植物源性免疫刺激分子麦冬皂苷的免疫增强效应及初步机制

刘姝琳; 魏静; 朱宝行; 叶演; 潘佳乐; 赵安妮; 宋振; 彭六生; 李海波; 孙红武; 邹全明

doi:10.16016/j.2097-0927.202412021

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

植物源性免疫刺激分子麦冬皂苷的免疫增强效应及初步机制

基础医学 | 更新时间：2025-02-27

- 植物源性免疫刺激分子麦冬皂苷的免疫增强效应及初步机制
- Immune-enhancing effect and mechanism of natural plant-derived immunostimulatory molecule ophiopogonin
- 陆军军医大学学报 2025年47卷第4期页码：350-359
- 作者机构：
  
  1.陆军军医大学（第三军医大学）药学与检验医学系微生物与生化药学教研室，国家免疫生物制品工程技术研究中心
  2.佳木斯大学临床医学，黑龙江佳木斯
  3.重庆理工大学药学院，重庆
- 作者简介：
  
  孙红武，E-mail：sunhongwu2001@163.com
  邹全明，E-mail：qmzou@tmmu. edu. cn
- 基金信息：
  
  ‍基‍金‍项‍目‍］‍ ‍国家重点研发计划(2021YFC2302603);国家自然科学基金面上项目(32070924);Corresponding authors： ZOU Quanming, E-mail： qmzou@tmmu.edu.cn;SUN Hongwu, E-mail： sunhongwu2001@163.com
- DOI：10.16016/j.2097-0927.202412021
  中图分类号： R392.1;R392.5;R931.6
- 收稿日期：2024-12-06，
  
  修回日期：2024-12-16，
  
  纸质出版日期：2025-02-28
- 稿件说明：
移动端阅览
刘姝琳,魏静,朱宝行,等.植物源性免疫刺激分子麦冬皂苷的免疫增强效应及初步机制[J].陆军军医大学学报,2025,47(04):350-359.

LIU Shulin,WEI Jing,ZHU Baohang,et al.Immune-enhancing effect and mechanism of natural plant-derived immunostimulatory molecule ophiopogonin[J].J Army Med Univ,2025,47(04):350-359.
刘姝琳,魏静,朱宝行,等.植物源性免疫刺激分子麦冬皂苷的免疫增强效应及初步机制[J].陆军军医大学学报,2025,47(04):350-359. DOI：10.16016/j.2097-0927.202412021.

LIU Shulin,WEI Jing,ZHU Baohang,et al.Immune-enhancing effect and mechanism of natural plant-derived immunostimulatory molecule ophiopogonin[J].J Army Med Univ,2025,47(04):350-359. DOI：10.16016/j.2097-0927.202412021.

摘要

目的

探究植物源性免疫刺激分子麦冬皂苷对以冠状病毒刺突蛋白受体结合域（receptor binding domain， RBD）为抗原的亚单位疫苗的免疫应答增强效应及初步机制。

方法

用CCK-8法评价麦冬皂苷D’（ophiopogonin D’， OPD’）对骨髓来源的树突状细胞（bone marrow-derived dendritic cell， BMDCs）的细胞毒性；将Balb/c雌性小鼠按照随机数字表法分成4组：Control组、RBD组、RBD/OPD’组、RBD/Alum组，使用免疫剂量为抗原5 μg/只、佐剂100 μg/只，按照第 0、21、42天肌肉注射免疫程序进行免疫；监测小鼠体质量、生化指标等评价其体内安全性；用ELISA检测特异性IgG及其亚型抗体滴度；用ELISA试剂盒检测脾细胞上清中细胞因子水平； ELISpot检测脾细胞分泌γ干扰素（interferon-gamma ，IFN-γ）的细胞数量；用激光共聚焦显微镜观察BMDCs对抗原的摄取；流式细胞术定量分析BMDCs对抗原的吞噬能力；用转录组学技术结合生物信息学研究方法，初步探究其增强免疫效应的机制。

