焦豪妍,許夢怡,師大智,湯慶發(fā),*
(1.廣東食品藥品職業(yè)學院藥學院,廣東廣州510520;2.南方醫(yī)科大學中醫(yī)藥學院,廣東廣州510515;3.廣東省中藥制劑重點實驗室,廣東廣州510515)
急性肝損傷可由多種因素引起,如病毒、毒素和藥物濫用等[1],其主要表現為肝臟功能的喪失和代謝障礙、體內環(huán)境失衡等。急性肝損傷的持續(xù)發(fā)展會導致肝功能衰竭,死亡率極高[2]。近年來,由于藥物濫用,急性肝損傷在我國的發(fā)病率逐年增加,因此研究及開發(fā)預防或治療急性肝損傷的有效藥物具有十分重要的臨床意義。
藍莓(Vaccinium corymbosum L.),又名越橘,是越橘屬的多年生落葉或常綠灌木,研究發(fā)現藍莓具有抗氧化、清除自由基、抗癌、降血壓、降血脂、降血糖等多種生物活性,在世界各地被廣泛用作保健品[3-8]。目前對藍莓的研究開發(fā)主要都是針對藍莓果實,較少對藍莓葉進行深入研究。前期研究發(fā)現,藍莓葉含有豐富的黃酮類化合物,藍莓葉總黃酮(flavonoids of blueberry leaf,FBL)具有良好的抗炎活性[9];同時研究發(fā)現,灌胃給予小鼠FBL后,小鼠肝臟血漿中FBL濃度較高。據此推測,FBL可能具有保肝作用。因此,本研究采用脂多糖(lipopolysaccharid,LPS)/氨基半乳糖(D-galactosamine,D-GalN)誘導的急性肝損傷小鼠模型,首次考察FBL對肝臟的保護作用,并探討其可能的機制。
SPF級昆明小鼠(南方醫(yī)科大學實驗動物研究中心提供)60只,雄性,體重18 g~22 g,許可證編號為SCKX(粵)2011-0015。實驗動物每日自由攝取去離子水和標準詞料,實驗開始前適應性飼養(yǎng)一周。
藍莓葉:南京金瑞藍莓專業(yè)合作社;脂多糖(lipopolysaccharide,LPS):廣州賽國生物科技有限公司;D-GalN:東京化成工業(yè)株式會社(Tokyo Chemical Industry);D101 大孔樹脂、白細胞介素-1β(IL-1β)試劑盒、白細胞介素-6(IL-6)試劑盒、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)試劑盒、天冬氨酸轉氨酶(aspartate aminotransferase,AST)試劑盒、丙氨酸轉氨酶(alanine aminotransferase,ALT)試劑盒、丙二醛(malondialdehyde,MDA)試劑盒、谷胱甘肽(glutathione,GSH)試劑盒、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)試劑盒、過氧化氫酶(catalase,CAT)試劑盒:上海源業(yè)生物科技有限公司;石油醚、乙醇、氫氧化鈉、鹽酸(均為分析純):天津市大茂化學試劑廠;實驗用水均為超純水。
Zokia HC-3018R型高速冷凍離心機:安徽中科中佳科學儀器公司;PL602-S型電子天平:上海梅特勒-托利多國際貿易有限公司;GC03型旋轉蒸發(fā)器:上海申生科技有限公司;CA-1111型冷卻水循環(huán)裝置:上海愛朗儀器有限公司;A-1000S型水循環(huán)真空泵:上海埃朗科技國際貿易有限公司;KH-500DB型數控超聲波清洗器:昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司:Thermo FC酶標儀:美國Thermo Fisher Scientific公司;JB-P5型石蠟包埋機:武漢俊杰電子有限公司;RM2016型切片機:上海徠卡儀器有限公司;KD-P組織攤片機:浙江省金華市科迪儀器設備有限公司;NIKON ECLIPSE CI正置光學顯微鏡、NIKONDS-U3成像系統:日本尼康(Nikon)公司。
1.4.1 FBL的提取
將藍莓葉打粉稱重,加入20倍的石油醚回流提取0.5 h,過濾,除去濾液,收集濾渣,加入相等體積的70%乙醇回流提取1.5 h,過濾,取濾液棄濾渣,將濾液旋轉蒸發(fā)濃縮至流浸膏狀。
大孔樹脂用95%乙醇浸泡1 d后裝柱,再用95%的乙醇淋洗至無白色,分別用5%鹽酸和2%氫氧化鈉浸泡洗至中性。上述流浸膏濕法上樣過大孔樹脂柱,分別使用70%乙醇和95%乙醇沖柱子,收集不同乙醇濃度梯度的溶液。70%乙醇收集液為FBL。
1.4.2 動物給藥及造模
