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久瀉靈顆粒對脾腎陽虛型潰瘍性結(jié)腸炎大鼠TLR4及NF-κB p65表達的影響

2016-04-14 03:36:39吳玉泓許雅清李海龍藺興遙程小麗明海霞張磊
中國實驗動物學(xué)報 2016年1期
關(guān)鍵詞:潰瘍性結(jié)腸炎結(jié)腸

吳玉泓,許雅清,李海龍,藺興遙,程小麗,明海霞,張磊

(1. 甘肅中醫(yī)藥大學(xué),蘭州 730000;2. 甘肅省中醫(yī)方藥挖掘與創(chuàng)新轉(zhuǎn)化重點實驗室;甘肅省中藥新產(chǎn)品創(chuàng)制工程實驗室, 蘭州 730000)

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研究報告

久瀉靈顆粒對脾腎陽虛型潰瘍性結(jié)腸炎大鼠TLR4及NF-κB p65表達的影響

吳玉泓1,2,許雅清1,李海龍1,2,藺興遙1,程小麗1,明海霞1,張磊1

(1. 甘肅中醫(yī)藥大學(xué),蘭州730000;2. 甘肅省中醫(yī)方藥挖掘與創(chuàng)新轉(zhuǎn)化重點實驗室;甘肅省中藥新產(chǎn)品創(chuàng)制工程實驗室, 蘭州730000)

【摘要】目的探討久瀉靈顆粒對脾腎陽虛型潰瘍性結(jié)腸炎模型大鼠結(jié)腸組織中TLR4、NF-κB p65蛋白基因的表達的影響。方法通過灌服大黃水煎液,肌肉注射氫化可的松并結(jié)合TNBS(2,4,6-三硝基苯磺酸)混合乙醇灌腸建立動物模型。將90只大鼠隨機分為空白組、模型組、久瀉靈顆粒治療7、14、21 d組及陽性對照(SASP)組,用藥治療后采用免疫組化SP法和RT-qPCR法分別檢測大鼠結(jié)腸組織中TLR4、NF-κB p65蛋白和基因的表達。結(jié)果結(jié)腸黏膜形態(tài)學(xué)評分結(jié)果顯示,各治療組評分均有降低,差異有顯著性(P <0.01);免疫組化SP法結(jié)果顯示:TLR4、NF-κB p65在模型組大鼠中表達均顯著增強(P<0.01);藥物干預(yù)后各治療組大鼠TLR4、NF-κB p65表達均減弱(P<0.05);RT-qPCR法結(jié)果顯示:與空白組比較,模型組大鼠TLR4、NF-κB p65表達增強(P<0.01);與模型組比較,治療后各組大鼠TLR4、NF-κB p65表達減弱(P<0.05)。結(jié)論久瀉靈顆??蓽p輕結(jié)腸黏膜炎癥反應(yīng),起到修復(fù)黏膜的作用,其原因與降低脾腎陽虛型UC模型大鼠結(jié)腸組織中 TLR4、NF-κB p65基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白的表達有關(guān)。

【關(guān)鍵詞】潰瘍性結(jié)腸炎;脾腎陽虛;TLR4;NF-κB p65;久瀉靈顆粒;大鼠

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)是一種慢性、反復(fù)發(fā)作性的非特異性腸道炎癥性疾病,臨床主要表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、黏液膿血便以及里急后重,以形成腸黏膜、黏膜下層的炎癥和潰瘍?yōu)樘卣?,發(fā)生癌變的幾率大[1],尤其是有結(jié)直腸癌家族史的患者,同時還會引發(fā)嚴重的并發(fā)癥[2]。近幾年研究發(fā)現(xiàn)中醫(yī)藥以及中西醫(yī)結(jié)合治療UC療效甚好,使用中醫(yī)藥可以改善患者的潰瘍癥狀和結(jié)腸黏膜的微循環(huán),不良反應(yīng)小、復(fù)發(fā)率低、遠期療效高,具有很好的推廣與研究開發(fā)價值[3]。而我們在與UC中醫(yī)證候類型相關(guān)的文獻研究中發(fā)現(xiàn),脾腎陽虛證在眾多證型中位列第四,屬臨床常見證、多發(fā)證。本課題從此證著手,選擇四神丸加理中丸進行干預(yù),從基因和蛋白質(zhì)的角度,通過分子生物學(xué)手段和方法,對久瀉靈顆粒治療脾腎陽虛型UC進行進一步的探討,闡明溫補脾腎法治療UC的作用機制及久瀉靈顆粒組方用藥對機體腸黏膜的免疫調(diào)節(jié)作用。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1實驗動物

