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霍山石斛對視網膜病變及免疫調節作用的研究 賴思良
霍山石斛;視網膜病變;免疫調節;糖尿病;醣化作用終產物;視網膜色素上皮細胞;
霍山石斛為名貴的傳統眼科中草藥，本實驗室研究霍山石斛的作用機轉，發現水萃取物可促進視網膜色素上皮(RPE)細胞一氧化氮(NO)的生成及肝生長因子(HGF)的基因表現，且這與RPE吞吃作用相關。此外，也發現粗萃取物可抑制RPE細胞bFGF、VEGF、TGF-β基因的表現。糖尿病視網膜病變為眼底異常而產生血管新生的病變。首先我們以霍山石斛的眼科應用為出發點，探討其對眼底病變的療效。 已知蛋白質醣化與糖尿病併發症密切相關。在實驗管內以醣化的蛋白作為單一的致病因子，發現在醣化白蛋白(AGE-BSA)處理下即會使RPE細胞VEGF與bFGF的基因表現量增加，此二因子與視網膜血管病變相關，也發現處理醣化白蛋白亦會使視網膜微血管內皮細胞增生。實驗中以FITC標定AGE-BSA處理RPE細胞時發現，培養的RPE細胞會與AGE-BSA明顯結合。對取自新鮮牛眼之RPE細胞相較於視網膜其他部位的細胞具有較強的蛋白質水解活性，能有清除醣化白蛋白的作用，而霍山石斛甲醇粗萃物能提高RPE 細胞對醣化蛋白質降解活性。我們建立一個由醣化白蛋白引起的全身性的糖尿病併發症模型，來觀察全身及視網膜的病變。首先自小鼠血清中大量純化白蛋白，並在試管中進行60天的醣化作用後，再以靜脈注射方式給予不同劑量醣化的白蛋白，在持續給予醣化白蛋白的六週觀察發現，在血糖及尿糖的量並未發生太大變動。進行組織病理的觀察發現肝臟在靠中央靜脈部位的肝細胞有壞死情形，並且觀察到血清肝生長因子量會隨之上升。尿液中的蛋白質成分有些微變化，但並不顯著。在腎臟絲球體中會有物質堆積形式，推測此模型亦對腎臟功能會有所影響。 石斛在古中醫書中屬上品，亦有調節生體機能的記載。我們與新藥研究中心合作，對霍山石斛的水萃層部分進行多糖成分的萃取，於動物體的實驗中觀察到餵食石斛多糖三天的小鼠會增強自然殺手
細胞毒殺活性，同時也能增強骨髓細胞受L929培養液共同刺激的增生作用。在抗體免疫上，發現口服石斛多糖對口服以ovalbumin或Pneumovax 23多糖疫苗為抗原，在血清中的IgM、IgG量無明顯變化，而對黏膜免疫具增強效果，能增加在腸道中的IgA抗體量。 本研究中發現，醣化白蛋白會使RPE細胞表現血管新生因子，而RPE具結合與降解AGE-BSA活性，霍山石斛對此有促進效果。我們也建立醣化白蛋白誘發糖尿病併發症動物研究模型，可進一步提供藥物評估的平台。我們也發現口服餵食霍山石斛多糖的免疫調節功能。相信這些結果能對霍山石斛的效用有更進一步的佐證。
*賴思良，霍山石斛對視網膜病變及免疫調節作用的研究，國立陽明大學，生物藥學研究所，89 學年度。
霍山石斛為名貴的傳統眼科中草藥，本實驗室研究霍山石斛的作用機轉，發現水萃取物可促進視網膜色素上皮（RPE）細胞一氧化氮（NO）的生成及肝生長因子（HGF）的基因表現，且這與 RPE 吞吃作用相關。此外，也發現粗萃取物可抑制 RPE 細胞 bFGF、VEGF、TGF-β 基因的表現。糖尿病視網膜病變為眼底異常而產生血管新生的病變。首先我們以霍山石斛的眼科應用為出發點，探討其對眼底病變的療效。 已知蛋白質醣化與糖尿病併發症密切相關。在實驗管內以醣化的蛋白作為單一的致病因子，發現在 1g/ml 的醣化白蛋白（AGE-BSA）處理下即會使 RPE 細胞 VEGF 與 bFGF 的基因表現量增加，此二因子與視網膜血管病變相關，也發現處理醣化白蛋白亦會使視網膜微血管內皮細胞增生。