120只小鼠隨機分成6組,即空白組、模型組、陽性組(聯苯雙酯 5 mg/kg)及 FBL低(5 mg/kg)、中(10 mg/kg)、高(20 mg/kg)劑量組,各組灌胃給藥,陽性組給予聯苯雙酯滴丸5 mg/kg,空白組和模型組給予等體積生理鹽水,每天1次,連續(xù)7 d。最后一次給藥2 h后,除空白組外,其余各組小鼠腹腔注射LPS(8 mg/kg)和D-GalN(800mg/kg)制備急性肝損傷模型。造模10h后每組10只動物取標本檢測相關指標,留10只測定存活率。
1.4.3 樣本采集及指標測定
1.4.3.1 小鼠生存情況及存活率的計算
觀察并記錄小鼠24 h內的生存情況,計數6、12、18 h和24 h各組的存活只數,并計算存活率。
1.4.3.2 樣本采集
小鼠存活10 h后,摘眼球取血,分離血清,保存于-20℃?zhèn)溆谩H「闻K組織,分成兩部分,一部分浸泡在10%福爾馬林中進行病理檢查,另一部分保存于-80℃?zhèn)溆谩?/p>
1.4.3.3 血清肝功能活性檢測
為評價藥物對LPS/D-GalN誘導的急性肝損傷小鼠肝功能的影響,測定取樣3 h內的血清中AST和ALT的濃度水平,測定過程嚴格按照試劑盒說明書進行。
1.4.3.4 肝臟組織中炎癥因子濃度的測定
取小鼠肝臟組織低溫勻漿,離心取上清,采用酶聯免疫吸附法(enzymelinkedimmunosorbentassay,ELISA)按照試劑盒說明要求檢測IL-1β、IL-6和TNF-α水平,考察藥物對LPS/D-GalN誘導的急性肝損傷小鼠炎癥的調節(jié)作用。
1.4.3.5 肝臟組織氧化損傷
氧化損傷是LPS/D-GalN所致肝損傷的主要問題之一,因此,測量FBL治療是否能改善LPS/D-GalN引發(fā)的氧化損傷。取小鼠肝臟組織勻漿并溶解在提取緩沖液中,測定MDA、GSH、SOD和CAT的水平,所有結果均通過每個樣品中的總蛋白濃度進行標準化。
1.4.3.6 肝臟形態(tài)學觀察
取小鼠肝臟右葉組織,放入10%甲醛中固定浸泡,常規(guī)石蠟包埋、切片、HE染色,光學顯微鏡觀察肝臟組織切片病理學變化。
試驗數據用SPSS統計軟件進行分析。采用雙尾t檢驗進行兩組樣本均數比較分析,組間比較采用單因素方差分析,以P<0.05為差異有統計學意義。
各組小鼠24 h存活率結果見表1。LPS/D-GalN誘導的小鼠急性肝損傷模型死亡率很高,24 h的存活率為0。各給藥組小鼠存活性均提高,其中FBL高劑量組存活率達到了80%,說明FBL能顯著降低LPS/DGalN誘導產生的肝臟毒性。
表1 各組小鼠24 h存活率Table 1 24-hour survival rate of mice in each group
各組小鼠血清中AST和ALT測定結果見表2。與空白組比較,模型組小鼠血清AST和ALT水平均顯著升高(P<0.01),說明LPS/D-GalN誘導致小鼠肝功能受損;與模型組比較,陽性藥組小鼠血清AST和ALT水平均顯著降低(P<0.01),同時FBL高劑量組和中劑量組AST和ALT水平均顯著降低,而FBL低劑量組對AST和ALT水平無顯著影響。上述結果說明FBL對小鼠肝功能有恢復作用。
表2 FBL對急性肝損傷小鼠血清AST和ALT水平的影響(±s,n=10)Table 2 Effects of FBL on the levels of ALT and AST in serum of mice with acute liver injury(±s,n=10)
表2 FBL對急性肝損傷小鼠血清AST和ALT水平的影響(±s,n=10)Table 2 Effects of FBL on the levels of ALT and AST in serum of mice with acute liver injury(±s,n=10)
注:和空白組比較,##表示P<0.01,差異極顯著;和模型比較,*表示P<0.05,差異顯著;**表示P<0.01,差異極顯著;-表示給予生理鹽水。
組別劑量/(mg/kg)AST/(IU/L)ALT/(IU/L)空白組 - 61.63±3.28** 46.44±5.85**模型組 - 692.42±66.36## 454.63±46.48##聯苯雙酯組 5 315.65±15.31##** 88.45±3.21##**低劑量組 5 630.87±34.01## 424.66±8.82##中劑量組 10 487.25±24.478##* 259.62±8.29##**高劑量組 20 378.29±28.77##** 106.21±7.32##**
