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4—羥基苯并噁唑—2—酮對四氯化碳誘導(dǎo)大鼠肝纖維化的改善作用及機(jī)制研究

2019-09-10 07:22黃秀昆孫雪梅朱勛帥劉林林興林軍
中國藥房 2019年6期
關(guān)鍵詞:纖維化血清炎癥

黃秀昆 孫雪梅 朱勛帥 劉林 林興 林軍

中圖分類號 R575;R285.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 1001-0408(2019)06-0747-05

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2019.06.06

摘 要 目的:觀察4-羥基苯并噁唑-2-酮(HBOA)對四氯化碳(CCl4)誘導(dǎo)大鼠肝纖維化的改善作用及其機(jī)制。方法:將雄性SD大鼠隨機(jī)分為正常對照組、模型組、秋水仙堿組(陽性對照,0.4 mg/kg)和HBOA低、中、高劑量組(50、75、100 mg/kg),每組12只。除正常對照組大鼠灌胃等體積生理鹽水外,其余各組大鼠均灌胃50%CCl4-橄欖油溶液(2 mL/kg,首劑量加倍),每周2次,連續(xù)12周,復(fù)制肝纖維化模型。自造模第9周起,各給藥組大鼠均灌胃相應(yīng)藥物,正常對照組和模型組大鼠均灌胃等體積0.6%羧甲基纖維素鈉溶液,每天1次,連續(xù)4周。末次給藥后,檢測各組大鼠血清中丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)、白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、IL-10的含量以及肝組織中核因子κB p65(NF-κB p65)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、IL-6、細(xì)胞間黏附因子1(ICAM-1)蛋白的表達(dá)水平。結(jié)果:與正常對照組比較,模型組大鼠肝組織中NF-κB p65陽性表達(dá)明顯增多,且其血清ALT、AST、IL-1β含量以及肝組織中NF-κB p65、TNF-α、IL-6、ICAM-1蛋白表達(dá)水平均顯著升高,血清IL-10含量顯著降低(P<0.05)。與模型組比較,各給藥組大鼠肝組織中NF-κB p65陽性表達(dá)均有不同程度的減弱,且其血清ALT、AST、IL-1β含量以及肝組織中NF-κB p65、TNF-α、IL-6、ICAM-1蛋白表達(dá)水平均顯著降低,血清IL-10含量均顯著升高(P<0.05)。結(jié)論:HBOA對CCl4致大鼠肝纖維化具有一定的改善作用,其作用機(jī)制可能與其阻斷NF-κB信號通路繼而減輕炎癥反應(yīng)以及下調(diào)ICAM-1蛋白的表達(dá)有關(guān)。

關(guān)鍵詞 4-羥基苯并噁唑-2-酮;肝纖維化;核因子κB信號通路;炎癥因子;細(xì)胞間黏附因子;大鼠

Study on Improvement Effect and Mechanism of 4-hydroxy-2-benzoxazolone on Carbon Tetrachloride- induced Hepatic Fibrosis in Rats

HUANG Xiukun,SUN Xuemei,ZHU Xunshuai,LIU Lin,LIN Xing,LIN Jun(College of Pharmacy, Guangxi Medical University, Nanning 530021, China)

ABSTRACT OBJECTIVE: To observe the improvement effect and mechanism of 4-hydroxy-2-benzoxazolone (HBOA) on carbon tetrachloride-induced hepatic fibrosis in rats. METHODS: Male SD rats were randomly divided into normal control group, model group, colchicine group (positive control, 0.4 mg/kg) and HBOA low-dose, medium-dose and high-dose groups (50, 75, 100 mg/kg), with 12 rats in each group. Except for normal control group was given constant volume of normal saline intragastrically, other groups were given 50%CCl4-olive oil solution (2 mL/kg, initial dose double) intragastrically, twice a week, for consecutive 12 weeks, to induce hepatic fibrosis model. Since the 9th week of modeling, administration groups were given relevant medicine intragastrically. Normal control group and model group were given constant volume of 0.6% Carboxymethylcellulose sodium solution intragastrically, once a day, for consecutive 4 weeks. After last administration, the serum contents of ALT, AST, IL-1β and IL-10, the protein expression of NF-κB p65, TNF-α, IL-6 and ICAM-1 in liver tissue were determined. RESULTS: Compared with normal control group, the positive expression of NF-κB p65 in liver tissue was increased significantly in model group; serum contents of ALT, AST and IL-1β as well as protein expression of NF-κB p65, TNF-α, IL-6 and ICAM-1 in liver tissure were increased significantly, while serum content of IL-10 was decreased significantly (P<0.05). Compared with model group, the positive expression of NF-κB p65 in liver tissue were decreased to different extents in administration groups; serum contents of ALT, AST and IL-1β as well as protein expression of NF-κB p65, TNF-α, IL-6 and ICAM-1 in liver tissue were decreased significantly, while serum content of IL-10 was increased significantly (P<0.05). CONCLUSIONS: HBOA can improve carbon tetrachloride-induced hepatic fibrosis in rats, and the mechanism of which may be associated with relieving inflammatory reaction by blocking NF-κB signaling pathway and down-regulating the protein expression of ICAM-1.