结果

当OPD’浓度

5 μg/mL时BMDCs存活率为100%；小鼠单次肌肉注射后除体质量略有下降外，生化指标结果均处于正常范围；疫苗肌肉注射免疫后，RBD/OPD’组血清特异性IgG、IgG1和IgG2a滴度与RBD组相比均显著升高（

0.05）；与RBD组相比， RBD/OPD’组Th1细胞免疫应答的细胞因子IL-1β、TNF-α、IFN-γ显著增高（

0.01），促进淋巴细胞分泌IFN-γ的细胞数量显著增

加（

0.001）；激光共聚焦显微镜发现，OPD’处理后的BMDCs能摄取更多抗原，流式细胞术定量分析结果显示OPD’能显著提高BMDCs的抗原摄取率（

0.01）；转录组学结果显示，与RBD组相比RBD/OPD’组PPAR信号通路显著富集。

结论

麦冬皂苷D’可有效增强RBD亚单位疫苗的免疫应答水平，且其作用机制可能与激活PPAR信号通路有关。

Abstract

Objective

To explore the effect and preliminary mechanism of the plant-derived immunostimulatory molecule

ophiopogonin

on enhancing the immune response of a subunit vaccine with the receptor-binding domain (RBD) of coronavirus spike protein as the antigen.

Methods

CCK-8 assay was used to determine the cytotoxicity of ophiopogonin D' (OPD') on bone marrow-derived dendritic cells (BMDCs). Female Balb/c mice were randomly divided into RBD

RBD/OPD'

RBD/Alum

and control groups. The immunization dose was 5 μg of antigen per mouse and 100 μg of adjuvant per mouse

and immunization was carried out according to the intramuscular injection immunization procedure on days 0

and 42. The titers of specific IgG and its subtype antibodies were detected by ELISA. The cytokine levels in the supernatant of splenocytes were detected using ELISA. The number of splenocytes secreting IFN-γ was detected by ELISpot. Laser confocal microscopy was employed to observe the uptake of antigen by BMDCs. The phagocytic ability of BMDCs for antigen was quantitatively analyzed by flow cytometry. The mechanism of its enhanced immune effect was preliminarily explored using transcriptomics technology combined with bioinformatics research.

Results

When the concentration of OPD' was less than 5 μg/mL

the survival rate of BMDCs was 100%. After a single intramuscular injection in mice

except for a slight decrease in body weight

the other biochemical indicators were within corresponding normal ranges. After intramuscular injection immunization of the vaccine

the titers of serum-specific IgG

IgG1

and

IgG2a in the RBD/OPD' group were significantly higher than those in the RBD group (

0.05). Compared with the RBD group

the RBD/OPD' group induced a high-level Th1 cell immune response of IL-1β

TNF-α

and IFN-γ (

0.01) and had more lymphocytes secreting IFN-γ (

0.001). Laser confocal microscopy displayed that BMDCs took up more antigens after OPD' treatment

which was further confirmed with flow cytometry in quantitative analysis on antigen uptake rate (

0.01). Transcriptomics results indicated that there was more significant enrichment of the PPAR signaling pathway in the RBD/OPD' group than the RBD group

suggesting that OPD' may activate the PPAR signaling pathway to exert its adjuvant effect. Conclusion‍　‍OPD' effectively enhances the immune response of the RBD subunit vaccine

and its action mechanism may be related to the activation of the PPAR signaling pathway.

关键词

Keywords

references

IWASAKI A ， OMER S B . Why and how vaccines work ［J］. Cell ， 2020 ， 183 （ 2 ）： 290 - 295 . DOI： 10.1016/j.cell.2020.09.040 http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2020.09.040 .

TREGONING J S ， FLIGHT K E ， HIGHAM S L ， et al . Progress of the COVID-19 vaccine effort： viruses， vaccines and variants versus efficacy， effectiveness and escape ［J］. Nat Rev Immunol ， 2021 ， 21 （ 10 ）： 626 - 636 . DOI： 10.1038/s41577-021-00592-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41577-021-00592-1 .

