木通皂苷D 對LPS 誘導的人腦微血管內皮細胞凋亡和氧化應激的影響及作用機制研究

郗 歐，劉禹岐，馬 進，焦富英，阮 林

（1.遼寧中醫藥大學附屬第二醫院 腦病一科，遼寧 沈陽 110034；2.遼寧中醫藥大學附屬第二醫院心內二科，遼寧 沈陽 110034）

血管內皮細胞覆蓋于血管表面，是血液和血管組織之間的天然屏障。腦微血管內皮細胞是血腦屏障的重要組成部分，其損傷是腦血管疾病發生的最直接原因[1]。因此，保護腦微血管內皮細胞損傷對腦血管疾病的治療尤為重要。木通皂苷D 是中藥續斷的主要活性成分之一，具有多種藥理作用。研究顯示，木通皂苷D 可減輕H2O2誘導的血管內皮細胞損傷，提高內皮細胞纖溶功能并抑制血小板的聚集，具有治療心腦血管疾病的潛在價值[2]；木通皂苷D 通過提高肝組織中GSH 和SOD 活性及降低MDA 含量減輕CCl4引起的小鼠急性肝損傷[3]。circ_TTC3 是一種環狀RNA（circRNA），參與調控細胞增殖、凋亡、炎癥反應和氧化應激等生理或病理過程，其異常表達可影響多種疾病的發展進程。研究顯示，circ_TTC3在大腦中動脈閉塞/再灌注（MCAO/R）小鼠模型及葡萄糖剝奪（OGD）誘導的星形膠質細胞中表達升高，敲減circ_TTC3 可降低MCAO/R 小鼠腦梗死面積及腦組織含水量，同時減少OGD 誘導的星形膠質細胞凋亡，其作用機制與靶向調控miR-372-3p/Toll 樣受體4（TLR4）軸有關，circ_TTC3 有可能成為中風引起的腦缺血再灌注損傷治療的分子靶點[4]。本研究建立脂多糖（LPS）誘導的人腦微血管內皮細胞（HBMEC）損傷模型，觀察木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的影響及其能否通過調控circ_TTC3 發揮作用，以期為其用于腦血管疾病的治療提供一定的實驗依據。

1 材料與方法

1.1 實驗細胞、試劑和儀器

人腦微血管內皮細胞（上海中喬新舟生物科技有限公司）；木通皂苷D（純度≥98%，上海純優生物科技有限公司）；LPS（美國Sigma 公司）；CCK-8 試劑盒、Annexin V-FITC/PI 試劑盒和DMEM 培養液（北京索萊寶科技有限公司）；胎牛血清（浙江天杭生物科技有限公司）；LipofectamineTM2000 試劑盒（美國Invitrogen 公司）；引物序列、circ_TTC3siRNA （si-circ_TTC）和過表達載體（pcDNA-circ_TTC3）、siRNA陰性序列（si-NC）和空載體（pcDNA）（上海生工生物工程股份有限公司）；SOD 和MDA 試劑盒（南京建成生物工程研究所）。371 型CO2培養箱（美國ThermoForma 公司）；Fax-2100 型酶標儀（美國Awareness 公司）；FACSCalibur 分析型流式細胞儀（美國BD 公司）；T100 型PCR 儀（美國Bio-Rad 公司）。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養和分組處理 復蘇HBMEC，加含10% 胎牛血清的DMEM 培養液（基礎培養液）置于CO2培養箱中培養。將HBMEC 分為對照組、LPS 組、LPS+木通皂苷D 低、中、高劑量組。對照組細胞用DMEM 培養液培養24 h，LPS 組細胞用含1.0 mg/L[5]LPS的DMEM培養液培養24 h，LPS+木通皂苷D低、中、高劑量組細胞分別用含12.5、25、50 μmol/L[2]木通皂苷D 和1.0 mg/L LPS 的DMEM 培養液共同培養24 h。

1.2.2 CCK-8 法檢測細胞增殖抑制率 將對數期HBMEC（2.5 × 104個/mL）接種至96 孔板中，每孔0.2 mL，培養4 h 后，棄培養液，分組處理。處理后，每孔加10 μL CCK-8。孵育2 h，用酶標儀（450 nm）測吸光度（A）值。增殖抑制率（%） = （A對照組-A實驗組）/A對照組×100%。