KEYWORDS 4-hydroxy-2-benzoxazolone; Hepatic fibrosis; NF-κB signaling pathway; Inflammatory factors; ICAM; Rats

肝纖維化是一種動態(tài)的雙向進(jìn)程,具有恢復(fù)和重塑的內(nèi)在能力,其主要機(jī)制與肝細(xì)胞的重復(fù)損傷、炎癥反應(yīng)的激活以及肝星狀細(xì)胞的活化、增殖有關(guān)[1]。其中,肝細(xì)胞損傷和炎癥反應(yīng)可刺激肝星狀細(xì)胞分泌大量細(xì)胞外基質(zhì)(ECM),導(dǎo)致膠原沉積,進(jìn)一步激化肝纖維化進(jìn)程[1];同時當(dāng)受到持續(xù)性損傷時,肝會產(chǎn)生一系列慢性炎癥反應(yīng)促進(jìn)肝纖維化的形成,并促使肝纖維化最終進(jìn)展為肝硬化[2]。近年來,肝硬化的病死率逐年增高,已成為全球患者發(fā)病和死亡的主要原因之一[3]。因此,探索減輕肝損傷、抑制慢性炎癥反應(yīng)的方法對進(jìn)一步闡明肝纖維化的機(jī)制具有非常重要的臨床意義。

老鼠簕(Acanthus ilicifolius L.)是一種重要的藥用紅樹林植物,我國民間主要用以治療急慢性肝炎、淋巴結(jié)腫脹、肝脾腫大、胃痛、咳嗽、哮喘等癥[4]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),老鼠簕的藥理活性成分主要為老鼠簕生物堿,具有顯著的抗炎、鎮(zhèn)痛和保肝作用[5]。4-羥基苯并噁唑-2-酮(4-hydroxy-2-benzoxazolone,以下簡稱“HBOA”)是老鼠簕生物堿中的活性單體之一。為了進(jìn)一步明確該化合物對肝的保護(hù)作用,本研究擬建立四氯化碳(CCl4)誘導(dǎo)的大鼠肝纖維化模型,探討其抗肝纖維化的可能機(jī)制,以期為其后續(xù)深入研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料

1.1 儀器

7100型全自動血生化分析儀(日本Hitachi公司);BX53型正置顯微鏡(日本Olympus公司);5810R型高速冷凍離心機(jī)(德國Eppendorf公司);SpectraMaxPlus384型連續(xù)光譜掃描式酶標(biāo)儀(香港分子儀器有限公司);Odyssey型雙色紅外熒光掃描成像系統(tǒng)(美國Licor公司);SWB-20L-1型恒溫?fù)u床、MP-300V型電泳儀(美國Major Science公司)。

1.2 藥品與試劑

HBOA原料藥(由廣西醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院藥物化學(xué)教研室合成,純度:99.4%);秋水仙堿片(陽性對照,云南植物藥業(yè)有限公司,批號:20160901,規(guī)格:0.5 mg);羧甲基纖維素鈉、CCl4均購自西隴化工股份有限公司;丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)試劑盒(南京建成生物工程研究所,批號分別為C009-3、C010-3);白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、IL-10酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒(上海源葉生物科技有限公司,批號分別為CK-E30418R、CK-E30651R);兔GAPDH單克隆抗體(美國Abcam公司,批號:ab181602);山羊抗兔IgG二抗(美國LI-COR Biosciences公司,批號:P/N926-32211);兔細(xì)胞核因子κB p65(NF-κB p65)單克隆抗體(美國Cell Signaling Technology公司,批號:8242s);兔抗大鼠腫瘤壞死因子α(TNF-α)抗體、兔IL-6多克隆抗體、兔細(xì)胞間黏附因子1(ICAM-1)多克隆抗體(武漢博士德生物工程有限公司,批號分別為PB0082、A00102-2、BA2189);通用型鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶連結(jié)(SP)檢測試劑盒(含正常山羊血清封閉液、生物素標(biāo)記的山羊抗兔IgG二抗和辣根過氧化物酶標(biāo)記的鏈酶素卵白素工作液,北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司,批號:SP-9000);十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠(SDS-PAGE)蛋白上樣緩沖液、RIPA裂解液、二喹啉甲酸(BCA)蛋白濃度測定試劑盒(碧云天生物科技有限公司,批號分別為P0015、P0013B、P0010S);三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽(TBST)溶液(北京索萊寶科技有限公司,批號:T1082);聚偏二氟乙烯(PVDF)膜(德國Merck Millipore公司,批號:ISEQ00010);蘇木精、伊紅染液以及二氨基聯(lián)苯胺溶液均由廣西醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心免疫組化實(shí)驗(yàn)室配制;其余試劑均為分析純,水為蒸餾水。