AN Y L ， LI S H ， JIN X Y ， et al . A tandem-repeat dimeric RBD protein-based covid-19 vaccine zf2001 protects mice and nonhuman Primates ［J］. Emerg Microbes Infect ， 20 ， 11 （ 1 ）： 1058 - 1071 . DOI： 10.1080/22221751.20.2056524 http://dx.doi.org/10.1080/22221751.20.2056524 .

YANG S L ， LI Y ， DAI L P ， et al . Safety and immunogenicity of a recombinant tandem-repeat dimeric RBD-based protein subunit vaccine （ZF2001） against COVID-19 in adults： two randomised， double-blind， placebo-controlled， phase 1 and 2 trials ［J］. Lancet Infect Dis ， 2021 ， 21 （ 8 ）： 1107 - 1119 . DOI： 10.1016/S1473-3099（21）00127-4 http://dx.doi.org/10.1016/S1473-3099（21）00127-4 .

FIRDAUS F Z ， SKWARCZYNSKI M ， TOTH I . Developments in vaccine adjuvants ［J］. Methods Mol Biol ， 20 ， 2412 ： 145 - 178 . DOI： 10.1007/978-1-0716-1892-9_8 http://dx.doi.org/10.1007/978-1-0716-1892-9_8 .

FACCIOLÀ A ， VISALLI G ， LAGANÀ A ， et al . An overview of vaccine adjuvants： current evidence and future perspectives ［J］. Vaccines ， 20 ， 10 （ 5 ）： 819 . DOI： 10.3390/vaccines10050819 http://dx.doi.org/10.3390/vaccines10050819 .

PULENDRAN B ， ARUNACHALAM P S ， O’HAGAN D T . Emerging concepts in the science of vaccine adjuvants ［J］. Nat Rev Drug Discov ， 2021 ， 20 （ 6 ）： 454 - 475 . DOI： 10.1038/s41573-021-00163-y http://dx.doi.org/10.1038/s41573-021-00163-y .

GAO Y Y ， GUO Y . Research progress in the development of natural-product-based mucosal vaccine adjuvants ［J］. Front Immunol ， 20 ， 14 ： 1152855 . DOI： 10.3389/fimmu. 20.1152855 http://dx.doi.org/10.3389/fimmu.20.1152855 .

SHEN L H ， LUO H ， FAN L ， et al . Potential immunoregulatory mechanism of plant saponins： a review ［J］. Molecules ， 20 ， 29 （ 1 ）： 11 . DOI： 10.3390/molecules2901011 http://dx.doi.org/10.3390/molecules2901011 .

孙燕，朱立红，陈俊怡，等 . 麦冬皂苷D的药理作用研究进展［J］. 抗感染药学， 2024 ， 21 （ 1 ）： 1 - 6 . DOI： 10.13493/j.issn.1672-7878.2024.01-001 http://dx.doi.org/10.13493/j.issn.1672-7878.2024.01-001 .

SUN Y ， ZHU L H ， CHEN J Y ， et al . Research progress in pharmacological effects of ophiopogonin D ［J］. Anti Infect Pharm ， 2024 ， 21 （ 1 ）： 1 - 6 . DOI： 10.13493/j.issn.1672-7878.2024.01-001 http://dx.doi.org/10.13493/j.issn.1672-7878.2024.01-001 .

JANG Y ， YOUNG KIM T ， JEON S ， et al . Synthesis and structure-activity relationship study of saponin-based membrane fusion inhibitors against SARS-CoV-2 ［J］. Bioorg Chem ， 20 ， 127 ： 105985 . DOI： 10.1016/j.bioorg.20.105985 http://dx.doi.org/10.1016/j.bioorg.20.105985 .

万梅绪，原景，张燕欣，等 . 麦冬提取物及其有效成分的药理作用研究进展［J］. 药物评价研究， 20 ， 46 （ 8 ）： 1819 - 1826 . DOI： 10.7501/j.issn.1674-6376.20.08.027 http://dx.doi.org/10.7501/j.issn.1674-6376.20.08.027 .

