动物营养学报    2022, Vol. 34 Issue (2): 1205-1216    PDF    
发酵金针菇多糖通过核转录因子-κB-NOD样受体家族含pyrin结构域蛋白3信号通路抑制巨噬细胞炎症反应
马升 , 高青莹 , 徐建雄     
上海交通大学农业与生物学院, 上海市兽医生物技术重点实验室, 上海 200240
摘要: 为探究金针菇多糖(FVP)和发酵金针菇多糖(FFVP)对小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7)炎症反应的影响与机制,以脂多糖(LPS)构建RAW264.7炎症模型,设置CON组(正常培养基)、LPS组(正常培养基+1 μg/mL LPS)、FVP组(正常培养基+1 μg/mL LPS+25、50或100 μg/mL FVP)和FFVP组(正常培养基+1 μg/mL LPS+25、50或100 μg/mL FFVP),通过测定RAW264.7的细胞活力、吞噬能力、活性氧(ROS)和一氧化氮(NO)含量以及炎症因子白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-18(IL-18)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的含量与mRNA相对表达量,比较FVP和FFVP抑制巨噬细胞炎症反应的作用;以核转录因子-κB(NF-κB)抑制剂BAY11-7082处理RAW264.7,通过Western blot检测磷酸化核转录因子-κB抑制蛋白α(p-IκBα)、NOD样受体家族含pyrin结构域蛋白3(NLRP3)、半胱天冬蛋白酶-1(Caspase-1)和IL-1β的蛋白相对表达量,探究FVP和FFVP对LPS诱导的巨噬细胞炎症反应可能的作用机制。结果表明:FVP和FFVP均能抑制LPS引起的RAW264.7 ROS和NO含量升高,浓度为100 μg/mL时,两者差异显著(P<0.05);相比LPS组,FVP和FFVP分别使RAW264.7的吞噬能力提升37.65%和47.06%;FVP和FFVP降低炎症因子IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α的含量及mRNA相对表达量,并呈剂量依赖性。Western blot结果表明以BAY11-7082与FVP或FFVP同时处理,RAW264.7的p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量显著降低(P<0.05),说明FVP/FFVP可通过降低IκBα的磷酸化抑制NLRP3信号通路的激活。综上可知,FVP和FFVP均能增强RAW264.7的细胞活力和吞噬能力,降低ROS和NO含量,通过抑制NF-κB-NLRP3信号通路的激活抑制巨噬细胞炎症反应;相同浓度下,FFVP的抗炎效果优于FVP。
关键词: 金针菇多糖    发酵    炎症    NLRP3    RAW264.7    
Fermented Flammulina velutipes Polysaccharide Inhibits Macrophage Inflammatory Response through Nuclear Factor-κB-NOD-Like Receptor Family Pyrin Domain-Containing Protein 3 Signaling Pathway
MA Sheng , GAO Qingying , XU Jianxiong     
Shanghai Key Laboratory for Veterinary and Biotechnology, School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
Abstract: To investigate the effects and mechanism of Flammulina velutipes polysaccharide (FVP) and fermented Flammulina velutipes polysaccharide (FFVP) on the inflammatory response of mouse mononuclear macrophages (RAW264.7), we constructed an inflammatory model of RAW264.7 with lipopolysaccharide (LPS). CON group (normal medium), LPS group (normal medium+1 μg/mL LPS), FVP group (normal medium+1 μg/mL LPS+25, 50 or 100 μg/mL FVP) and FFVP group (normal medium+1 μg/mL LPS+25, 50 or 100 μg/mL FFVP) were set, cell viability, phagocytosis ability, the contents of reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO) as well as the contents and mRNA relative expression levels of inflammatory cytokines interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6), interleukin-18 (IL-18) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) in RAW264.7 were determined to compare the inhibitory effects of FVP and FFVP on the inflammatory response of macrophages. RAW264.7 were treated with nuclear factor-κB (NF-κB) inhibitor BAY11-7082, and the protein relative expression levels of phosphorylated nuclear factor-κB inhibitor α (p-IκBα), NOD-like receptor family pyrin domain-containing protein 3 (NLRP3), cysteinyl aspartate specific proteinase-1 (Caspase-1) and IL-1β were detected by Western blot to explore the mechanism of FVP and FFVP on LPS-induced inflammatory response of macrophages. The results showed that both FVP and FFVP could inhibit the increase of ROS and NO contents in RAW264.7 induced by LPS, and the difference was significant at 100 μg/mL (P < 0.05). Compared with LPS group, FVP and FFVP increased phagocytosis ability of RAW264.7 by 37.65% and 47.06%, respectively. FVP and FFVP decreased the contents and mRNA relative expression levels of inflammatory cytokines IL-1β, IL-6, IL-18 and TNF-α in a dose-dependent manner. Western blot results showed that the protein relative expression levels of p-IκBα, NLRP3, Caspase-1 and IL-1β in RAW264.7 were significantly decreased by BAY11-7082 combined with FVP or FFVP (P < 0.05), indicating that FVP/FFVP could inhibit the activation of NLRP3 signaling pathway by reducing IκBα phosphorylation. In conclusion, both FVP and FFVP can enhance cell viability and phagocytosis ability of RAW264.7, reduce ROS and NO contents, and inhibit macrophage inflammatory response by inhibiting NF-κB-NLRP3 signaling pathway activation. The anti-inflammatory effect of FFVP is better than that of FVP at the same concentration.
Key words: Flammulina velutipes polysaccharide    fermentation    inflammation    NLRP3    RAW264.7    