1.3 動物

SPF級雄性SD大鼠77只,5周齡,體質(zhì)量為(180±20)g,由廣西醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供[動物使用許可證號:SYXK(桂)2014-0003]。

2 方法

2.1 分組、造模及給藥

所有大鼠均在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下適應(yīng)性飼養(yǎng)1周,其中12只大鼠設(shè)為正常對照組,灌胃等體積生理鹽水;其余65大鼠均灌胃50%CCl4-橄欖油溶液(2 mL/kg,首劑量加倍),每周2次,連續(xù)12周以復(fù)制肝纖維化模型[6]。造模第8周,隨機(jī)選取5只造模大鼠的肝組織進(jìn)行蘇木精-伊紅(HE)染色,行病理學(xué)檢查,若大鼠肝細(xì)胞水腫明顯、脂肪變性廣泛,肝竇和匯管區(qū)可見炎癥細(xì)胞浸潤和纖維組織增生等病理改變,則表明模型復(fù)制成功。將其余60只大鼠隨機(jī)分為模型組、秋水仙堿組(0.4 mg/kg,劑量設(shè)置參考本課題組前期研究結(jié)果[7];以水為溶劑)以及HBOA低、中、高劑量組(50、75、100 mg/kg,劑量設(shè)置參考本課題組前期研究成果[7];以0.6%羧甲基纖維素鈉溶液為溶劑,并于臨用前配制),每組12只。自造模第9周開始,各給藥組大鼠均灌胃相應(yīng)藥物,正常對照組和模型組大鼠均灌胃等體積0.6%羧甲基纖維素鈉溶液,每天1次,連續(xù)4周。

2.2 標(biāo)本的采集及處理

末次給藥后,用10%水合氯醛麻醉大鼠,于腹主動脈取血,以35 000 r/min離心15 min后,分離血清。取血后處死大鼠,取肝適量,用生理鹽水清洗干凈。上述樣品均置于-80 ℃冰箱中保存,備用。

2.3 大鼠血清中ALT、AST、IL-1β、IL-10含量的檢測

采用速率法以全自動生化分析儀檢測各組大鼠血清中ALT、AST含量,采用ELISA法以酶標(biāo)儀檢測各組大鼠血清中IL-1β、IL-10含量,嚴(yán)格按照相應(yīng)試劑盒說明書操作。

2.4 大鼠肝組織中NF-κB p65、TNF-α、IL-6、ICAM-1蛋白表達(dá)的檢測

采用免疫組化法檢測大鼠肝組織中NF-κB p65蛋白的表達(dá)情況,參照SP檢測試劑盒及相應(yīng)抗體說明書操作:將大鼠肝組織切片(厚度約為4~5 μm),經(jīng)常規(guī)脫蠟、水化后,行高壓抗原熱修復(fù),滴加正常山羊血清封閉液,室溫封閉20 min,甩除多余液體,滴加NF-κB p65單克隆抗體(1 ∶ 1 000),4 ℃孵育過夜,以磷酸鹽緩沖液(PBS,pH 7.4,下同)清洗3次,每次5 min;滴加相應(yīng)生物素標(biāo)記的山羊抗兔IgG二抗(1 ∶ 10 000),滴加辣根過氧化物酶標(biāo)記的鏈霉素卵白素工作液適量,室溫孵育30 min,以PBS清洗3次,每次5 min,用二氨基聯(lián)苯胺溶液顯色,用水清洗,經(jīng)蘇木精復(fù)染、脫水、透明、干燥后,以中性樹脂封片,置于顯微鏡下觀察(棕黃色區(qū)域?yàn)镹F-κB p65表達(dá)陽性),每張切片隨機(jī)選取5個高倍視野(×400),采用Image Pro-plus 6.0軟件分析并計(jì)算其平均光密度,以表示NF-κB p65蛋白的表達(dá)量。

