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  济宁医学院学报  2019, Vol. 42 Issue (3): 166-170  DOI:10.3969/j.issn.1000-9760.2019.03.004
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谢宝华, 赵霖, 朱肖肖, 尹训强, 周宪宾, 李霞. 左归丸对绝经后骨质疏松妇女Th17/Treg亚群偏移的影响[J]. 济宁医学院学报, 2019, 42(3): 166-170. DOI: 10.3969/j.issn.1000-9760.2019.03.004.
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XIE Baohua, ZHAO Lin, ZHU Xiaoxiao, YIN Xunqiang, ZHOU Xianbin, LI Xia. Regulating effect of Zuoguiwan on Th17/Treg shift in postmenopausal osteoporosis[J]. Journal Of Jining Medical University, 2019, 42(3): 166-170. DOI: 10.3969/j.issn.1000-9760.2019.03.004.
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基金项目

国家自然科学基金项目(81373670,81704116);济宁医学院青年基金项目(JYQ14KJ29)

通信作者

李霞, E-mail:786735868@qq.com;

文章历史

收稿日期:2018-09-12
左归丸对绝经后骨质疏松妇女Th17/Treg亚群偏移的影响
谢宝华1 , 赵霖2 , 朱肖肖2 , 尹训强2 , 周宪宾2 , 李霞2     
1. 济宁医学院基础医学院, 济宁 272067;
2. 山东省医学科学院, 济南 250062
摘要目的 探讨左归丸对绝经后妇女骨密度和Th17/Treg亚群偏移的影响及其机制。方法 选择2016年1月至2017年11月在山东中医药大学附属医院查体妇女共45例纳入未绝经组、绝经组和左归丸组各15例为研究对象,电化学发光法检测血清雌二醇(E2)水平,双能X线骨密度仪测定第2~4腰椎(L2-4)前后位骨密度(BMD),流式细胞术检测血清Th17/Treg亚群比例,Western blot法检测血清Th17/Treg亚群特异性核转录因子(RORγt、Foxp3)蛋白表达水平,RT-PCR法检测血清Th17/Treg亚群特征性细胞因子(IL-17AmRNA、IL-10mRNA)表达水平。结果 与未绝经组比较,绝经组血清E2水平及BMD均明显降低,Th17亚群比例明显升高,Treg亚群比例明显降低,差异具有统计学意义(P < 0.05),T细胞向Th17亚群偏移;左归丸治疗后,与绝经组比较,左归丸组BMD明显升高,Th17亚群比例明显降低,Treg亚群比例明显升高,T细胞向Treg亚群偏移,RORγt蛋白表达明显降低,Foxp3蛋白表达明显升高,IL-17AmRNA表达降低,IL-10mRNA表达升高,差异具有统计学意义(P < 0.05),血清E2表达无显著性差异(P>0.05);相关性分析表明,BMD与Th17亚群水平呈显著负相关(P < 0.05),与Treg亚群水平呈显著正相关(P < 0.05)。结论 女性绝经后骨密度降低与Th17/Treg亚群向Th17偏移有密切关系,左归丸能调节T细胞亚群特异性核转录因子表达,诱导Treg亚群分化,逆转Th17/Treg亚群失衡状态,提高骨密度。
关键词绝经后骨质疏松    Th17    Treg    左归丸    雌激素    
Regulating effect of Zuoguiwan on Th17/Treg shift in postmenopausal osteoporosis
XIE Baohua1 , ZHAO Lin2 , ZHU Xiaoxiao2 , YIN Xunqiang2 , ZHOU Xianbin2 , LI Xia2     
1. College of Basic Medicine, Jining Medical Univercity, Jining 272067, China;
2. Shandong Academy of Medical Sciences, Jinan 250062, China
Abstract: Objective To investigate the effect and the mechanism of Zuoguiwan on bone mineral density(BMD) and shift of Th17/Treg of postmenopause women. Methods 45 cases of healthy examined women (15 cases of premenopause women, 15 cases of postmenopause women and 15 cases of postmenopause women taking Zuoguiwan) in hospital were selected in this study.The serum estradiol (E2) was assessed by electrothemiluminescence immunoassay.Bone mineral density(BMD) of lumbar vertebrae 2~4 was measured with dual energy X-ray absorptiometry.The percentages of Th17/Treg subsets were detected by flow cytometry.RORγt and Foxp3 were detected by Western blot.IL-17A mRNA and IL-10 mRNA were detected by reverse transcription polymerase chain reaction(RT-PCR). Results Compared with premenopause women, both E2 and BMD of postmenopause women were decreased obviously.The percentage of Th17 subset was increased obviously, and the percentage of Treg subset were decreased obviously.The difference was statistically significant(P < 0.05).T-cells subsets offset into Th17 subset.After Zuoguiwan administration, BMD of postmenopause women was increased obviously.The percentage of Th17 subset was decreased obviously, and the percentage of Treg was increased obviously.T-cells subsets offset into Treg subset.The expression of RORγt was decreased obviously, while the expression of Foxp3 was increased obviously.The expression of IL-17A mRNA was decreased obviously, while the expression of IL-10 mRNA was increased obviously.The difference was statistically signficant (P < 0.05).There was no significant difference in the expression of serum E2 (P>0.05).BMD was positively correlated with the percentage of Treg subset (P < 0.05) and was negatively correlated with the percentage of Th17 subset (P < 0.05). Conclusion There was a close correlation between BMD and Th17/Treg shifts to Th17 after menopause.Zuoguiwan could improve BMD of postmenopause women via regulating the differentiation of Th17/Treg subgroups.
Keywords: Postmenopausal osteoporosis    Th17    Treg    Zuoguiwan    Estradiol    