炎症反应是机体受到损伤或有害刺激后产生的一种适应性反应[1],其与许多疾病如肝硬化、癌症和糖尿病等慢性疾病的发展联系密切[2]。巨噬细胞是一种位于组织内的白血球,可以对细胞残片及病原体进行吞噬和消化,当受到脂多糖(LPS)等刺激后会出现炎症反应,表现为一氧化氮(NO)分泌增加,诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达升高[3]。核转录因子-κB(NF-κB)是参与细胞对外界刺激响应的蛋白,在调控机体炎症中发挥了重要作用,同时也是NOD样受体家族含pyrin结构域蛋白3(NLRP3)信号通路激活的启动信号[4]。NF-κB p65通常与核转录因子-κB抑制蛋白α(IκBα)以非活性形式结合在细胞质上。当细胞被细菌或病毒刺激时,IκBα和NF-κB p65被降解,从而进入细胞核执行其功能[5]。研究发现,NLRP3信号通路可识别外来微生物感染和细胞内危险信号[6],通过NLRP3炎性小体的聚集介导宿主对微生物感染和细胞损伤的免疫反应,导致半胱天冬蛋白酶-1(Caspase-1)蛋白转化为活化的Caspase-1以及细胞因子前体白细胞介素-1β(Pro-IL-1β)和前体白细胞介素-18(Pro-IL-18)转化为成熟的白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-18(IL-18)[7]

金针菇(Flammulina velutipes)学名毛柄金钱菇,因其营养丰富和口感鲜美而备受消费者喜爱[8]。金针菇富含多糖、甾醇、蛋白质和膳食纤维等多种活性物质[9]。金针菇多糖(FVP)是从金针菇中提取的水溶性多糖[10],具有多种生物活性,体现在抗氧化[11]、促进肠道健康[12]、免疫调节[13]等方面。FVP能增强巨噬细胞的吞噬活性,调控巨噬细胞分泌炎性介质、干扰素和细胞因子等,进而增强机体的抗炎能力[14]。Zhao等[15]发现FVP可以减轻溃疡性结肠炎症状,降低炎症基因的表达水平,并增强机体的代谢和免疫能力。

发酵具有周期短、成本低、产量大、有工业化生产前景等优势,金针菇在发酵过程中除产生菌丝体外,还会在发酵液中产生多糖、多肽、生物碱、酶、氨基酸、维生素和植物激素等活性物质[16]。研究表明,很多食用菌液体发酵的菌丝体多糖含量远高于子实体[17]。曾璇竹等[18]研究了香菇多糖发酵工艺的优化及其抗氧化活性,结果表明香菇发酵后多糖提取量和抗氧化活性显著升高。刘自尧等[19]研究发现,槐耳-板蓝根发酵后发酵体系中具有抗炎、抗肿瘤作用的多糖含量逐渐升高,且发酵后的多糖提取物能更明显抑制LPS诱导的RAW 264.7巨噬细胞NO和TNF-α的分泌。

本课题组前期对金针菇进行发酵处理并从发酵金针菇中提取多糖,通过研究发现,相比FVP,发酵金针菇多糖(FFVP)分子聚集作用增强,单糖组成中甘露糖比例显著升高,同浓度下FFVP的抗氧化活性高于FVP[20]。然而,FVP和FFVP调节巨噬细胞炎症反应的作用及可能的机制还未知。本研究采用LPS诱导构建巨噬细胞炎症反应模型,探讨FVP和FFVP抑制巨噬细胞炎症反应的作用及机制,以期为合理利用金针菇提供理论基础,并为抑制炎症反应提供新思路。

1 材料与方法 1.1 材料与试剂

FVP和FFVP,由本实验室提取纯化[20];小鼠单核巨噬细胞RAW264.7,购自中国科学院细胞库;LPS,购自Sigma公司;杜氏磷酸缓冲液(DPBS)、胎牛血清、双抗、DMEM培养基、中性红溶液、脱脂奶粉、RIPA裂解液、BAY11-7082(NF-κB抑制剂)、苯甲基磺酰氟(PMSF)、NO试剂盒、活性氧(ROS)试剂盒和CCK-8试剂盒,购自上海碧云天生物有限公司;一抗IκBα、NLRP3、Caspase-1、IL-1β、β-肌动蛋白(β-actin)和二抗山羊抗兔免疫球蛋白G (goat anti-rabbit IgG),购自上海优宁维生物科技股份有限公司;酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒、总RNA提取试剂盒、逆转录试剂盒和定量PCR(q-PCR)试剂盒,购自南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

细胞培养箱(Heracell-240i),购自赛默飞世尔科技公司;荧光显微镜(ECLIPSE NI),购自尼康仪器有限公司;酶标仪(Synergy-2),购自泽泉国际集团有限公司。

1.3 试验方法 1.3.1 细胞培养与处理

RAW264.7培养于含10%胎牛血清、1%双抗(100 IU/mL青霉素和100 IU/mL链霉素)和90% DMEM培养基的工作液,置于37 ℃、5% CO2的培养箱中。

1.3.1.1 LPS诱导RAW264.7炎症反应模型的建立

将处于对数生长期的RAW264.7按照1×105个/孔的密度接种于96孔板,每孔100 μL。将细胞培养板置于培养箱培养12 h,使细胞贴壁生长。取出细胞培养板,吸去培养基。每孔添加100 μL含LPS的工作液,设置LPS浓度分别为0、0.1、0.5、1.0、1.5和2.0 μg/mL,培养箱中孵育24 h。