采用蛋白免疫印跡法(Western blotting)檢測大鼠肝組織中TNF-α、IL-6、ICAM-1蛋白的表達(dá)。使用RIPA裂解液提取大鼠肝組織蛋白后,采用BCA法檢測其蛋白含量并調(diào)節(jié)蛋白濃度,按體積比4 ∶ 1的比例加入5×SDS-PAGE蛋白上樣緩沖液,于95 ℃變性8 min,取變性后的蛋白樣品20 μg進(jìn)行SDS-PAGE電泳,并于電泳后以濕轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)移至PVDF膜上,用5%脫脂奶粉室溫封閉1 h,分別加入相應(yīng)一抗[TNF-α(1 ∶ 500)、IL-6(1 ∶ 400)、ICAM-1(1 ∶ 200)、GAPDH(1 ∶ 10 000)],4 ℃孵育過夜,以TBST溶液清洗3次,每次5 min;加入相應(yīng)二抗(均為1 ∶ 10 000),室溫孵育1 h后,取出,以TBST溶液清洗3次,每次5 min,置于熒光掃描成像系統(tǒng)上成像,采用Image Pro-plus 6.0軟件分析蛋白條帶灰度值,以GAPDH為內(nèi)參,計(jì)算目的蛋白的相對表達(dá)量。

2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以x±s表示,組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)果

3.1 HBOA對CCl4致肝纖維化大鼠血清ALT、AST、IL-1β、IL-10含量的影響

與正常對照組比較,模型組大鼠血清ALT、AST、IL-1β含量均顯著升高,IL-10含量顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與模型組比較,各給藥組大鼠血清ALT、AST、IL-1β含量均顯著降低,IL-10含量均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),詳見表1。

3.2 HBOA對CCl4致肝纖維化大鼠肝組織NF-κB p65蛋白表達(dá)的影響

正常對照組大鼠肝組織中NF-κB p65蛋白呈極弱陽性表達(dá),僅有少量分布于肝竇周圍、肝細(xì)胞及匯管區(qū)血管壁,且顯色較淺。與正常對照組比較,模型組大鼠肝小葉、肝竇周圍、肝細(xì)胞、血管壁等均可見深著色陽性表達(dá)區(qū),匯管區(qū)、纖維間隔區(qū)亦可見片狀融合,且其NF-κB p65蛋白表達(dá)量顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與模型組比較,各給藥組大鼠肝組織著色區(qū)縮小、顯色變淺,且其NF-κB p65蛋白表達(dá)量均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),詳見圖1、表2。

3.3 HBOA對CCl4致肝纖維化大鼠肝組織TNF-α、IL-6、ICAM-1表達(dá)的影響

與正常對照組比較,模型組大鼠肝組織TNF-α、IL-6、ICAM-1蛋白的相對表達(dá)量均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與模型組比較,各給藥組大鼠肝組織TNF-α、IL-6、ICAM-1蛋白的相對表達(dá)量均顯著下降,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),詳見圖2、表2。

4 討論

肝纖維化是各種慢性肝損傷向肝硬化發(fā)展的中間階段,也是肝應(yīng)對損傷的自我修復(fù)過程,其病理過程是在各種致病因子的刺激下,肝星狀細(xì)胞被激活并大量分泌ECM,使得ECM的合成與降解失衡,導(dǎo)致其在肝內(nèi)過度沉積,從而引發(fā)肝損傷[8]。本課題組前期研究表明,老鼠簕鎮(zhèn)痛、抗炎及保肝作用的主要活性物質(zhì)為老鼠簕生物堿,其中活性單體HBOA具有一定的保肝活性,但確切的作用機(jī)制尚不清楚[9-10]。有研究表明,秋水仙堿對大鼠肝纖維化具有明顯的改善作用,可作為相關(guān)研究的陽性對照藥物[11]。因此,本研究以秋水仙堿為陽性對照,通過CCl4誘導(dǎo)復(fù)制大鼠肝纖維化模型,初步探討了老鼠簕活性單體HBOA對大鼠肝纖維化的改善作用及其可能機(jī)制。