1.2.3 流式細胞術檢測細胞凋亡 將對數期HBMEC（2.5 × 104個/mL）接種至6 孔板中，每孔2.5 mL。培養4 h 后，棄培養液，分組處理。處理后，收集各組細胞，用PBS 清洗2 次，并調整密度為1.0 ×106個/mL。取1.0 mL 細 胞 懸 液，1 000 r/min 離 心5 min 后，棄上清，加500 μL 結合緩沖液，重懸細胞。加10 μL Annexin V-FITC，避 光 孵 育10 min。再 加5 μL PI，避光孵育5 min后，用流式細胞儀檢測細胞凋亡。

1.2.4 比色法檢測細胞中SOD 活性和MDA 含量細胞接種和分組處理同“1.2.3”。處理后，收集各組細胞，PBS 清洗2 次，加細胞裂解液裂解20 min。將裂解液3 500 r/min 離心10 min，取上清液，分別利用SOD 和MDA 試劑盒，采用比色法檢測SOD 活性及MDA 含量。

1.2.5 qRT-PCR 檢測circ_TTC3 表達 細胞接種和分組處理同“1.2.3”。處理后，收集各組細胞，PBS清洗2 次。用RNA 抽屜試劑盒提取各組細胞中總RNA，逆轉錄為cDNA 后，進行PCR 反應。引物序列：circ_TTC3 上游5′-CCTGTGTAGAAGCCATCC GT-3′，下 游5′-ATCATCAGTG GTAAAGTCAGGA GTA-3′；GADPH 上 游5′-CCAAGGTCATCCATGA CAAC-3′，下游5′-GCTTCACCACCTTCTTGATG-3′。2-△△Ct法計算circ_TTC3 相對GADPH 的表達量。

1.2.6 細胞轉染和處理 將對數期HBMEC（2.5 ×104個/mL）接種至6 孔板中，每孔2.5 mL。培養24 h 后，棄培養液，用LipofectamineTM2000 脂質體法分別轉染si-circ_TTC3、si-NC、pcDNA-circ_TTC3、pcDNA。轉染12 h 后，更換為完全培養液。再培養24 h 后，棄培養液，qRT-PCR 法檢測細胞中circ_TTC3 表達驗證轉染效果。轉染si-NC、si-circ_TTC3 的HBMEC 均用含1.0 mg/L LPS 的培養液培養24 h，分別記為LPS + si-NC 組、LPS + si-circ_TTC3組。轉染pcDNA、pcDNA-circ_TTC3 的HBMEC 均用含50 μmol/L 木通皂苷D 與1.0 mg/L LPS 的培養液共同培養24 h，分別記為LPS +木通皂苷D + pcDNA組、LPS +木通皂苷D + pcDNA-circ_TTC3 組。分別按照“1.2.2”“1.2.3”“1.2.4”項下方法檢測細胞增殖抑制率、凋亡率及細胞中MDA 含量和SOD 活性。1.2.7 統計學方法用SPSS 22.0 軟件進行數據分析，計量資料用均數 ± 標準差（±s）表示，兩組間比較采用t檢驗，多組間比較采用方差分析。以P＜0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的影響

LPS 組HBMEC 增殖抑制率、凋亡率及細胞中MDA 含量均高于對照組（P＜ 0.05），細胞中SOD 活性低于對照組（P＜ 0.05）。LPS +木通皂苷D 低、中、高劑量組HBMEC 增殖抑制率、凋亡率及細胞中MDA 含量均低于LPS 組（P＜ 0.05），細胞中SOD活性高于LPS 組（P＜ 0.05），且LPS +木通皂苷D 低、中、高劑量組各檢測指標兩兩組間比較差異均具有統計學意義（P＜ 0.05），見圖1、表1。

表1 木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的影響（±s，n = 3）Tab. 1 The effect of Akebia saponin D on LPS-induced HBMEC apoptosis and oxidative stress （±s，n = 3）

表1 木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的影響（±s，n = 3）Tab. 1 The effect of Akebia saponin D on LPS-induced HBMEC apoptosis and oxidative stress （±s，n = 3）

注：與對照組相比，*P ＜ 0.05；與LPS 組相比，#P ＜ 0.05；與LPS+木通皂苷D 低劑量組相比，△P ＜ 0.05；與LPS+木通皂苷D 中劑量組相比，□P ＜ 0.05。