SPF級Wistar大鼠90只,周齡6~7周,體重(180±20)g,雌雄各半,由甘肅中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心提供【SCXK(甘)2011-0001】。動物實驗操作在甘肅中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心進行【SYXK(甘)2011-0001】。并按實驗動物使用的3R原則給予人道的關(guān)懷【2014—041】。

1.1.2藥品及試劑

久瀉靈顆粒(甘肅眾友健康醫(yī)藥股份有限公司加工)、大黃水煎液(甘肅中醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院中藥房)、三硝基苯磺酸(Sigma公司,批號111M5001V)、氫化可的松注射液(天津藥業(yè)焦作有限公司,批號13060211)、柳氮磺胺吡啶腸溶片(上海信誼制藥公司,批號120915)、濃縮型DAB溶液、DAB底物液(北京中杉金橋,批號K146720D)、兔SP檢測試劑盒(中杉金橋,批號14188A03)、Mouse anti-NFκB p65(中杉金橋,批號A-0814)、Rabbit anti-TLR4(博士德生物技術(shù)公司,批號217847)、反轉(zhuǎn)錄試劑盒(德國羅氏試劑,批號14854823)、基因上下游引物(大連寶生物工程有限公司)、Bioneer擴增試劑盒(上海 Bioneer Trade 有限公司)。

1.1.3主要實驗儀器

高速冷凍離心機(Biofuge-Stratos)、勻漿、美國Bio-Rad實時熒光定量PCR儀(CFX96)、成都泰盟BI-2000醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)、山東易創(chuàng)MIE圖像處理系統(tǒng)(山東易創(chuàng)電子有限公司)、顯微鏡(日本Olympus,CX21型)。

1.2方法

1.2.1分組與模型制備

適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后,根據(jù)隨機數(shù)字表法將90只Wistar大鼠按照體重及雌雄分為6組,每組15只。

參考文獻方法[4-5]復(fù)建動物模型。① “脾虛”模型:空白組大鼠給以蒸餾水每只2 mL/d灌胃,其余各組大鼠上午給以大黃水煎液灌胃,每只2 mL/d,下午給以蒸餾水灌胃每只2 mL/d,連續(xù)14 d。② “脾腎陽虛”模型:在脾虛模型基礎(chǔ)上進行,于第15天在除空白組外的其余大鼠左右肢臀部交替肌肉注射氫化可的松25 mg/(kg·d),并給以蒸餾水灌胃每只2 mL/d,連續(xù)10 d,第25 天禁食不禁水。③ “UC”模型:第26 天用100 mg/kgTNBS加50 %乙醇0.25 mL混合劑灌腸,空白組用等體積蒸餾水灌腸。

1.2.2給藥方法

造模成功后,空白組和模型組給予0.2 g/kg 生理鹽水灌胃,久瀉靈顆粒治療7、14、21 d組以0.2 g/kg 中藥藥劑灌胃,陽性對照組給予0.2 g/kg 的柳氮磺胺砒啶腸溶片溶液灌胃,每只2 mL。等效劑量以成人常規(guī)劑量按人與動物體型系數(shù)折算,灌胃容積為1 mL/100 g體重,連續(xù)3周。