1.3.1.2 FVP/FFVP作用浓度的选择

细胞接种方式同1.3.1.1,每孔添加100 μL含FVP或FFVP的工作液,设置FVP或FFVP浓度分别为0、25、50、75、100、125和150 μg/mL,培养箱中孵育24 h。

1.3.1.3 FVP/FFVP处理LPS诱导的RAW264.7炎症反应模型

细胞接种方式同1.3.1.1,将细胞分为CON组(正常培养基)、LPS组(正常培养基+1 μg/mL LPS)、FVP组(正常培养基+1 μg/mL LPS+25、50或100 μg/mL FVP)和FFVP组(正常培养基+1 μg/mL LPS+25、50或100 μg/mL FFVP),培养箱中孵育24 h。

1.3.1.4 FVP/FFVP及BAY11-7082处理LPS诱导RAW264.7炎症反应模型

细胞接种方式同1.3.1.1,将细胞分为CON组(正常培养基)、LPS组(正常培养基+1 μg/mL LPS)、LPS抑制组(正常培养基+1 μg/mL LPS+10 μmol/L BAY11-7082)(BAY11-7082的浓度参考Ghashghaeinia等[21]的研究)、FVP组(正常培养基+1 μg/mL LPS+100 μg/mL FVP)、FVP抑制组(正常培养基+1 μg/mL LPS+100 μg/mL FVP+10 μmol/L BAY11-7082)、FFVP组(正常培养基+1 μg/mL LPS+100 μg/mL FFVP)和FFVP抑制组(正常培养基+1 μg/mL LPS+100 μg/mL FFVP+10 μmol/L BAY11-7082),培养箱中孵育24 h。

1.3.2 测定指标与方法 1.3.2.1 细胞活力

按1.3.1.1、1.3.1.2和1.3.1.3处理细胞,弃去上清液,用DPBS洗涤2次,将CCK-8与工作液按照1 ∶ 10的体积比配制CCK-8工作液,每孔加100 μL CCK-8工作液置于培养箱中继续培养1 h,在波长450 nm处测定吸光度(OD)值[22],按下式计算细胞活力:

式中:R1为细胞活力;ODT为试验组OD值;ODB为空白组OD值;ODC为对照组OD值。

1.3.2.2 ROS与NO含量

按1.3.1.3处理细胞,处理完成后,离心取上清,按试剂盒说明书测定各组上清液中的NO含量[23]。细胞用DPBS洗涤2次,将荧光探针2’, 7’-二氯荧光乙酰乙酸盐(DCFH-DA)试剂与工作液按照1 ∶ 1 000的体积比配制DCFH-DA工作液,然后每孔加2 mL(6孔板)和100 μL(96孔板)DCFH-DA工作液,培养箱中孵育20 min。用荧光显微镜观察6孔板各孔的荧光并拍照,用酶标仪测定96孔板各孔的荧光强度[24],根据下式计算ROS含量:

式中:R2为ROS含量;FIT为试验组荧光强度;FIB为空白组荧光强度;FIC为对照组荧光强度。

1.3.2.3 吞噬能力

按1.3.1.3处理细胞,培养24 h后弃培养基,每孔加入50 μL的0.05%中性红溶液,培养4 h后弃去中性红,DPBS洗3次,加入100 μL细胞裂解液,室温放置2 h,用酶标仪测定540 nm处OD值,根据下式计算吞噬指数:

式中:R3为吞噬指数;ODE为试验组OD值;ODC为对照组OD值。

1.3.2.4 炎症因子含量

按1.3.1.3处理细胞,培养结束后收集上清液离心,按照ELISA试剂盒说明书测定IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α含量[25]

1.3.2.5 炎症因子mRNA相对表达量

按1.3.1.3处理细胞,培养结束后收集细胞,使用TRIzol法提取总RNA,加入RNAase-Free水,应用紫外法测定RNA的纯度和浓度。按试剂盒说明书进行反转录、扩增,以β-actin为内参基因,采用2-ΔΔCt法计算目的基因IL-1βIL-6、IL-18和TNF-α的mRNA相对表达量。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,引物信息见表 1

表 1 引物信息 Table 1 Primer information
1.3.2.6 Western blot

BAY11-7082是一种NF-κB抑制剂,抑制TNF-α诱导的IκBα磷酸化(p-IκBα),可以完全且特异性地废除NF-κB的DNA结合,下调细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表达[26]。为研究FVP和FFVP通过NF-κB-NLRP3信号通路抑制巨噬细胞炎症反应的机制,选用BAY11-7082作为NF-κB抑制剂开展Western blot。

按1.3.1.4处理细胞,培养结束后每孔加入200 μL的RIPA裂解液(含1 mmol/L的PMSF),4 ℃裂解30 min,离心取上清液。使用BCA法测定蛋白浓度,将上清液与5×十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)蛋白上样缓冲液按照体积比4 ∶ 1混合后置于沸水中煮3~5 min。上样完成后在80(20 min)、120 V(60 min)恒定电压条件下电泳。电泳结束后,将目标蛋白转移至聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上。室温下,5%的脱脂奶粉封闭4 h,一抗(IκBα,1 ∶ 1 000稀释;NLRP3,1 ∶ 1 500稀释;Caspase-1,1 ∶ 800稀释;IL-1β,1 ∶ 400稀释;β-actin,1 ∶ 5 000稀释)孵育,4 ℃振荡过夜。次日于室温下二抗(goat anti-rabbit IgG,1 ∶ 5 000稀释)孵育1 h,TBST液洗膜(3次,每次10 min)。加入ECL化学发光液,在凝胶成像系统中显影,利用Image-Pro Plus 6.0软件进行量化。