骨质疏松症(OP)是绝经后女性常见的骨代谢性疾病,我国50岁以上女性骨质疏松症患病率为20.7%[1]。研究表明绝经后骨质疏松症与雌激素水平降低密切相关[2],临床上雌激素替代疗法治疗绝经后骨质疏松有明确疗效,但长期使用可能会导致中风、静脉栓塞等风险增加,且存在诱发肿瘤的风险[3]。左归丸是补肾滋阴经典方剂,治疗骨质疏松症取得良好临床疗效,但其作用机制尚不明确[4]。T细胞是重要的免疫细胞,T细胞亚群相关细胞因子表达与雌激素水平存在显著相关性[5]。我们前期研究发现左归丸能调节Th1/Th2亚群平衡改善雌激素缺乏导致的骨密度下降[6],但Th17/Treg亚群在本病中的作用尚缺乏临床研究。本研究通过观察女性绝经前后雌激素水平、骨密度和静脉血Th17/Treg亚群变化,从免疫学角度探讨女性绝经后骨量丢失的发病机制,阐释左归丸调节Th17/Treg亚群平衡治疗绝经后骨质疏松症的机制,为指导临床用药提供依据。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选择2016年1月至2017年11月在山东中医药大学附属医院查体妇女45例,其中健康未绝经妇女15例为未绝经组,自然绝经妇女30例。未绝经组妇女,年龄25~35岁,平均(31.2±2.6)岁,平素身体健康,月经规律,未妊娠,纳入未绝经组。自然绝经妇女,年龄在55~65岁,平均(60.3±3.8)岁,绝经时间均在2年以上,随机分为绝经组与左归丸组各15例,2组一般资料比较差异无明显统计学意义(P>0.05)。所有研究对象均被详细询问病史,没有影响骨代谢的其它疾病,未用雌激素替代治疗,并签署知情同意书。本研究已经通过山东中医药大学附属医院伦理委员会的批准。

1.2 主要试剂及仪器

雌二醇ELISA试剂盒购于德国罗氏公司;人外周血淋巴细胞分离液购于TBD sciences公司;RT-PCR试剂(M-MLV、dNTP、RNA酶抑制剂等)购于生工生物工程(上海)有限公司;PMA、Ionomycin购于Sigma公司;氯仿、无水乙醇、异丙醇购于天津市广成化学试剂有限公司;IL-17A、IL-10、β-actin引物购于上海博尚生物技术有限公司,引物序列见表 1

表 1 PCR引物序列及长度
1.3 方法 1.3.1 用药方法

左归丸组绝经妇女予左归丸(河南省宛西制药股份有限公司,国药准字Z41020696)9g/次,每日2次,口服。2周为1疗程,连服2个疗程后,空腹抽取静脉血。

1.3.2 标本采集

取研究对象空腹静脉血4ml,其中2.5ml采用EDTA抗凝,Ficoll密度梯度离心法分离外周血单个核细胞,用于流式细胞术、Westen blot及RT-PCR检测, 1.5ml离心后取血清用于电化学发光法检测血清雌二醇(E2)水平,