各組小鼠肝臟組織中炎癥因子IL-1β、IL-6和TNF-α的濃度如表3所示。與空白組比較,模型組小鼠肝臟組織IL-1β、IL-6和TNF-α含量均顯著升高(P<0.01),說明LPS/D-GalN誘導的急性肝損傷小鼠伴隨有炎癥的發(fā)生;與模型組比較,聯苯雙酯組小鼠肝臟組織中IL-1β、IL-6和TNF-α水平均顯著降低(P<0.01);與模型組比較,FBL低、中、高劑量組IL-1β水平均顯著降低(P<0.01),且呈劑量依賴關系,同時,FBL低、中、高劑量組IL-6和TNF-α水平均顯著降低,說明陽性藥物和FBL均對炎癥有抑制作用。
表3 FBL對急性肝損傷小鼠肝組織中IL-1β、IL-6和TNF-α含量的影響(±s,n=10)Table 3 Effects of FBL on levels of IL-1β,IL-6 and TNF-α in liver of mice with acute liver injury(±s,n=10)
表3 FBL對急性肝損傷小鼠肝組織中IL-1β、IL-6和TNF-α含量的影響(±s,n=10)Table 3 Effects of FBL on levels of IL-1β,IL-6 and TNF-α in liver of mice with acute liver injury(±s,n=10)
注:和空白組比較,##表示P<0.01,差異極顯著;和模型比較,*表示P<0.05,差異顯著;**表示P<0.01,差異極顯著;-表示給予生理鹽水。
組別 劑量/(mg/kg)IL-1β/(ng/L)IL-6/(ng/L)TNF-α/(ng/L)空白組 - 29.76±0.65** 18.46±0.57** 60.56±12.70**模型組 - 206.43±27.06##100.36±5.52##528.54±30.92##聯苯雙酯組 5 98.25±7.51##**47.79±5.32##**339.59±54.26##**低劑量組 5 140.40±13.60##**81.78±6.01##*390.00±41.27##**中劑量組 10 114.20±13.00##**54.35±7.03##**422.45±48.73##*高劑量組 20 97.50±10.70##**53.24±8.17##**345.26±70.13##**
肝臟組織氧化損傷測定結果如表4所示。與空白組比較,模型組中MDA的濃度顯著增加,說明LPS/GalN顯著增加了MDA的過度積累(P<0.01),而MDA是自由基損傷的標志。同時,與空白組比較,模型組中GSH、SOD和CAT的濃度顯著降低(P<0.01),表明肝臟具有抗氧化能力。與模型組比較,FBL治療有效地逆轉了LPS/D-GalN引起的氧化損傷,其中FBL高中劑量組逆轉作用更顯著(P<0.01)。上述結果表明FBL可通過抑制氧化應激緩解LPS/D-GalN所致急性肝損傷。
各組小鼠肝臟組織典型切片圖見圖1??瞻捉M小鼠肝臟外觀色淡,邊緣滑潤,質韌;鏡下見細胞大小均一,排列整齊,結構完整,細胞核位于肝細胞中央。模型組肝臟外觀顏色暗紅,有明顯腫脹、淤血;鏡下見肝臟組織病理損傷嚴重,肝細胞變性、胞漿內充滿小空泡,且有明顯的肝臟出血和炎癥細胞浸潤。經FBL給藥后,小鼠肝臟的外觀及顏色呈現明顯的好轉,病理檢查顯示肝細胞間隙減小,高劑量組充血和炎細胞浸潤狀況明顯改善,接近于恢復正常。
表4 FBL對急性肝損傷小鼠肝組織中MAD、GSH、SOD和CAT含量的影響(±s,n=10)Table 4 Effects of FBL on levels of MAD,GSH,SOD and CAT in liver of mice with acute liver injury(±s,n=10)
表4 FBL對急性肝損傷小鼠肝組織中MAD、GSH、SOD和CAT含量的影響(±s,n=10)Table 4 Effects of FBL on levels of MAD,GSH,SOD and CAT in liver of mice with acute liver injury(±s,n=10)
注:和空白組比較,#表示P<0.05,差異顯著;##表示P<0.01,差異極顯著;和模型比較,*表示P<0.05,差異顯著;**表示P<0.01,差異極顯著;-表示給予生理鹽水。