實驗中以 FITC 標定 AGE-BSA 處理 RPE 細胞時發現，培養的 RPE 細胞會與 AGE-BSA 明顯結合。對取自新鮮牛眼之 RPE 細胞相較於視網膜其他部位的細胞具有較強的蛋白質水解活性，能有清除醣化白蛋白的作用，而霍山石斛甲醇粗萃物能提高 RPE 細胞對醣化蛋白質降解活性。 我們建立一個由醣化白蛋白引起的全身性的糖尿病併發症模型，來觀察全身及視網膜的病變。首先自小鼠血清中大量純化白蛋白，並在試管中進行 60 天的醣化作用後，再以靜脈注射方式給予不同劑量醣化的白蛋白，在持續給予醣化白蛋白的六週觀察發現，在血糖及尿糖的量並未發生太大變動。進行組織病理的觀察發現肝臟在靠中央靜脈部位的肝細胞有壞死情形，並且觀察到血清肝生長因子量會隨之上升。尿液中的蛋白質成分有些微變化，但並不顯著。在腎臟絲球體中會有物質堆積形式，推測此模型亦對腎臟功能會有所影響。石斛在古中醫書中屬上品，亦有調節生體機能的記載。我們與新藥研究中心合作，對霍山石斛的水萃層部分進行多糖成分的萃取，於動物體的實驗中觀察到餵食石斛多糖三天的小鼠會增強自然殺手細胞毒殺活性，同時也能增強骨髓細胞受 L929 培養液共同刺激的增生作用。在抗體免疫上，發現口服石斛多糖對口服以 ovalbumin 或 Pneumovax 23 多糖疫苗為抗原，在血清中的 IgM、IgG 量無明顯變化，而對黏膜免疫具增強效果，能增加在腸道中的 IgA 抗體量。本研究中發現，醣化白蛋白會使 RPE 細胞表現血管新生因子，而 RPE 具結合與降解 AGE-BSA 活性，霍山石斛對此有促進效果。我們也建立醣化白蛋白誘發糖尿病併發症動物研究模型，可進一步提供藥物評估的平台。我們也發現口服餵食霍山石斛多糖的免疫調節功能。相信這些結果能對霍山石斛的效用有更進一步的佐證。
陳囿任，霍山石斛對腦神經細胞及視網膜色素上皮細胞作用機轉之研究，國立陽明大學，生物藥學研究所，88 學年度。
神經損傷是多種腦部病變之重要指標，目前已知成鼠前腦具有能分化成多種細胞之神經祖原細胞存在，若是給予這些細胞上皮細胞生長因子或是鹼性纖維母細胞生長因子則能在試管中培養出神經祖原細胞。為了設法修補已受傷的神經細胞或防禦神經退化疾病的發生，我們培養大白鼠神經祖原細胞來篩選具有促進腦神經細胞生長、分化之活性成分。 脊椎動物的眼睛具有兩層由神經演化而來的組織，分別是視網膜神經細胞及視網膜色素上皮細胞（RPE）。RPE 其中一個最重要的功能就是吞吃由桿狀光接受器掉落的外段袋膜（ROS），其吞吃的功能與光接受器的機能維持息息相關。因此，我們建立一簡易偵測 RPE 細胞吞吃的螢光分析模型來區分被 RPE 細胞吞吃進去或只是結合在細胞表面的 ROS。 霍山石斛是民間眼科中藥，因為 RPE 是由神經外胚層所衍生而來，因此我們亦研究霍山石斛對於腦神經祖原細胞的影響。本實驗室與新藥研究中心合作，利用甲醇萃取，並經過化學溶媒分層法、 Sephadex-LH20 管柱及高速液體層析管柱進行有效成分分離，發現 DCMPeL 4C10 區分物在 1ug/ml 時具顯著促進神經祖原細胞生長達 1.4 倍，並具有促進其分化的效果。而 DCMPeL 6C7 區分物在 1ug/ml 時能顯著促進視網膜色素上皮細胞整個吞吃過程及將 ROS 吞吃進去的能力，分別有 2.8 倍及 1.9 倍的促進效果。 本實驗室初步結果顯示：霍山石斛粗萃取物促進 RPE 之作用機轉與一氧化氮（NO）的生成及肝生長因子（HGF）的基因表現有關。NO 在視網膜生理及病理過程中扮演著調控的角色。