1.4 数据处理与统计分析

每组数据重复3次,取平均值。采用SPSS 18.0软件的单因素方差分析程序进行数据分析,并用LSD法进行多重比较,结果以平均值±标准误(mean±SE)的形式表示,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析 2.1 细胞活力

LPS对RAW264.7细胞活力的影响如图 1-A所示。相比LPS浓度为0时,LPS浓度等于或超过0.5 μg/mL时细胞活力显著降低(P<0.05);LPS浓度为1.0 μg/mL时细胞活力为LPS浓度为0时的38.52%,再继续升高LPS浓度,细胞活力没有显著变化(P>0.05)。

图A:LPS对RAW264.7细胞活力的影响。数据柱标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。图B:FVP/FFVP对RAW264.7细胞活力的影响。FFVP组数据柱标注“#”表示与同浓度的FVP组相比差异显著(P<0.05)。图C:FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7细胞活力的影响。LPS组数据柱标注“* *”表示与CON组相比差异极显著(P<0.01)。除CON组外,数据柱标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。 Figure A: the effects of LPS on the cell viability of RAW264.7 macrophage. Data columns with different letters mean significant difference (P < 0.05). Figure B: the effects of FVP/FFVP on the cell viability of RAW264.7 macrophage. Data columns of FFVP group with # mean significant difference compared with FVP group at the same concentration (P < 0.05). Figure C: the effects of FVP/FFVP on cell viability of LPS-induced RAW264.7 macrophage. Data columns of LPS group with "* *" mean extremely significant difference compared with the CON group (P < 0.01). Except CON group, data columns with different letters mean significant difference (P < 0.05). 图 1 LPS与FVP/FFVP对RAW264.7细胞活力的影响 Fig. 1 Effects of LPS and FVP/FFVP on cell viability of RAW264.7

FVP/FFVP对RAW264.7细胞活力的影响如图 1-B所示。在FVP/FFVP浓度低于100 μg/mL时细胞活力呈升高趋势,并呈剂量依赖性;当FVP/FFVP浓度高于100 μg/mL时细胞活力出现下降趋势,表明FVP和FFVP浓度在100 μg/mL以上时对细胞存在一定毒性作用。浓度为100和150 μg/mL时,FFVP组的细胞活力显著高于FVP组(P<0.05)。因此本研究选取1 μg/mL的LPS和25、50、100 μg/mL的FVP/FFVP进行后续试验。

FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7细胞活力的影响如图 1-C所示。LPS组的细胞活力为CON组的39.41%(P<0.05);与LPS组相比,25 μg/mL FVP/FFVP处理后,细胞活力均无显著变化(P>0.05),50和100 μg/mL FVP/FFVP处理后,细胞活力显著升高(P<0.05);浓度为100 μg/mL时,FFVP组细胞活力显著高于FVP组(P<0.05)。

2.2 ROS和NO含量

FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7 ROS和NO含量的影响如图 2所示。相比CON组,LPS组的ROS和NO含量极显著升高(P<0.01);FVP/FFVP处理后,ROS和NO含量出现降低趋势,并呈剂量依赖性。相同浓度下,FFVP组的NO含量均低于FVP组(P>0.05)。浓度为100 μg/mL时,FFVP组的ROS含量显著低于FVP组(P<0.05);其他浓度下,FFVP组的ROS含量均低于FVP组(P>0.05)。

图A和图C:FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7 ROS含量的影响;图B:FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7 NO含量的影响。
LPS组数据柱标注“* *”表示与CON组相比差异极显著(P<0.01)。除CON组外,数据柱标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。下图同。
Figures A and C: the effects of FVP/FFVP on ROS content in LPS-induced RAW264.7; figure B: the effects of FVP/FFVP on NO content in LPS-induced RAW264.7.
Data columns of LPS group with "* *" mean extremely significant difference compared with the CON group (P < 0.01). Except CON group, data columns with different letters mean significant difference (P < 0.05). The same as below.
图 2 FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7 ROS和NO含量的影响 Fig. 2 Effects of FVP/FFVP on ROS and NO contents in LPS-induced RAW264.7
2.3 吞噬能力

FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7吞噬能力(以吞噬指数表示)的影响如图 3所示。相比CON组,LPS组的吞噬能力显著下降(P<0.01),添加FVP和FFVP后,吞噬能力呈升高趋势,存在剂量依赖性,100 μg/mL的FFVP处理细胞后吞噬能力最高。在浓度为50和100 μg/mL时,FFVP组的吞噬能力显著高于FVP组(P<0.05)。

图 3 FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7吞噬能力(以吞噬指数表示)的影响 Fig. 3 Effects of FVP/FFVP on phagocytosis phagocytosis ability (shown in phagocytic index) of LPS-induced RAW264.7
2.4 炎症因子分泌及其基因表达

RAW264.7培养上清液中炎症因子IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α的含量见表 2。与CON组相比,LPS组上清液中上述4种炎症因子的含量均极显著增加(P<0.01),而添加FVP/FFVP后上清液中这4种炎症因子的含量均出现下降趋势,并呈剂量依赖性。在浓度为50 μg/mL时,FFVP组的IL-18含量显著低于FVP组(P<0.05);在浓度为100 μg/mL时,FFVP组的IL-6和TNF-α含量显著低于FVP组(P<0.05)。

表 2 FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7炎症因子分泌的影响 Table 2 Effects of FVP/FFVP on inflammatory factor secretion of LPS-induced RAW264.7 

FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7炎症因子基因表达的影响见图 4。与CON组相比,LPS组IL-1βIL-6、IL-18和TNF-α的mRNA相对表达量极显著升高(P<0.01),添加FVP/FFVP后上述炎症因子的mRNA相对表达量存在下降趋势。FVP和FFVP对IL-1β mRNA相对表达量的影响差异最大,3个浓度下2组间均存在显著差异(P<0.05)。FVP组和FFVP组的IL-18 mRNA相对表达量在浓度为100 μg/mL时差异显著(P<0.05)。

图 4 FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7炎症因子基因表达的影响 Fig. 4 Effects of FVP/FFVP on inflammatory factor gene expression of LPS-induced RAW264.7
2.5 p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β蛋白表达

p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β蛋白表达如图 5所示。相比CON组,LPS组的p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量极显著升高(P<0.01)。相比LPS组,单独以BAY11-7082、FVP或FFVP处理后,p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量均显著降低(P<0.05)。相比单独以FVP或FFVP处理,同时以BAY11-7082和FVP或FFVP处理后,p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量显著降低(P<0.05)。其中,FFVP抑制组与FFVP组p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量的比例分别为0.12 ∶ 0.48、0.12 ∶ 0.61、0.08 ∶ 0.47和0.07 ∶ 0.43。相比FVP组,FFVP组的p-IκBα、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量均显著降低(P<0.05)。

p-IκBα:磷酸化核转录因子-κB抑制蛋白α phosphorylated nuclear factor-κB inhibitor α;IκBα:核转录因子-κB抑制蛋白α nuclear factor-κB inhibitor α;NLRP3:NOD样受体家族含pyrin结构域蛋白3 NOD-like receptor family pyrin domain-containing protein 3;Caspase-1:半胱天冬蛋白酶-1 cysteinyl aspartate specific proteinase-1;IL-1β:白细胞介素-1β interleukin-1β;β-actin:β-肌动蛋白;LPS:脂多糖lipopolysaccharide;FVP:金针菇多糖Flammulina velutipes polysaccharide;FFVP:发酵金针菇多糖fermented Flammulina velutipes polysaccharide。 图 5 FVP/FFVP对LPS诱导RAW264.7 p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β蛋白表达的影响 Fig. 5 Effects of FVP/FFVP on p-IκBα, NLRP3, Caspase-1 and IL-1β protein expression of LPS-induced RAW264.7
3 讨论

本研究结果表明,LPS处理RAW264.7后ROS和NO含量极显著升高,吞噬能力极显著降低,IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α含量及其mRNA相对表达量极显著升高;FVP/FFVP处理后,ROS和NO含量以及上述炎症因子的含量和mRNA相对表达量出现降低趋势,吞噬能力呈升高趋势,并呈剂量依赖性。Zhao等[27]研究FVP免疫激活的体内外功能时发现FVP作为一种激活剂可诱导RAW264.7巨噬细胞的M1极化。在动物试验中发现,FVP可以提高小鼠结肠组织免疫调节功能和抗炎活性。苗月[28]研究了FVP对RAW264.7的免疫应答作用,结果表明FVP能显著促进RAW264.7的增殖,提高其吞噬能力,倒置显微镜下观察到FVP处理后RAW264.7的形态由静息变为激活状态,上述研究结果与试验结果一致。

Western blot结果表明,LPS处理RAW264.7后p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量极显著升高;相比LPS组,单独以BAY11-7082、FVP或FFVP处理后,p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量显著降低;相比单独以FVP或FFVP处理,同时以BAY11-7082和FVP或FFVP处理后,p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量显著降低。研究表明,多糖可以通过NF-κB信号通路调控炎症[29]。Shen等[30]研究发现,木槿多糖可以抑制NF-κB信号通路中IκBα和p65的蛋白表达,进而增强RAW264.7的免疫活性。Gan等[31]的研究表明,枸杞多糖通过上调Toll样受体4(TLR4)的蛋白表达来减轻四氯化碳(CCl4)诱导的氧化损伤、炎症反应和NF-κB信号通路的表达。NF-κB信号通路在转录水平上可以启动NLRP3炎症小体[6, 32],其蛋白表达的升高可增强NLRP3蛋白的表达[33]。Li等[34]在小鼠肠道和肠上皮细胞中均检测到NF-κB与NLRP3存在正相关关系。除此之外,多种抗氧化剂都有抑制NF-κB-NLRP3信号通路的作用[35]。ROS的过量产生是导致NF-κB-NLRP3信号通路激活的一个重要原因[36-37]。根据Harijith等[38]的报道,ROS是在线粒体氧化磷酸化过程中由氧还原产生的高活性分子,被认为是NLRP3炎症小体激活的常见触发因素。韩晨阳等[39]研究了樟芝多糖抑制6-羟基多巴胺(6-OHDA)诱导的多巴胺能神经元细胞炎症反应的作用机制,发现樟芝多糖可以通过抑制ROS的分泌降低NF-κB-NLRP3信号通路的活化,进而调节6-OHDA诱导多巴胺能神经元的炎症反应。本研究中,100 μg/mL的FVP/FFVP处理巨噬细胞炎症模型后,ROS含量显著降低,NF-κB-NLRP3信号通路中p-IκBα、NLRP3、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量显著降低,与前人研究结果一致。