分組 抑制率/% 凋亡率/% SOD/（U/L） MDA/（nmol/L）對照組 0.00 ± 0.00 7.79 ± 0.73 446.71 ± 22.77 165.30 ± 15.99 LPS 組 56.39 ± 1.74* 23.70 ± 1.25* 117.21 ± 12.02* 584.58 ± 35.87*LPS+木通皂苷D 低劑量組 45.01 ± 2.44*# 19.48 ± 0.91*# 170.22 ± 12.89*# 505.88 ± 16.60*#LPS+木通皂苷D 中劑量組 31.98 ± 1.38*#△ 15.96 ± 0.82*#△ 229.10 ± 18.72*#△ 367.99 ± 20.79*#△LPS+木通皂苷D 高劑量組 19.41 ± 0.88*#△□ 10.94 ± 0.66*#△□ 384.79 ± 24.38*#△□ 224.32 ± 16.13*#△□F 622.700 152.086 167.797 190.669 P 0.000 0.000 0.000 0.000

圖1 木通皂苷D 抑制LPS 誘導的HBMEC 凋亡Fig. 1 Akebia saponin D inhibits LPS-induced HBMEC apoptosis

2.2 木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 中circ_TTC3表達的影響

LPS 組HBMEC 中circ_TTC3 表 達 量 高 于 對 照組（P＜ 0.05）。LPS+木通皂苷D 低、中、高劑量組HBMEC 中circ_TTC3 表達量均低于LPS 組（P＜0.05），且LPS+木通皂苷D 低、中、高劑量組circ_TTC3 表達量兩兩組間比較差異均具有統計學意義（P＜ 0.05），見表2。

表2 木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 中circ_TTC3 表達的影響（±s，n = 3）Tab. 2 The effect of Akebia saponin D on the expression of circ_TTC3 in HBMEC induced by LPS （±s，n = 3）

表2 木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 中circ_TTC3 表達的影響（±s，n = 3）Tab. 2 The effect of Akebia saponin D on the expression of circ_TTC3 in HBMEC induced by LPS （±s，n = 3）

注：與對照組相比，*P ＜ 0.05；與LPS 組相比，#P ＜ 0.05；與LPS+木通皂苷D 低劑量組相比，△P ＜ 0.05；與LPS+木通皂苷D 中劑量組相比，□P ＜ 0.05。

分組 circ_TTC3對照組 1.00 ± 0.00 LPS 組 4.27 ± 0.12*LPS+木通皂苷D 低劑量組 3.44 ± 0.09*#LPS+木通皂苷D 中劑量組 2.88 ± 0.10*#△LPS+木通皂苷D 高劑量組 1.73 ± 0.13*#△□F 521.446 P 0.000

2.3 沉默或過表達circ_TTC3 的轉染效果驗證

si-circ_TTC3 組HBMEC 中circ_TTC3 表 達 量 為0.41 ± 0.03，明顯低于si-NC 組circ_TTC3 表達量1.00 ±0.00（t= 34.064，P＜ 0.05）， 說 明 si-circ_TTC3 組HBMEC 中circ_TTC3 表達較si-NC 組沉默。pcDNAcirc_TTC3 組HBMEC 中circ_TTC3 表達 量 為1.96 ±0.06，明顯高于pcDNA組circ_TTC3表達量1.00 ± 0.00（t= 26.847，P＜ 0.05），說明pcDNA-circ_TTC3 組HBMEC 中circ_TTC3 表達較pcDNA 組過表達。

2.4 沉默circ_TTC3 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的影響

LPS + si-circ_TTC3 組HBMEC 增殖抑制率、凋亡率及細胞中MDA 含量均低于LPS + si-NC 組（P＜0.05），細胞中SOD 活性高于LPS + si-NC 組（P＜0.05），見圖2、表3。

圖2 沉默circ_TTC3 抑制LPS 誘導的HBMEC 凋亡Fig. 2 Silencing circ_TTC3 inhibits LPS-induced HBMEC apoptosis

表3 沉默circ_TTC3 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的影響（±s，n = 3）Tab. 3 The effect of silencing circ_TTC3 on LPS-induced HBMEC apoptosis and oxidative stress（±s，n = 3）

表3 沉默circ_TTC3 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的影響（±s，n = 3）Tab. 3 The effect of silencing circ_TTC3 on LPS-induced HBMEC apoptosis and oxidative stress（±s，n = 3）

分組 抑制率/% 凋亡率/% SOD/（U/L） MDA/（nmol/L）LPS+si-NC 組56.41 ± 2.22 23.86 ± 1.30 119.76 ± 12.86 573.16 ± 27.43 LPS+si-circ_TTC3 組24.26 ± 1.46 12.56 ± 0.59 355.54 ± 19.90 252.26 ± 12.63 t 20.957 13.710 17.236 18.406 P 0.000 0.000 0.000 0.000