WAN M X ， YUAN J ， ZHANG Y X ， et al . Research progress on pharmacological effects of extracts and active components of Ophiopogon japonicus ［J］. Drug Eval Res ， 20 ， 46 （ 8 ）： 1819 - 1826 . DOI： 10.7501/j.issn.1674-6376.20.08.027 http://dx.doi.org/10.7501/j.issn.1674-6376.20.08.027 .

PIFFERI C ， FUENTES R ， FERNÁNDEZ-TEJADA A . Natural and synthetic carbohydrate-based vaccine adjuvants and their mechanisms of action ［J］. Nat Rev Chem ， 2021 ， 5 （ 3 ）： 197 - 216 . DOI： 10.1038/s41570-020-00244- http://dx.doi.org/10.1038/s41570-020-00244- .

HE X ， YANG L ， SU H ， et al . Clickable amino acid derivative tuned self-assembly of antigen and adjuvant for cancer immunotherapy ［J］. J Control Release ， 2021 ， 337 ： 306 - 316 . DOI： 10.1016/j.jconrel.2021.07.0 http://dx.doi.org/10.1016/j.jconrel.2021.07.0 .

徐焕华，江珍红，姚泓，等 . 基于药物相互作用研究麦冬皂苷D对麦冬皂苷D’急性和亚急性毒性的影响［J］. 中国药理学与毒理学杂志， 20 ， 36 （ 5 ）： 370 - 377 . DOI： 10.3867/j.issn.1000-300.20.05.007 http://dx.doi.org/10.3867/j.issn.1000-300.20.05.007 .

XU H H ， JIANG Z H ， YAO H ， et al . Effect of ophiopogonin D on acute and sub-acute toxicity of ophiopogonin D’ based on drug interactions ［J］. Chin J Pharmacol Toxicol ， 20 ， 36 （ 5 ）： 370 - 377 . DOI： 10.3867/j.issn.1000-300.20.05.007 http://dx.doi.org/10.3867/j.issn.1000-300.20.05.007 .

ZIMMERMANN P ， CURTIS N . Factors that influence the immune response to vaccination ［J］. Clin Microbiol Rev ， 2019 ， 32 （ 2 ）： e00084-18 . DOI： 10.1128/CMR.00084-18 http://dx.doi.org/10.1128/CMR.00084-18 .

MALLAPATY S . India’s DNA COVID vaccine is a world first - more are coming ［J］. Nature ， 2021 ， 597 （ 7875 ）： 161 - 16 . DOI： 10.1038/d41586-021-02385-x http://dx.doi.org/10.1038/d41586-021-02385-x .

AMAWI H ， ABU DEIAB G I ， A ALJABALI A A ， et al . COVID-19 pandemic： an overview of epidemiology， pathogenesis， diagnostics and potential vaccines and therapeutics ［J］. Ther Deliv ， 2020 ， 11 （ 4 ）： 245 - 268 . DOI： 10.4155/tde-2020-0035 http://dx.doi.org/10.4155/tde-2020-0035 .

TSAGKLI P ， GEROPEPPA M ， PAPADATOU I ， et al . Hybrid immunity against SARS-CoV-2 variants： a narrative review of the literature ［J］. Vaccines ， 2024 ， 12 （ 9 ）： 1051 . DOI： 10.3390/vaccines12091051 http://dx.doi.org/10.3390/vaccines12091051 .

MIN L ， SUN Q . Antibodies and vaccines target RBD of SARS-CoV-2 ［J］. Front Mol Biosci ， 2021 ， 8 ： 6716 . DOI： 10.3389/fmolb.2021.6716 http://dx.doi.org/10.3389/fmolb.2021.6716 .

STARR T N ， GREANEY A J ， HILTON S K ， et al . Deep mutational scanning of SARS-CoV-2 receptor binding domain reveals constraints on folding and ACE2 binding ［J］. Cell ， 2020 ， 182 （ 5 ）： 1295 - 1310.e20 . DOI： 10.1016/j.cell.2020.08.01 http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2020.08.01 .