1.2.3標本采集

空白組、模型組、陽性對照組大鼠于造模21 d末,久瀉靈顆粒各治療組大鼠于造模7、14、21 d末禁食不禁水24 h,水合氯醛麻醉后對大鼠剖腹截取整個結(jié)腸組織并沿縱軸剪開,生理鹽水清洗干凈,裝于做標記的離心管中,-80℃保存,用于后續(xù)檢測。

1.2.4指標檢測

(1) 免疫組化法檢測TLR4、NF-κB p65蛋白的表達

免疫組化步驟:① 石蠟切片,脫蠟至水(有需要抗原修復(fù)的在此步驟后進行)。② 3% H2O2去離子水孵育10 min,PBS沖洗,3 min ×3次→滴加封閉液,孵育10 min。③ 滴加TLR4、NF-κBp65抗體,37℃孵育30 min,4℃過夜,PBS沖洗3 min ×3次。④ 滴加生物素化山羊抗兔IgG,37℃培養(yǎng)箱中孵育15 min,PBS沖洗3 min ×3次。⑤ 滴加辣根酶標記鏈霉卵白素工作液,37℃孵育 15 min,PBS沖洗3 min ×3次。⑥滴加DAB液體,室溫下顯色,自來水充分沖洗。⑦ 蘇木素輕度復(fù)染3 min,自來水充分沖洗,鹽酸酒精分化,自來水返藍。⑧ 脫水透明。⑨ 中性樹膠封片。⑩ 采用醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng),光鏡下觀察,每組選取8張切片,每張切片選取6個視野,進行積分光密度值分析。

(2) RT-qPCR法檢測TLR4、NF-κBp 65 mRNA的表達

① 常規(guī)抽提各組大鼠結(jié)腸黏膜總RNA并反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。② 引物序列見表1。③ PCR擴增反應(yīng):反應(yīng)體系為2× Greenstar Master Mix加5 μL,上下游引物各加1 μL,DNA模板1 μL,雙蒸水2 μL。反應(yīng)條件為Stage 1:預(yù)變性Repeat:1,95℃,10 min;Stage 2:PCR反應(yīng)Repeat:42,95℃,10 s→55℃,30 s;Stage 3:Dissociation。④ 將PCR擴增儀得出的各組Ct值輸入Excel表中,△ Ct=目的基因Ct值-內(nèi)參基因Ct值,相對定量用2-△△Ct法計算,每個樣本重復(fù)三孔,取均值計算Ct值。選用數(shù)學(xué)和三角里的Power公式。

表1 各基因引物的核酸序列

1.2.5統(tǒng)計學(xué)處理

2結(jié)果

2.1各組大鼠一般生存狀況

空白組大鼠始終表現(xiàn)為反應(yīng)敏捷,飲食量正常,活動情況無異常,毛發(fā)濃密柔順伴有光澤,糞便為棕褐色顆粒。模型組則多數(shù)在第5天后天開始出現(xiàn)蜷臥、瞇眼等部分癥狀,第10天后癥狀開始明顯,大鼠蜷臥扎堆,食量減少,體重開始減輕,便形質(zhì)軟,部分動物瞇眼弓背,游泳耐力下降。往后動物癥狀逐漸加重,體重明顯減輕,便形稀溏,肛周污穢,少食怠動,畏寒,成群蜷縮或弓背,毛發(fā)失去光澤而枯槁疏散等脾腎陽虛癥狀。治療組第6天出現(xiàn)輕度蜷臥、瞇眼,第13天后出現(xiàn)少食怠動、體重下降、便形質(zhì)軟、游泳耐力減輕等,治療至16 d后上述癥狀開始減輕或消失,表現(xiàn)為反應(yīng)較為靈敏,活動及飲食量增加,糞便部分呈顆粒狀,瞇眼弓背消失,游泳耐力較前提高(其中模型組死亡3只,治療7 d;治療14 d組各死亡1只,治療21 d組死亡2只)。