FVP和FFVP的浓度为25 μg/mL时,FFVP组细胞上清液中IL-6含量显著低于FVP组;浓度为50 μg/mL时,FFVP组的吞噬能力显著高于FVP组,IL-18含量显著低于FVP组;浓度为100 μg/mL时,FFVP组的ROS、TNF-α含量,IL-18 mRNA相对表达量以及IκBα、Caspase-1和IL-1β的蛋白相对表达量显著低于FVP组。本课题组前期研究发现,相比FVP,FFVP呈板状,分子聚集作用增强,单糖组成比例改变,其中甘露糖比例显著升高;同浓度下FFVP的抗氧化活性高于FVP,且浓度越高差异越大[20]。一方面,发酵通过改变FVP的结构增强其抗炎活性。研究报道多糖的抗炎作用与多糖链构象和分子结构等都有关[40]。扫描电镜下FFVP呈板状,说明其分支较多,且聚集键很强[41]。原子力显微镜下FFVP的分子聚合度高于FVP,这是由于羟基的强烈相互作用而产生的[42]。另一方面,发酵通过改变FVP的单糖组成增强其抗炎活性。FFVP中甘露糖比例升高,甘露糖属于功能性糖,具有较高的抗炎活性。吴惠娟等[43]研究了甘露糖对RAW264.7炎症反应的调控及其机制,发现甘露糖可显著抑制LPS诱导的IL-1βIL-12、TNF-αIL-6的mRNA及蛋白表达,并抑制丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(AKT)、p65和细胞外信号调节激酶(ERK)磷酸化水平的增加,甘露糖单独处理可抑制AKT、信号转导和转录激活因子3(STAT3)和p65的磷酸化。因此,本研究中FFVP抗炎效果优于FVP的可能原因包括FFVP中多糖链间的强交互作用、多糖分子的高度聚集以及甘露糖比例的升高。

4 结论

FVP/FFVP能增强RAW264.7的细胞活力和吞噬能力,降低ROS和NO含量,抑制炎症因子IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α的分泌与基因表达;相同浓度下,FFVP的抗炎效果优于FVP,其可能的机制为通过抑制NF-κB-NLRP3信号通路的激活降低NLRP3炎症小体的活化。