對肝細(xì)胞受損程度進(jìn)行評價的常用指標(biāo)包括ALT、AST等。在致病因子的作用下,肝細(xì)胞會促使其內(nèi)部的ALT和AST釋放入血,引起血清轉(zhuǎn)氨酶含量的升高,且不同肝臟疾病所致ALT、AST升高的程度也有所差異,故對其進(jìn)行定量分析可有助于肝疾病的診斷以及病情嚴(yán)重程度的評估[12-14]。蔣征奎等[15]研究表明,降低由CCl4致肝纖維化大鼠血清中ALT、AST等的含量可有助于緩解其肝損傷。本研究結(jié)果顯示,與正常對照組比較,模型組大鼠血清ALT、AST含量均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示大鼠肝臟受到了損傷。經(jīng)HBOA干預(yù)后,大鼠血清ALT、AST含量均較模型組顯著下降,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這提示HBOA可改善CCl4引起的肝損傷,對肝臟具有一定的保護(hù)作用。

IL-1β是一種促炎因子,可促進(jìn)肝星狀細(xì)胞的激活,從而進(jìn)一步促進(jìn)肝纖維化的形成[16];IL-10是一種抗炎因子,通過調(diào)控炎癥反應(yīng)來緩解肝損傷[17];IL-6由活化的肝星狀細(xì)胞分泌,可反饋性地刺激肝星狀細(xì)胞的增殖,使后者處于持續(xù)活化的狀態(tài),故IL-6是肝星狀細(xì)胞活化的重要標(biāo)志之一[18]。同時,IL-6和TNF-α是炎癥反應(yīng)的重要介質(zhì),當(dāng)肝組織存在活動性炎癥時,肝細(xì)胞可持續(xù)分泌TNF-α、IL-6,從而加重肝細(xì)胞的炎癥反應(yīng),進(jìn)一步加重肝損傷[19-20]。本研究結(jié)果顯示,與正常對照組比較,模型組大鼠血清IL-1β以及肝組織TNF-α、IL-6含量均顯著升高,血清IL-10含量顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;經(jīng)HBOA干預(yù)后,各給藥組大鼠血清IL-1β以及肝組織TNF-α、IL-6含量均顯著降低,血清IL-10含量均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這提示HBOA可通過抑制促炎因子、上調(diào)抗炎因子的表達(dá)來減輕大鼠的炎癥反應(yīng),降低其肝損傷程度。

NF-κB由p65、p50兩個亞單位構(gòu)成的異源二聚體,在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)中具有重要作用[21]。在肝纖維化的發(fā)展過程中,肝星狀細(xì)胞中NF-κB信號通路持續(xù)活化,并伴有NF-κB p65蛋白表達(dá)的持續(xù)增強(qiáng),進(jìn)而進(jìn)一步加劇了各種炎癥因子的浸潤、膠原合成及ECM分泌的增加[22-23]。NF-κB信號通路可被TNF-α、IL-1β等因子誘導(dǎo)激活,因此可通過抑制IL-1β、TNF-α的分泌、下調(diào)NF-κB p65蛋白的表達(dá)等途徑來改善肝纖維化癥狀[24-26]。本研究結(jié)果表明,正常對照組大鼠肝組織中NF-κB p65的表達(dá)量極少;模型組大鼠肝組織中NF-κB p65的表達(dá)則明顯增高;經(jīng)HBOA干預(yù)后,大鼠肝組織中NF-κB p65的表達(dá)受到了明顯抑制。這提示HBOA可能通過抑制NF-κB信號通路來發(fā)揮其抗肝纖維化的作用。

ICAM-1是反映機(jī)體免疫活性和炎癥反應(yīng)嚴(yán)重程度的主要指標(biāo)之一:當(dāng)炎癥發(fā)生時,ICAM-1的表達(dá)將會增強(qiáng),且與肝細(xì)胞炎癥嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[27]。有研究認(rèn)為,肝組織中ICAM-1表達(dá)水平與肝組織炎癥損傷程度密切相關(guān),其可能是抗纖維化的作用靶點(diǎn)之一[28-30]。本研究結(jié)果顯示,與正常對照組比較,模型組大鼠肝組織中ICAM-1蛋白的相對表達(dá)量顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;經(jīng)HBOA干預(yù)后,各給藥組大鼠肝組織中ICAM-1蛋白的相對表達(dá)量均顯著下降,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這提示HBOA可通過下調(diào)ICAM-1蛋白的表達(dá)來降低肝纖維化的程度。

綜上所述,HBOA對CCl4致大鼠肝纖維化具有一定的改善作用,其作用機(jī)制可能與其阻斷NF-κB信號通路繼而減輕炎癥反應(yīng)以及下調(diào)ICAM-1蛋白的表達(dá)有關(guān)。但肝纖維化發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,其具體作用機(jī)制還有待進(jìn)一步挖掘。

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(收稿日期:2018-06-11 修回日期:2018-12-29)

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