2.2大鼠結(jié)腸黏膜形態(tài)學(xué)變化

表2各組大鼠結(jié)腸黏膜形態(tài)學(xué)評分結(jié)果顯示:與空白組比較,模型組大鼠黏膜損傷評分明顯升高,差異有顯著性(P<0.01);與模型組比較,其余各治療組評分均有降低,差異有顯著性(P<0.01),且以治療21 d組效果最為明顯;與治療21 d組比較,陽性對照組差異無顯著性(P>0.05)。

2.3大鼠結(jié)腸中TLR4、NF-κB p65的基因表達

表3可以看出:與空白組比較,模型組大鼠結(jié)腸組織中TLR4、NF-κB p65基因表達量都明顯升高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);與模型組比較,各治療組大鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κB p65基因表達量則有所下降,治療21 d組效果顯著(P<0.01)。

表2 各組大鼠結(jié)腸黏膜組織損傷評分±s)

注:與空白組比較,△P<0.01;與模型組比較,*P<0.01,與治療21 d組比較,#P<0.05。

Note. Compared with the blank group,P<0.01; Compared with the model group,*P< 0.01; Compared with the 21 days treatment group,#P<0.05.

表3 各組大鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κB p65基因表達量

注:與空白組比較,△P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,#P<0.01;與治療21 d組比較,▲P<0.05。

Note. Compared with the blank group,△P<0.01; compared with the model group,*P<0.05,#P< 0.01; Compared with the 21 days treatment group,▲P<0.05.

2.4大鼠結(jié)腸中TLR4、NF-κB p65的蛋白表達

2.4.1大鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κBp65表達

(1)空白組: TLR4:無陽性表達,表達呈陰性; NF-κB p65:陽性細胞有微弱表達(如圖1A、A1)。

(2)模型組: TLR4:表達呈胞質(zhì)陽性,分布于腸黏膜上皮及固有層,胞質(zhì)可見黃色顆粒,表達強于空白組;NF-κB p65:陽性表達于黏膜上皮,固有層單個核細胞,胞質(zhì)胞膜均有黃色顆粒,表達強于空白組(如圖1B、B1)。

(3)治療7 d組:TLR4:少量陽性細胞散在分布于組織黏膜層、黏膜下層,中等強度表達,偶見于黏膜腺體;NF-κB p65:仍見大量陽性表達(如圖1C、C1)。

(4)治療14 d組:TLR4:組織黏膜層見少量TLR4陽性細胞,接近腸腔處呈中等強度表達;NF-κB p65:整個組織中陽性表達相對減弱,黃色顆粒減少,但仍可見陽性表達在上皮高于固有層(如圖1D、D1)。

(5)治療21 d組:TLR4:陽性表達基本呈陰性,僅有個別散在浸潤細胞;NF-κB p65:黏膜上皮及固有層單個核細胞中存在陽性表達,呈現(xiàn)弱陽性(如圖1E、E1)。

(6)陽性對照組:TLR4:個別散在的弱陽性表達;NF-κB p65:陽性細胞微弱表達,胞質(zhì)內(nèi)偶見黃色顆粒(如圖1F、F1)。

2.4.2大鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κB p65平均灰度值

表4結(jié)果顯示:與空白組比較,模型組大鼠TLR4、NF-κB p65表達明顯增強(P<0.01),差異有顯著性;與模型組比較,治療7、14、21 d組和陽性對照組TLR4、NF-κB p65表達減弱,差異有顯著性(P<0.05),且治療21 d組表達最為明顯(P<0.01)。

注:A、A1空白組;B、B1模型組;C、C1治療7 d組;D、D1治療14 d組;E、E1治療21 d組;F、F1陽性組圖1 TLR4及NF-κB p65免疫組化結(jié)果(×40)Note. A.A1.Blank group.B、B1. Model group.C、C1. Treatment group at 7 days.D.D1. Treatment group at 14 days.E.E1. Treatment group at 21 days.F.F1. Positive group.Fig. 1 TLR4 and Appendix 2 NF-κB p65 immunohistochemical results (×40)