1.3.3 流式细胞术

收集外周血单个核细胞,1×PBS洗2遍,去上清,调整细胞浓度为1×106个/ml, 细胞重悬于100μl 1×PBS,将抗体按说明书加到细胞悬液中,4℃避光孵育30min,1×穿膜Buffer洗1遍,1×PBS洗1遍,去上清,200ml 1×PBS重悬细胞,转管上机检测。

1.3.4 Western blot

RIPA裂解液裂解外周血单个核细胞30min,离心12000r/min,取上清蛋白,混合摇匀,沸水煮3min,取出,电泳分离转膜;25ml TBS洗膜5min,室温下摇动;置膜在25ml封闭缓冲液中1h, 室温下摇动,15ml TBS/T洗3次(5min/T),加入1 :250稀释的RORγt、Foxp3一抗,室温下孵育1h,缓慢摇动,15ml TBS/T洗3次(5min/T);加入1 :1000辣根过氧化酶(HRP)标记的二抗,室温孵育1h,摇动,15ml TBS/T洗3次(5min/T),15ml TBS洗1次;化学发光法测蛋白表达。

1.3.5 RT-PCR

外周血单个核细胞mRNA提取、RT反应及PCR反应参考文献[5]报道。采用Alpha凝胶成像系统分析图像。

1.3.6 腰椎BMD(骨矿物质密度)测定

双能X线骨密度仪测定研究对象腰椎2-4(L2-4)前后位BMD。

1.4 统计学方法

应用SPSS11.5软件进行统计分析。计量资料以x±s表示,采用One Way-ANOVA方差分析,两组间比较采用Turkey法检验,数据间相关性用Pearson相关性分析。各组数据以P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果 2.1 各组血清E2及腰椎BMD水平

与未绝经组比较,绝经组血清E2和BMD表达明显降低(P<0.05);与绝经组比较,左归丸组E2表达无明显差异(P>0.05),BMD水平明显升高(P<0.05),提示左归丸能提高绝经妇女的骨密度,且对绝经妇女E2表达无影响,无明显雌激素样作用,见表 2

表 2 各组E2及BMD水平比较(x±s)
2.2 Th17/Treg亚群水平

与未绝经组相比,绝经组Th17亚群比例显著升高,Treg亚群比例降低(P<0.05),T细胞向Th17亚群偏移。与绝经组相比,左归丸组Th17亚群比例显著降低,Treg亚群比例升高,差异具有统计学意义(P<0.05),见表 3

表 3 各组Th17、Treg亚群比例比较(%, x±s)
2.3 E2、骨密度、T细胞亚群比例相关性

相关性分析显示,E2表达与骨密度呈正相关(P<0.05);骨密度与Th17亚群比例呈负相关(P<0.05),与Treg亚群比例呈正相关(P<0.05);E2表达与Th17亚群比例呈负相关(P<0.05),与Treg亚群比例呈正相关(P<0.05),见表 4

表 4 E2、BMD与T细胞亚群比例的相关性分析
2.4 Th17/Treg亚群特异性核转录因子(RORγt、Foxp3)蛋白表达水平

与未绝经组比较,绝经组Th17亚群特异性核转录因子RORγt蛋白表达明显升高(P<0.05),Treg亚群特异性核转录因子Foxp3蛋白表达明显降低(P<0.05);与绝经组比较,左归丸组RORγt蛋白表达明显降低(P<0.05),Foxp3蛋白表达明显升高(P<0.05),见表 5

表 5 各组间RORγt、Foxp3蛋白表达比较(x±s)
2.5 Th17/Treg亚群特征性细胞因子IL-17A、IL-10 mRNA表达水平

与未绝经组比较,绝经组Th17亚群特征性细胞因子IL-17A mRNA表达明显升高,Treg亚群特征性细胞因子IL-10mRNA表达明显降低,差异具有统计学意义(P<0.05);与绝经组相比,左归丸组IL-17A mRNA水平明显降低,IL-10 mRNA水平明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。见表 6