本實驗室已知 NO 生成抑制劑 L-NAME 具有抑制 RPE 之吞吃機能，我們進一步證實 NO 生成劑 SNP 在微量下具有促進 ROS 與 RPE 結合及被吞吃的作用，但在高濃度下則有抑制作用。這些結果更證實了霍山石斛促進 RPE 細胞吞吃機能部份是經由 NO 來達成的。因此，促進視網膜色素上皮細胞微量一氧化氮之產生將可作為眼科疾病藥物研發之新指標。HGF 是一多功能的因子，具有促進細胞增生、移動及分化的功能。近年來研究推測肝生長因子在神經系統發育及維持上扮演著重要角色。我們以化學溶媒分層法所得之各霍山石斛區物 0.1ug/ml 處理 RPE 細胞，利用 RT-PCR 方式發現 DCMPh 對於 RPE 細胞之 HGF 基因表現的促進有明顯之效果。同時，我們進一步發現 0.1ng/ml 的 HGF 可有效促進神經祖原細胞生長及分化。因此我們推測 HGF 在正常體內調控細胞的生長、分化及機能，可能在細胞或組織的修復及功能維持扮演著相當重要的角色。HGF 或可作為細胞再生藥物篩選之正向指標。 我們以無血清培養的研究模型發現了白蛋白可以促進神經祖原細胞的生長分化及 RPE 細胞的吞吃機能，相反的，白蛋白被醣化後即喪失誘導神經祖原細胞生長、分化與抑制 RPE 吞吃之作用。我們推測在糖尿病及老化的過程中，高度醣化終產物扮演了抑制細胞生長、分化及機能的角色。如何促進神經祖原細胞及 RPE 的生長、分化及機能，將可提供藥物開發的重要平台。
在本研究中，我們了解霍山石斛具有促進神經祖原細胞之生長、分化及 RPE 細胞之功能的生物活性成分，而醣化白蛋白則抑制細胞生長、分化及機能，我們相信這些發現將可應用於眼科疾病及神經病變之預防與治療。
*林佳燕，霍山石斛對視網膜色素上皮細胞及視網膜細胞的生物活性及其有效成份之研究，國立陽明大學，生物藥學研究所，87 學年度。
視網膜色素上皮細胞位於脈絡膜及視網膜之間成一單層，可支持鄰近的光接受器且和正常的視覺功能息息相關。視網膜色素上皮細胞的功能包含：養份及離子的傳送、黑色素的形成、維生素 A 的代謝、吞噬並分解光接受器所脫落的外節、視網膜血管屏障及光接受器微環境的維持。現在已有報告指出隨著年齡的增加，視網膜色素上皮細胞的功能及數目會逐漸降低。 霍山石斛是民間眼科中藥，其作用機轉至今仍不清楚。本研究室已經發現石斛的粗萃物具有促進視網膜色素上皮細胞的吞噬活性，且可抑制 bFGF、VEGF、TGF-b 的表現。本研究中我們利用具有螢光標定的光接受器外段來測定視網膜色素上皮細胞吞噬的活性，以萃取分離霍山石斛中的有效成份。而霍山石斛有效成份的分離萃取已經經過化學溶媒分層萃取法、分子篩層析、HSCCC 及逆向高效液態層析的分離方法。利用吞噬活性測試我們已經找到石斛中具有促進吞噬活性的純物質，DCPeL 6C 2C 2L2，其在 2mg/ml 下對視網膜色素上皮細胞吞噬能力有 1.3 倍的促進效果。 一氧化氮在視網膜生理、病理過程中可能扮演的調控角色近年來也被廣為認知。而視網膜色素上皮細胞中發現的誘導性一氧化氮合成也被認為和吞噬光接受器脫落的外節有關，在我們的實驗中已發現，霍山石斛的粗萃物或區分物在 100m～10mg/ml 濃度下皆可刺激視網膜色素上皮細胞產生少量的一氧化氮。我們發現霍山石斛中可促進視網膜色素上皮細胞吞噬活性的有效成份大部份可以促進一氧化氮的產生，但可促進視網膜色素上皮細胞一氧化氮產生的石斛區分物並不一定可以促進視網膜色素上皮細胞吞噬活性的增加。肝生長因子為一多所組成的生長因子，已有報導指出視網膜色素上皮細胞可表現肝生長因子及肝生長因子接受器的訊息核糖核酸。