組別Groups動物數(shù)Animalnumbers劑量(g/kg)dosesTLR4NF-κBp65空白組Blankgroup15—46.201±9.613121.865±7.542模型組Modelgroup10—68.571±9.106△311.257±7.530△治療7天組Treatmentfor7daysgroup116.7565.841±5.512*##301.250±8.184*##治療14天組Treatmentfor14daysgroup116.7558.819±8.011*▲301.186±9.163*##治療21天組Treatmentfor21daysgroup106.7550.165±9.035#287.306±8.586#陽性組Positivegroup150.258.363±7.279*▲298.122±7.821*▲

注:與空白組比較,△P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,#P<0.01;與治療21天組比較,▲P<0.05,##P<0.01。

Note. Compared with the blank group,△P<0.01; Compared with the model group,*P<0.05,#P<0.01; compared with 21 days treatment group,▲P<0.05,##P<0.01.

3討論

本課題采用病證結(jié)合方法建立脾腎陽虛型UC大鼠模型,久瀉靈顆粒加以干預(yù),從大腸組織形態(tài)學(xué)變化、蛋白質(zhì)組學(xué)研究和現(xiàn)代中藥基因組學(xué)的角度,來觀察久瀉靈顆粒對脾腎陽虛型UC模型大鼠組織中蛋白基因TLR4、NF-κB p65表達的影響,進一步驗證TLR4、NF-κB p65與脾腎陽虛型UC的發(fā)病有著密切的關(guān)系。

本研究所使用的久瀉靈顆粒是自擬方藥,由理中丸加四神丸組成,具備陰陽調(diào)理、溫腸補腎、止瀉利濕、燮理虛實的功效,本方配伍精悍得體,整個方藥十分鮮明的體現(xiàn)出辛開、苦降,寒熱、攻澀并施、協(xié)調(diào)升降氣機這幾大特征。藥物包括人參、白術(shù)、補骨脂、肉豆蔻、干姜、吳茱萸和五味子八味。方中補骨脂性味辛、苦,大溫,補命門火以溫脾陽,以此達到治“腎瀉”的規(guī)則;白術(shù),歸經(jīng)為脾、胃經(jīng),擁有補益脾氣、燥濕、利尿等多個功效,炒白術(shù)能加強補氣健脾止瀉的功效,它被譽為“健脾益氣的第一要藥”,與人參共同健脾益氣;三味藥共行溫補脾腎、補虛治本之效;肉豆蔻則祛濕利濁攻邪,還能行氣,并且可以溫中散寒、溫脾暖腎,它與人參、白術(shù)共奏行補之效;吳茱萸、干姜溫中散寒;治標又以五味子澀腸止瀉,這幾味藥可以說是并收斂耗散之正氣。諸藥合用,以達到內(nèi)外合治,標本兼顧之意,其配伍正中病機,在臨床上療效顯著。

TOLL樣受體在1997年被Medzhitov等[6]發(fā)現(xiàn)。TLRs能夠和病原識別模式分子結(jié)合[7],激活下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,從而激活NF-κB,使得炎癥介質(zhì)得以表達,直接影響免疫反應(yīng)的強度大小。正常的腸黏膜上皮細胞微量表達TLR4,但是在UC患者的腸黏膜上TLR4過度表達,與UC患者全結(jié)腸里是否有炎癥或是沒有炎癥關(guān)系不大,同時處于非活動期的UC上皮細胞里同樣能能找到TLR4陽性表達,另外UC患者的腸壁固有層也有大量TLR4表達。NF-κB在UC發(fā)病過程中占樞紐性的角色,它是各種致病因子釋放和表達的關(guān)鍵[8-9]。NF-κB通過調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)、細胞因子之基因轉(zhuǎn)錄的過程,從而使胞質(zhì)內(nèi)處于游離狀態(tài)的NF-κB移位到胞核,與NF-κB位點相結(jié)合,啟動炎癥反應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄過程,繼而生成更多反應(yīng)蛋白[10],來參與炎癥免疫反應(yīng)。p65在組織中的表達,特別是在細胞核中的表達能夠間接的反映了NF-κB的活性[11],因此TLR4、NF-κBp 65是藥物治療UC的重要靶點。