RYCHERT J ， COUTURIER M R ， ELGORT M ， et al . Evaluation of 3 SARS-CoV-2 IgG antibody assays and correlation with neutralizing antibodies ［J］. J Appl Lab Med ， 2021 ， 6 （ 3 ）： 614 - 624 . DOI： 10.1093/jalm/jfaa188 http://dx.doi.org/10.1093/jalm/jfaa188 .

STEPKOWSKI S ， BEKBOLSYNOV D ， OENICK J ， et al . The major role of T regulatory cells in the efficiency of vaccination in general and immunocompromised populations： a review ［J］. Vaccines ， 2024 ， 12 （ 9 ）： 99 . DOI： 10.3390/vaccines1209099 http://dx.doi.org/10.3390/vaccines1209099 .

叶演，张泽珑，朱宝行，等 . WT1多肽乳佐剂疫苗的免疫增强效应及其对急性髓系白血病抗肿瘤效应研究［J］. 陆军军医大学学报， 2024 ， 46 （ 9 ）： 1024 - 10 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202401037 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202401037 .

YE Y ， ZHANG Z L ， ZHU B H ， et al . Improved immune response and anti-tumor effect of WT1 peptide emulsion adjuvant vaccine for acute myeloid leukemia ［J］. J Army Med Univ ， 2024 ， 46 （ 9 ）： 1024 - 10 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202401037 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202401037 .

曹静文，迟宇，李郭成，等 . 以新型脂肽为佐剂的LP-LNP构建及其对mRNA疫苗的增效作用［J］. 陆军军医大学学报， 2024 ， 46 （ 17 ）： 1925 - 19 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202402048 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202402048 .

CAO J W ， CHI Y ， LI G C ， et al . Construction of LP-LNP with novel lipopeptides as adjuvants and its enhancing effects on mRNA vaccines ［J］. J Army Med Univ ， 2024 ， 46 （ 17 ）： 1925 - 19 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202402048 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202402048 .

HERAS-MURILLO I ， ADÁN-BARRIENTOS I ， GALÁN M ， et al . Dendritic cells as orchestrators of anticancer immunity and immunotherapy ［J］. Nat Rev Clin Oncol ， 2024 ， 21 （ 4 ）： 257 - 277 . DOI： 10.1038/s41571-024-00859-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41571-024-00859-1 .

WANG Y Y ， XIANG Y ， XIN V W ， et al . Dendritic cell biology and its role in tumor immunotherapy ［J］. J Hematol Oncol ， 2020 ， 13 （ 1 ）： 107 . DOI： 10.1186/s13045-020-00939-6 http://dx.doi.org/10.1186/s13045-020-00939-6 .

DAYNES R A ， JONES D C . Emerging roles of PPARs in inflammation and immunity ［J］. Nat Rev Immunol ， 200 ， 2 （ 10 ）： 748 - 759 . DOI： 10.1038/nri91 http://dx.doi.org/10.1038/nri91 .

HERNANDEZ-QUILES M ， BROEKEMA M F ， KALKHOVEN E . PPARgamma in metabolism， immunity， and cancer： unified and diverse mechanisms of action ［J］. Front Endocrinol ， 2021 ， 12 ： 62411 . DOI： 10.3389/fendo.2021.62411 http://dx.doi.org/10.3389/fendo.2021.62411 .

LIU Y ， WANG J Y ， LUO S Y ， et al . The roles of PPARγ and its agonists in autoimmune diseases： a comprehensive review ［J］. J Autoimmun ， 2020 ， 113 ： 102510 . DOI： 10.1016/j.jaut.2020.102510 http://dx.doi.org/10.1016/j.jaut.2020.102510 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

高原低氧改善肿瘤免疫微环境并抑制结直肠癌皮下肿瘤生长

新型冠状病毒疫苗佐剂的研究现状与展望

小鼠IFIT1多克隆抗体的制备

IL-4调控DC-SIGN表达对树突状细胞免疫学功能的影响及与结核病发生的关系

WT1多肽乳佐剂疫苗的免疫增强效应及其对急性髓系白血病抗肿瘤效应研究