組別劑量/(mg/kg)MAD/(nmol/mg ptrotein)GSH/(μmol/g protein)SOD/(U/mg protein)CAT/(U/g protein)空白組 - 6.22±1.56** 16.34±4.01** 57.31±8.34** 956±102.3**模型組 - 18.51±3.06## 7.16+1.86## 24.75±5.40## 446±44.71##聯苯雙酯組 5 9.71±2.62#** 14.59±3.15** 50.88±7.43#** 901±88.94#**低劑量組 5 14.12±3.58##* 9.98±2.71##* 31.43±5.77##* 645±59.31##**中劑量組 10 12.99±2.81##** 12.72±3.2#** 53.31±7.45** 792±60.41##**高劑量組 20 9.45±2.36#** 14.63±2.94** 60.26±8.41** 923±81.45**
圖1 FBL對急性肝損傷小鼠肝臟組織病理學的影響(HE,×200)Fig.1 Effect of blueberry leaf flavonoids on liver histopathology in acute liver injury mice(HE,×200)
在前期的研究中,通過超高效液相色譜/四極飛行時間質譜(UPLC/Q-Tof-MS)鑒定了藍莓葉中的黃酮類化合物[9]。9種主要成分分別為楊梅素、蘆丁、鳶尾苷、槲皮素、有毒異黃酮、山奈酚、楊梅素-3′-鼠李糖苷和3,3′,4′,5,7-五羥基-6-(4-羥基芐基)-黃烷酮、花青素-3-(6′-丙二酰葡萄糖苷)。
LPS/D-GalN誘導的急性肝損傷是一種典型的藥物性肝損傷,與炎癥反應和氧化應激有關,是評價藥物肝保護作用的常用實驗模型[10-11]。LPS是革蘭氏陰性細菌細胞壁外壁的組成成分,是一種內毒素,在肝臟組織中LPS與其結合蛋白結合成復合物,通過存在于目標細胞的細胞膜中的TLR4釋放炎癥因子,從而使肝細胞發(fā)生凋亡與壞死。D-GalN可通過消耗肝臟中的三磷酸尿苷,抑制生物大分子合成,引起肝臟炎癥反應和肝細胞壞死。LPS對肝臟損傷的特異性不高,和D-GalN協同作用可導致動物的肝細胞在短時間內大量死亡,肝臟生理功能嚴重受損[12-13]。本研究顯示,FBL可延長急性肝損傷小鼠的生存率和存活時間,改善肝臟組織的形態(tài),降低血清中AST和ALT水平,說明FBL對肝臟有保護作用。
本研究結果顯示模型組肝臟組織中炎癥因子IL-1β、IL-6及TNF-α含量較空白組顯著升高,而這一現象能被FBL有效抑制,提示FBL對肝臟的保護作用與其抗炎作用相關。炎性細胞因子的產生主要受核因子kappa-B(NF-κB) 的調控,NF-κB 與其抑制性蛋白(IκB)結合,在肝細胞胞漿中以非活性形式存在。促炎性細胞因子、病毒等及其他因子,可觸發(fā)NF-κB的活化,催化IκB的磷酸化,進而IκB/NF-κB復合物解離,導致NF-κB轉運至細胞核從而促進IL-1β、IL-6和TNF-α等炎性細胞因子的表達[14]。前期研究表明,FBL能夠顯著降低LPS誘導的RAW 264.7細胞中NF-κBp65 和 P-NF-κBp65 的表達[9]。FBL 對 LPS/D-GalN誘導的細胞凋亡的保護作用可能與抑制NF-κB信號通路有關,值得進一步研究。
有研究指出,在急性肝臟損傷的發(fā)生及進展過程中,肝臟內氧化還原穩(wěn)態(tài)失衡產生嚴重的氧化應激,進而導致或者促進損傷的發(fā)生,因此氧化損傷參與了急性肝損傷的發(fā)生和發(fā)展[15-16]。MDA是脂質過氧化的最終產物,其水平被廣泛用作自由基介導的脂質過氧化損傷的標志物[17-18]。經LPS/D-GalN誘導后,產生大量過氧化氫,GSH過氧化物酶(GPx)利用兩分子的GSH催化過氧化氫的還原[19-20]。因此,在LPS/D-GalN過量的作用下,GSH在肝臟中被過度消耗。同時,由于酶和非酶的抗氧化機制是抗氧化損傷的重要防御途徑,還測定了抗氧化酶CAT和SOD的肝活性。本研究表明,模型小鼠肝臟組織中MDA水平顯著升高,而GSH、CAT和SOD的水平顯著降低,FBL能有效地抑制這些變化,說明FBL的保肝作用與其抗氧化活性有關。
綜上所述,本文的研究結果初步證明了藍莓葉總黃酮對LPS/D-GalN誘導小鼠的急性肝損傷具有明確的預防與保護作用,其作用機制可能是抑制氧化應激反應及炎癥反應的發(fā)生,從而預防和阻止肝損傷。