2.5 過表達circ_TTC3 逆轉木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的影響

LPS +木通皂苷D+pcDNA-circ_TTC3組HBMEC增殖抑制率、凋亡率及細胞中MDA 含量均高于LPS +木通皂苷D + pcDNA 組（P＜ 0.05），細胞中SOD 活性低于LPS +木通皂苷D + pcDNA 組（P＜ 0.05），見圖3、表4。

圖3 過表達circ_TTC3 逆轉木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡的抑制作用Fig. 3 Overexpression of circ_TTC3 reverses the inhibitory effect of Akebia saponins D on LPS-induced HBMEC apoptosis

表4 過表達circ_TTC3 逆轉木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的作用（±s，n = 3）Tab. 4 Overexpression of circ_TTC3 reverses the effect of Akebia saponin D on LPS-induced HBMEC apoptosis and oxidative stress（±s，n = 3）

表4 過表達circ_TTC3 逆轉木通皂苷D 對LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激的作用（±s，n = 3）Tab. 4 Overexpression of circ_TTC3 reverses the effect of Akebia saponin D on LPS-induced HBMEC apoptosis and oxidative stress（±s，n = 3）

分組 抑制率/% 凋亡率/% SOD/（U/L） MDA/（nmol/L）LPS+木通皂苷D+pcDNA 組19.64 ± 1.08 10.96 ± 0.68 379.52 ± 29.90 228.87 ± 12.75 LPS+木通皂苷D+pcDNAcirc_TTC3 組42.18 ± 1.97 19.12 ± 0.73 193.10 ± 10.31 446.48 ± 19.66 17.377 14.167 10.209 16.085 P 0.000 0.000 0.000 0.000 t

3 討論

人腦微血管內皮細胞（HBMEC）是腦內微環境的主要結構，HBMEC 的損傷是常見腦微血管疾病的使動環節。腦組織損傷后，腦微血管攣縮、內皮細胞體積變小、細胞間的間隙增加，逐步形成血栓，加重腦損傷[6]。LPS 是革蘭氏陰性菌細胞壁的主要成分，其可激活細胞內的氧化應激反應和凋亡途徑，誘導細胞損傷[7]。LPS 誘導的HBMEC 損傷模型常被用于體外模擬腦損傷。在LPS 的作用下，內皮細胞內的多種氧化酶產生大量活性氧（ROS），過量的ROS可引起細胞內氧化應激反應，造成細胞氧化損傷[8]。MDA 是脂質過氧化產物之一，其水平高低可間接反應細胞內氧化應激水平[9]。SOD 是一種抗氧化酶，其可清除氧自由基，減輕細胞氧化損傷[10]。細胞內MDA 含量的增加及SOD 活性的降低可說明細胞氧化受損。

續斷是川續斷科多年生草本植物川續斷DipsacusasperWall.ex Henry 的干燥根，具有補肝、強筋骨等功效。木通皂苷D 是續斷的主要活性成分，具有神經保護、心肌保護、抗骨質疏松、保肝降脂等藥理作用[11]。已有研究表明，木通皂苷D 可抑制神經酰胺誘導的肺上皮細胞凋亡，具有治療緩解神經酰胺誘導的急性肺損傷的潛在價值[12]；木通皂苷D 可通過下調ECE2 和A2M 基因表達保護PC12 細胞免受Aβ25-35損傷[13]。然而，還未見木通皂苷D 影響人腦微血管內皮細胞損傷的相關報道。本研究結果顯示，木通皂苷D 抑制LPS 引起的HBMEC 凋亡及氧化應激損傷。

circRNA 是一類非編碼RNA，呈閉合環狀，結構穩定且高度保守。近年來，隨著對circRNA研究的深入，發現其在細胞增殖、凋亡、氧化應激等過程中起重要調控作用[14-16]。研究已表明，circ_0003423[17]、circ_ANRIL[18]等circRNA 參 與 調控HBMEC 損傷，可作為減輕HBMEC 損傷的分子靶點。作為一種circRNA，circ_TTC3 也參與調控細胞凋亡、炎癥反應及氧化應激等過程[19-20]。本研究結果顯示，circ_TTC3 也可能成為減輕HBMEC 損傷的分子靶點，且木通皂苷D 可能通過下調circ_TTC3來抑制LPS 誘導的HBMEC 凋亡和氧化應激反應。

4 結論

木通皂苷D 可能通過下調circ_TTC3 表達在LPS誘導的HBMEC 損傷模型中發揮保護作用，其具有治療腦血管疾病的潛在藥用價值。但本實驗僅利用體外細胞實驗進行了研究，后續將進一步在體內驗證木通皂苷D 對HBMEC 損傷的保護作用，同時進一步探究circ_TTC3 調控的下游基因和信號通路。