参考文献
[1]
KOSCHMIEDER S, CHATAIN N. Role of inflammation in the biology of myeloproliferative neoplasms[J]. Blood Reviews, 2020, 42: 100711. DOI:10.1016/j.blre.2020.100711
[2]
WU H T, PANG H Y, CHEN Y P, et al. Anti-inflammatory effect of a polyphenol-enriched fraction from Acalypha wilkesiana on lipopolysaccharide-stimulated RAW 264.7 macrophages and acetaminophen-induced liver injury in mice[J]. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2018, 2018: 7858094.
[3]
CHEN L P, SHEN X R, CHEN G H, et al. A comparative study of the effects upon LPS induced macrophage RAW264.7 inflammation in vitro of the lipids of Hippocampus trimaculatus leach[J]. Journal of Oleo Science, 2015, 64(12): 1273-1281. DOI:10.5650/jos.ess15190
[4]
YE Y Z, JIN T, ZHANG X, et al. Meisoindigo protects against focal cerebral ischemia-reperfusion injury by inhibiting NLRP3 inflammasome activation and regulating microglia/macrophage polarization via TLR4/NF-κB signaling pathway[J]. Frontiers in Cellular Neuroscience, 2019, 13: 553. DOI:10.3389/fncel.2019.00553
[5]
YANG F, CHEN R, LI W Y, et al. D-limonene is a potential monoterpene to inhibit PI3K/Akt/IKK-α/NF-κB p65 signaling pathway in coronavirus disease 2019 pulmonary fibrosis[J]. Frontiers in Medicine, 2021, 8: 591830. DOI:10.3389/fmed.2021.591830
[6]
HE Y, HARA H, NÚÑEZ G. Mechanism and regulation of NLRP3 inflammasome activation[J]. Trends in Biochemical Sciences, 2016, 41(12): 1012-1021. DOI:10.1016/j.tibs.2016.09.002
[7]
HOU B H, ZHANG Y H, LIANG P Y, et al. Inhibition of the NLRP3-inflammasome prevents cognitive deficits in experimental autoimmune encephalomyelitis mice via the alteration of astrocyte phenotype[J]. Cell Death & Disease, 2020, 11(5): 377.
[8]
马丹丹, 汪雯翰, 贾薇, 等. 食用菌多糖作为添加剂在养殖业中的应用[J]. 上海农业学报, 2017, 33(3): 166-170.
MA D D, WANG W H, JIA W, et al. Application of edible fungus polysaccharide as additives in farming practices[J]. Acta Agriculturae Shanghai, 2017, 33(3): 166-170 (in Chinese).
[9]
JIA W, FENG J, ZHANG J S, et al. Structural characteristics of the novel polysaccharide FVPA1 from winter culinary-medicinal mushroom, Flammulina velutipes (Agaricomycetes), capable of enhancing natural killer cell activity against K562 tumor cells[J]. International Journal of Medicinal Mushrooms, 2017, 19(6): 535-546. DOI:10.1615/IntJMedMushrooms.v19.i6.50
[10]
KAMASUKA T, MOMOKI Y, SAKAI S. Antitumor activity of polysaccharide fractions prepared from some strains of Basidiomycetes[J]. Gan, 1968, 59(5): 443-445.
[11]
张剑, 弓志青, 贾凤娟, 等. 金针菇多糖制备过程中体外抗氧化活性研究[J]. 食品研究与开发, 2018, 39(12): 1-5.
ZHANG J, GONG Z Q, JIA F J, et al. Study on the antioxidant activity of Flammulina velutipes polysaccharides during the preparation process[J]. Food Research and Development, 2018, 39(12): 1-5 (in Chinese). DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2018.12.001
[12]
HAO Y T, WANG X D, YUAN S J, et al. Flammulina velutipes polysaccharide improves C57BL/6 mice gut health through regulation of intestine microbial metabolic activity[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 167: 1308-1318. DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.11.085
[13]
刘肖肖, 汪雯翰, 冯婷, 等. 金针菇子实体多糖FVPB1对小鼠T细胞和巨噬细胞的免疫调节作用[J]. 食用菌学报, 2019, 26(4): 123-130.
LIU X X, WANG W H, FENG T, et al. Immunoregulatory effect of homogeneous polysaccharide FVPB1 from fruiting body of Flammulina velutipes on mouse T cells and macrophages[J]. Acta Edulis Fungi, 2019, 26(4): 123-130 (in Chinese).
[14]
YAN Z F, LIU N X, MAO X X, et al. Activation effects of polysaccharides of Flammulina velutipes mycorrhizae on the T lymphocyte immune function[J]. Journal of Immunology Research, 2014, 2014: 285421.
[15]
ZHAO R Q, JI Y, CHEN X, et al. Effects of a β-type glycosidic polysaccharide from Flammulina velutipes on anti-inflammation and gut microbiota modulation in colitis mice[J]. Food & Function, 2020, 11(5): 4259-4274.
[16]
汤亚杰, 钟建江. 高等真菌深层发酵生产有用生物活性物质[J]. 华东理工大学学报(自然科学版), 2001, 27(6): 704-711.
TANG Y J, ZHONG J J. Submerged fermentation of higher fungi for production of valuable bioactive metabolites[J]. Journal of East China University of Science and Technology (Natural Science Edition), 2001, 27(6): 704-711 (in Chinese). DOI:10.3969/j.issn.1006-3080.2001.06.028
[17]
CHEUNG P C K. The hypocholesterolemic effect of extracellular polysaccharide from the submerged fermentation of mushroom[J]. Nutrition Research, 1996, 16(11/12): 1953-1957.
[18]
曾璇竹, 雷于国, 胡国元, 等. 富硒香菇多糖发酵工艺的优化及其抗氧化活性[J]. 食品工业科技, 2018, 39(17): 186-192.
ZENG X Z, LEI Y G, HU G Y, et al. Optimization of fermentation process and antioxidant activity of polysaccharide from se-enriched Lentinula edodes[J]. Science and Technology of Food Industry, 2018, 39(17): 186-192 (in Chinese).
[19]
刘自尧, 屈青松, 杨芳, 等. 槐耳-板蓝根双向发酵过程中成分含量的变化及菌质抗炎活性研究[J]. 环球中医药, 2019, 12(12): 1799-1804.
LIU Z Y, QU Q S, YANG F, et al. Study on changes of component content and antibacterial activity of mycoplasma in bi-directional fermentation process of Huaier and Radix isatidis[J]. Global Traditional Chinese Medicine, 2019, 12(12): 1799-1804 (in Chinese). DOI:10.3969/j.issn.1674-1749.2019.12.006
[20]
马升, 沈城, 徐建雄. 发酵金针菇菇根多糖提取、结构及抗氧化活性[J]. 食品科技, 2021, 46(3): 147-154.
MA S, SHEN C, XU J X. Extraction, structure and antioxidant activity of polysaccharide from fermented Flammulina velutipes root[J]. Food Science and Technology, 2021, 46(3): 147-154 (in Chinese).
[21]
GHASHGHAEINIA M, TOULANY M, SAKI M, et al. The NFκB pathway inhibitors Bay 11-7082 and parthenolide induce programmed cell death in anucleated erythrocytes[J]. Cellular Physiology and Biochemistry, 2011, 27(1): 45-54. DOI:10.1159/000325204