本課題實驗結(jié)果表明久瀉靈顆粒降低了UC模型大鼠結(jié)腸黏膜中TLR4、NF-κB p65蛋白和基因的表達,且差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01或P<0.05),證實了此方藥能夠通過終止或抑制炎癥反應(yīng)的相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄、蛋白表達,進一步減少炎癥因子的釋放,以此來減輕炎癥反應(yīng)對結(jié)腸黏膜的損傷,同時還能促進結(jié)腸黏膜的修復(fù),促進機體的免疫平衡,且隨著用藥時間的延長,治療效果越佳。

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Effect of a Chinese medicine, Jiuxieling granules, on the expression of TLR4 and NF-κB p65 in ulcerative colitis rats with spleen and kidney yang deficiency

WU Yu-hong1,2, XU Ya-qing1, LI Hai-long1,2, LIN Xing-yao1, CHENG Xiao-li1, MING Hai-xia1, ZHANG Lei1

(1. Gansu University of Chinese Medicine, Lanzhou 730000, China; 2. Key Laboratory of Traditional Chinese Herbs and Prescription Innovation and Transformation of Gansu Province; Gansu Province Chinese Medicine New Products Engineering Laboratory, Lanzhou 730000)

【Abstract】ObjectiveTo explore the effects of a Chinese medicine, Jiuxieling granules, on the expression of TLR4 and NF-κB p65 mRNA and proteins in ulcerative colitis model rats with spleen and kidney yang deficiency. Methods The rat model of ulcerative colitis with spleen and kidney yang deficiency was established by oral administration of rhubarb decoction, intramuscular injection of hydrocortisone and TNBS (2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid) combined with ethanol enema. All the 90 rats were randomly divided into blank control group, UC model of spleen kidney yang deficiency group, and Jiuxieling granules treatment groups for 7 days, 14 days and 21 days, respectively, and positive control group (SASP). After all the rats were killed and colon samples were collected, the expression of TLR4 and NF-κB p65 mRNA and proteins of colon tissues were detected by RT-qPCR and SP immunohistochemical. ResultsThe results of immunohistochemiscal assay indicated that expressions of TLR4 and NF-κB p65 in the UC model group were significantly enhanced, when compared with that of the blank group (P<0.01). After treatment, the expressions of TLR4 and NF-κB p65 in all treatment groups were significantly decreased (P<0.01 or P<0.05). The RT-qPCR assay results indicated that the expressions of TLR4 and NF-κB p65 in the UC model group were significantly enhanced when compared with that of the blank group (P<0.01). After treatment, the expressions of TLR4 and NF-κB p65 in all treatment groups were reduced (P<0.01 or P<0.05). Conclusions Jiuxieling granules can alleviate the mucosal inflammation and facilitate the mucosal repair. The main reasons of which may be associated with reduction of TLR4 and NF-κB p65 gene transcription and protein expression in the ulcerative colitis model rats with spleen and kidney yang deficiency.

【Key words】Ulcerative colitis; Yang deficiency of spleen and kidney; TLR4; NF-κB p65; Jiuxieling granules; Rats

[收稿日期]2015-07-22

Corresponding author:WU Y-hong, E-mail: 172924249@QQ.com

Doi:10.3969/j.issn.1005-4847.2016.01.009

【中圖分類號】Q95-33

【文獻標識碼】A

【文章編號】1005-4847(2016) 01-0047-06

[作者簡介]吳玉泓(1967-),男,博士,碩士生導(dǎo)師。研究方向:中醫(yī)病證結(jié)合動物模型及治則治法研究。Email: 172924249@qq.com

[基金項目]國家自然科學(xué)基金項目(編號:81260520)。

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