之前，本實驗室中已發現肝生長因子可以促進視網膜色素上皮細胞的吞噬能力。本實驗中我們也發現 1mg/ml 的石斛粗萃物可以促進視網膜色素上皮細胞中 HGF mRNA 的表現。根據這樣的結果我們推論石斛也許是藉由調控 HGF 的表現而達到促進視網膜色素上皮細胞的吞噬能力。我們實驗最重要的意義是我們利用科學的方法確認了民間眼科中藥霍山石斛的生物活性，也進一步分離出霍山石斛中具有調節視網膜色素上皮細胞機能的活性物質。我們深信這些發現將來能有效地應用於眼科疾病的治療。
*吳榮燦，陽明大學生物藥學研究所，8708─8807，藥用及保健植物---以視網膜色素上皮細胞為眼底疾病模型探討中藥霍山石斛之藥效。
視網膜色素上皮細胞的最主要機能為吞噬錐狀細胞及桿狀細胞受光線刺激而脫落的外節，一氧化氮（NO;Nitric oxide）在眼內的各種機能上扮演重要的角色也在近幾年被廣為認知。有許多由視網膜色素上皮細胞病變所引起的視力障礙與疾病，如：增殖性視網膜病變 ，老年性黃斑部病變，糖尿病導致的視網膜病變等，其 bFGF, VEGF, TGF-. beta. 等生長因子會有不同的表現。因此我們以視網膜色素上皮細胞的吞吃機能為指標，輔以一氧化氮產生的量及基因的調節來探討藥物的藥效與作用機轉。霍山石斛是目前民間最名貴的眼科用藥，我們發現霍山石斛可能是經由促進視網膜色素上皮細胞產生微量的一氧化氮而增強其吞吃機能，證實了霍山石斛之藥效，為此傳統眼科中藥的藥效提供合理的理論基礎。我們進一步發現，霍山石斛可以選擇性調節在眼底疾病扮演重要角色的基因如 bFGF, VEGF, TGF-. beta . 等 mRNA 的表現。肝臟生長因子（Hepatocyte growth factor, HGF），具有調控肝臟再生能力。研究報告指出，在淚腺，眼淚及角膜有 HGF 及 C-met 的存在，新近的研究顯示，視網膜色素上皮細胞居然可以分泌 HGF，且 Autocrine 給自己的 C-met receptor，同時對自有 Mitogenic 及 Chemotaxis 的作，因此被認為 HGF 對視網膜色素上皮細胞正常機能的維持扮演重要的角色。而我們的研究結果顯示 HGF 可以促進視網膜色素上皮細胞的吞吃機能，新近的初步結果也顯示霍山石斛水粗萃液可以 Upregulate 視網膜色素上皮細胞 HGF 的基因表現，為中醫的 " 清肝明目 " 的相關性提供科學的佐證。此外，我們引進 RCS（Royal college of surgeon）大白鼠進行動物實驗。RCS 大白鼠是一種先天性視網膜細胞退化大白鼠，病因在於視網膜色素上皮細胞無法進行吞吃作用，其視網膜感光細胞於出生後逐漸退化，終至消失，是一個相當理想的視網膜退化的動物模式，在初步的以霍山石斛的水粗萃液，餵食 RCS 懷孕母鼠及離乳後乳鼠，發現不餵食的控制組在 25 天以後視網膜細胞數量開始逐漸遞減，至五十天左右已幾乎沒有視網膜細胞存在，而餵食組皆仍有視網膜細胞存在，尤其在 5g/Kg 組效果最為明顯。目前霍山石斛的有效成分經有機溶媒萃取，分子篩層析，高速液態分配層析純化後，正進行結構分析。在本年度研究中，我們已完成我們的進度，建立以視網膜色素上皮細胞為眼底疾病試管內細胞及分子生物學研究的模型，提供藥物研發基礎。同時也初步的以先天性視網膜細胞退化大白鼠測試了霍山石斛的療效。我們相信這些發現將來能有效地應用於眼科疾病的預防或治療，對視力的維持能有重要的貢獻。
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