表 6 各组间IL-17AmRNA、IL-10mRNA相对灰度值比较(x±s)
3 讨论

在骨代谢过程中,成骨细胞(OB)参与骨的形成,破骨细胞(OC)参与骨的吸收,这一动态平衡被打破就会导致骨代谢疾病如骨质疏松症的发生。研究表明骨代谢受内分泌系统、免疫系统的调节,三者共享细胞因子、转录因子、受体及信号分子等多种调控分子[7-8]。雌激素是人体重要的内分泌激素,绝经后女性雌激素水平明显降低,T细胞是重要的免疫调节细胞,雌激素、T细胞、骨代谢三者之间的关系成为本领域研究的热点。

初始T细胞接受抗原刺激而活化,分化为不同的T细胞亚群分泌特征性细胞因子主导不同的免疫反应。Th17、Treg是最新发现的T细胞亚群,产生于同一种前体细胞CD4+ T细胞,在维持破骨细胞-成骨细胞平衡中发挥重要作用。Th17是初始T细胞在IL-6和IL-23的刺激下分化而成的辅助性T细胞,主要分泌IL-17、IL-22等促炎症因子,RORγt是其重要的转录因子,在自身免疫中起重要的作用;Treg是调节性T细胞,在肿瘤、移植耐受甚至是病原体感染等免疫反应调节中起重要作用。Th17和Treg通过分泌OC分化关键调控因子对骨代谢发挥正向和负向调控作用。研究表明,Th17亚群分泌的IL-17A能触发局部炎症反应并产生TNF-α等炎性细胞因子,促进OC形成,导致骨质流失[9]。相关临床研究显示,Th17细胞分泌的IL-17与绝经后骨质疏松的发生关系密切[10]。Treg亚群分泌的TGF-β抑制OC生成,促进OC凋亡[11]。Th17和Treg共享趋化因子受体,在一定的条件下可互相转化[12]。Th17/Treg亚群的极化状态会导致骨代谢异常,而体内雌激素水平会影响T细胞亚群的极化状态。雌激素是人体重要的性激素,参与人体多种器官的发育和免疫调节,雌激素缺乏对骨代谢有重要影响。Cenci等[13]研究认为T细胞上具有雌激素受体,雌激素缺乏会引起T细胞亚群极化,从而影响骨代谢。本文结果显示,女性绝经后血清E2水平与腰椎BMD均明显降低、血清E2表达与腰椎BMD呈正相关;Th17亚群比例升高、Treg亚群比例降低;血清E2表达、腰椎BMD与Th17亚群比例呈负相关,与Treg亚群比例呈正相关,并发现女性绝经后RORγt蛋白表达、IL-17AmRNA表达升高,Foxp3蛋白表达、IL-10mRNA表达降低,提示Th17/Treg亚群偏移参与了雌激素缺乏导致的骨丢失。

临床研究证明雌激素治疗女性绝经后骨质疏松疗效明确,但会增加女性患雌激素依赖性疾病如子宫内膜癌、乳腺癌等的风险[14-15]。中药治疗骨质疏松症能明显改善症状,且副作用小[1]。中医学中骨质疏松症属“骨痿”“骨痹”的范畴。《素问·痿论》指出:“肾主身之骨髓”。研究证实补肾中药能通过激活Hedgehog信号传导通路中骨组织的SHH和GLi1,抑制骨吸收,促进骨形成, 提高去卵巢大鼠的骨密度[16]。左归丸是补肾经典方剂,实验表明左归丸能改善骨质疏松症模型动物骨代谢相关指标,对促进骨形成,抑制骨吸收有积极作用[17]。本文结果显示绝经后妇女服用左归丸后,骨密度明显增高且血清E2水平无明显变化,提示左归丸治疗骨质疏松有效且无明显雌激素样作用;RORγt蛋白表达明显降低和Foxp3蛋白表达明显升高,表明左归丸能下调Th17亚群特异性核转录因子蛋白表达,上调Treg亚群特异性核转录因子蛋白表达,诱导Th17/Treg亚群向Treg偏移,抑制溶骨性细胞因子的产生,从而减少骨丢失。

本文结果显示,绝经后女性雌激素水平降低促进骨吸收细胞因子的表达,诱导Th17/Treg亚群向Th17偏移,左归丸能逆转Th17/Treg亚群失衡状态,减少骨丢失,增加骨密度,从而减轻绝经后妇女骨质疏松的症状。本文结果进一步揭示了Th17/Treg亚群偏移对绝经后骨质增生症的影响,阐释了左归丸逆转Th17/Treg亚群偏移减少骨丢失的免疫学机制,为指导绝经后骨质疏松症的临床中药治疗提供了新的依据。

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