、STAT3、FOXP3及RORγt蛋白表达
2.5 姜黄素对耳廓组织相关蛋白表达的影响
与对照组相比,痤疮组p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3、RORγt表达显著增加,FOXP3表达显著降低(P<0.05);与痤疮组相比,姜黄素-L、姜黄素-M、姜黄素-H组p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3、RORγt表达显著降低,FOXP3表达显著增加(P<0.05);与姜黄素-H组相比,姜黄素-H+colivelin组p-JAK2/JAK2、pSTAT3/STAT3、RORγt表达显著增加,FOXP3表达显著降低(P<0.05),见表5、图2。
3、讨论
痤疮是最常见的慢性炎症性皮肤病之一,影响超过80%的青少年和约2/3的成人。痤疮的主要表现为脓疱、囊肿、粉刺和丘疹,且常发生在面部、颈部和胸部[11]。虽然痤疮很常见,但其病因仍未完全了解,被认为是多因素导致,丙酸杆菌被认为是痤疮发展的主要细菌,可诱导免疫细胞的活化和蛋白酶、脂肪酶及透明质酸酶的分泌,从而引发炎症发生发展[12]。目前对于痤疮的治疗尚无特效药,因此了解痤疮发展的机制并探索新的治疗药物成为临床研究重点。
姜黄素是姜黄的衍生物,被广泛用作食物着色剂、烹饪香料,具有广泛的生物活性,包括抗炎、抗菌活性、抗氧化和抗癌作用,对不同类型的癌症、心血管疾病以及炎症和皮肤病均有作用[13-14]。KU‐MAR等[15]研究证明姜黄素能有效缓解临床症状,降低炎症标志物的水平,减缓疾病进展,并防止疾病复发。Th17和Treg细胞代表CD4+T细胞的两种不同表型,具有完全不同的功能:Th17细胞是促炎症的,主要分泌促炎细胞因子IL-6,RORγt其主要的转录因子;而Treg细胞是抗炎症的,主要通过分泌抗炎细胞因子参与各种免疫性疾病,如IL-10,FOXP3是Treg细胞的主要转录因子,维持其特定的特征和功能,两个亚群之间建立的平衡对于防止过度免疫激活、自身免疫反应和代谢综合征发病至关重要[5,16-17]。本研究通过注射丙酸杆菌混悬液建立痤疮小鼠模型,结果发现痤疮小鼠病理损伤及皮损评分增加,血清中IL-6水平升高,抑炎因子IL-10水平降低,提示痤疮伴随炎症反应的发生。流式细胞术检测结果表明,Th17细胞比例及RORγt表达显著增加,但Treg细胞比例、FOXP3表达显著降低,提示Th17/Treg细胞免疫平衡发生改变,可导致痤疮小鼠的疾病发展。经姜黄素干预后,上述指标发生逆转,表明姜黄素可通过改善Th17/Treg细胞免疫平衡,抑制炎症反应的发展进而达到治疗痤疮的目的,但具体作用机制尚不明确。
JAK2/STAT3途径在炎症反应中起关键作用,这对于细胞因子的功能、T淋巴细胞的分化和适应性免疫的激活是必需的,故推测Th17/Treg平衡、炎症反应与JAK2/STAT3信号通路在痤疮发病机制中可能存在联系[18]。如SHAN等[19]研究发现运动预处理通过抑制JAK2/STAT3通路减轻大鼠脑缺血诱导的神经元凋亡、炎症反应,改善Th17/Treg失衡。在动脉粥样硬化研究中,养阴清热方通过抑制JAK2/STAT3通路进而调节Th17/Treg平衡,控制炎症及抗炎因子的释放,实现对该疾病免疫炎症的调节[20]。此外,姜黄素通过调节该通路已在多种疾病中报道,如姜黄素显著抑制JAK2/STAT3通路和NLRP3炎症小体的激活减轻黄曲霉毒素B1诱导的肝脏毒性[21]。在脓毒性急性肾损伤研究中,姜黄素通过抑制NF-κB和JAK2/STAT3信号通路减轻急性肾损伤炎症反应及细胞凋亡[22]。以上研究提示姜黄素有望通过JAK2/STAT3信号通路发挥对痤疮类炎症性疾病的治疗作用。本研究同样发现在痤疮小鼠耳廓组织中p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3表达增加,提示JAK2/STAT3通路的激活可能参与痤疮的发生。但经姜黄素干预后,p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3表达被抑制,小鼠痤疮症状得到改善,推测姜黄素通过抑制JAK2/STAT3通路,抑制Th17细胞分泌促进炎症因子,激活Treg细胞分泌抗炎因子,进而实现对痤疮小鼠的治疗。为验证该结论,本实验以JAK2/STAT3通路激活剂colivelin进行回复验证,结果发现colivelin激活JAK2/STAT3信号通路,致使Th17/Treg平衡,加重痤疮小鼠的表现,表明姜黄素可以改善痤疮小鼠症状,与抑制AK2/STAT3通路有关。
综上所述,姜黄素可通过抑制JAK2/STAT3信号通路调节Th17/Treg细胞免疫平衡,减缓痤疮小鼠发展,为临床治疗痤疮提供方法,但由于机制复杂,仍需进一步研究。
参考文献:
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基金资助:2020年福建省卫生健康科技计划项目(2020GGB050);
文章来源:李知,陈素红,缪飞,等.姜黄素调节JAK2/STAT3信号通路对痤疮小鼠Th17/Treg细胞免疫平衡的影响[J].中国免疫学杂志,2025,41(06):1371-1375.
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期刊名称:中国免疫学杂志
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出版地方:吉林
专业分类:医学
国际刊号:1000-484X
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