[22]
LI Y X, YIN P Y, WU K, et al. Self-assembly of a multi-functional hydrogel from a branched peptide amphiphile and its effects on bone marrow mesenchymal stem cells[J]. Journal of Biomaterials and Tissue Engineering, 2020, 10(12): 1731-1737. DOI:10.1166/jbt.2020.2492
[23]
李艳红, 高志玲, 马金姝. 藜芦酸抑制LPS刺激的RAW264.7细胞中NO表达的研究[J]. 中国免疫学杂志, 2014, 30(3): 326-329.
LI Y H, GAO Z L, MA J S. Regulatory effect of veratric acid on NO production in LPS-stimulated RAW 264.7 macrophage cells[J]. Chinese Journal of Immunology, 2014, 30(3): 326-329 (in Chinese). DOI:10.3969/j.issn.1000-484X.2014.03.008
[24]
BAEK S H, PARK T, KANG M G, et al. Anti-inflammatory activity and ROS regulation effect of sinapaldehyde in LPS-stimulated RAW 264.7 macrophages[J]. Molecules, 2020, 25(18): 4089. DOI:10.3390/molecules25184089
[25]
ZHENG Y R, TIAN C Y, FAN C L, et al. Sheng-Mai yin exerts anti-inflammatory effects on RAW 264.7 cells and zebrafish[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2021, 267: 113497. DOI:10.1016/j.jep.2020.113497
[26]
ZHANG Q, MAO Z J, SUN J. NF-κB inhibitor, BAY11-7082, suppresses M2 tumor-associated macrophage induced EMT potential via miR-30a/NF-κB/Snail signaling in bladder cancer cells[J]. Gene, 2019, 710: 91-97. DOI:10.1016/j.gene.2019.04.039
[27]
ZHAO R Q, FANG D L, JI Y, et al. In vitro and in vivo functional characterization of an immune activation Flammulina velutipes polysaccharide based on gut microbiota regulation[J]. Food and Agricultural Immunology, 2020, 31(1): 667-686. DOI:10.1080/09540105.2020.1754345
[28]
苗月. 金针菇多糖通过TLR4和MR介导的MAPK/NF-κB通路诱导RAW264.7细胞免疫应答[D]. 硕士学位论文. 长春: 吉林农业大学, 2018.
MIAO Y. Flammulina velutipes polysaccharide induce immune response in RAW264.7 cells through TLR4 and MR-mediated MAPK/NF-κB pathway[D]. Master's Thesis. Changchun: Jilin Agricultural University, 2018. (in Chinese)
[29]
HAN J, LIU L X, YU N, et al. Polysaccharides from Acanthopanax senticosus enhances intestinal integrity through inhibiting TLR4/NF-κB signaling pathways in lipopolysaccharide-challenged mice[J]. Animal Science Journal, 2016, 87(8): 1011-1018. DOI:10.1111/asj.12528
[30]
SHEN C Y, ZHANG W L, JIANG J G. Immune-enhancing activity of polysaccharides from Hibiscus sabdariffa Linn. via MAPK and NF-kB signaling pathways in RAW264.7 cells[J]. Journal of Functional Foods, 2017, 34: 118-129. DOI:10.1016/j.jff.2017.03.060
[31]
GAN F, LIU Q, LIU Y H, et al. Lycium barbarum polysaccharides improve CCl4-induced liver fibrosis, inflammatory response and TLRs/NF-kB signaling pathway expression in wistar rats[J]. Life Sciences, 2018, 192: 205-212. DOI:10.1016/j.lfs.2017.11.047
[32]
ABAIS J M, XIA M, ZHANG Y, et al. Redox regulation of NLRP3 inflammasomes: ROS as trigger or effector?[J]. Antioxidants & Redox Signaling, 2015, 22(13): 1111-1129.
[33]
CHEN L, YOU Q, HU L, et al. The antioxidant procyanidin reduces reactive oxygen species signaling in macrophages and ameliorates experimental colitis in mice[J]. Frontiers in Immunology, 2017, 8: 1910.
[34]
LI Y, LIU M F, ZUO Z Y, et al. TLR9 regulates the NF-κB-NLRP3-IL-1β pathway negatively in Salmonella-induced NKG2D-mediated intestinal inflammation[J]. The Journal of Immunology, 2017, 199(2): 761-773. DOI:10.4049/jimmunol.1601416
[35]
CHTOUROU Y, KAMOUN Z, ZARROUK W, et al. Naringenin ameliorates renal and platelet purinergic signalling alterations in high-cholesterol fed rats through the suppression of ROS and NF-κB signaling pathways[J]. Food & Function, 2016, 7(1): 183-193.
[36]
PÉTRILLI V, PAPIN S, DOSTERT C, et al. Activation of the NALP3 inflammasome is triggered by low intracellular potassium concentration[J]. Cell Death and Differentiation, 2007, 14(9): 1583-1589. DOI:10.1038/sj.cdd.4402195
[37]
ELLIOTT E I, SUTTERWALA F S. Initiation and perpetuation of NLRP3 inflammasome activation and assembly[J]. Immunological Reviews, 2015, 265(1): 35-52. DOI:10.1111/imr.12286
[38]
HARIJITH A, EBENEZER D L, NATARAJAN V. Reactive oxygen species at the crossroads of inflammasome and inflammation[J]. Frontiers in Physiology, 2014, 5: 352.
[39]
韩晨阳, 官俏兵, 郭丽, 等. 樟芝多糖抑制6-OHDA诱导的多巴胺能神经元细胞炎症反应的作用机制研究[J]. 中国现代应用药学, 2019, 36(2): 172-177.
HAN C Y, GUAN Q B, GUO L, et al. Study on mechanism of Antrodia camphorata polysaccharide inhibits inflammatory response of dopaminergic neurons cells induced by 6-OHDA[J]. Chinese Journal of Modern Applied Pharmacy, 2019, 36(2): 172-177 (in Chinese).
[40]
FERREIRA S S, PASSOS C P, MADUREIRA P, et al. Structure-function relationships of immunostimulatory polysaccharides: a review[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 132: 378-396. DOI:10.1016/j.carbpol.2015.05.079
[41]
ZHENG Y F, ZHANG S, WANG Q, et al. Characterization and hypoglycemic activity of a β-pyran polysaccharides from bamboo shoot (Leleba oldhami Nakal) shells[J]. Carbohydrate Polymers, 2016, 144: 438-446. DOI:10.1016/j.carbpol.2016.02.073
[42]
GIANNOTTI M I, RINAUDO M, VANCSO G J. Force spectroscopy of hyaluronan by atomic force microscopy: from hydrogen-bonded networks toward single-chain behavior[J]. Biomacromolecules, 2007, 8(9): 2648-2652. DOI:10.1021/bm700592j
[43]
吴惠娟, 韦曲星, 张盛昔, 等. 甘露糖对巨噬细胞炎症反应的双向调节作用[J]. 中山大学学报(医学科学版), 2020, 41(4): 549-557.
WU H J, WEI Q X, ZHANG S X, et al. Dual-directional regulation effects of mannose on inflammatory response of macrophages[J]. Journal of Sun Yat-sen University (Medical Sciences), 2020, 41(4): 549-557 (in Chinese).