龐麗君 ,馮鐘文,陳思韻,黃瑀莘,龍 妍,黃權(quán)芳,林 興,韋錦斌△
(1.廣西醫(yī)科大學(xué),南寧 530021;2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,南寧 530023)
急性肝損傷在臨床上十分常見,可誘發(fā)急性肝損傷的危險因素有多種,如病毒、疾病及用藥不當(dāng)?shù)萚1-2],具有預(yù)后不良及高死亡率等特性,嚴(yán)重危害人類生命健康。因此,迫切需要開發(fā)急性肝損傷的特效藥。脂多糖(LPS)聯(lián)合D-氨基半乳糖(D-Gal)腹腔注射是一種常用于研究藥物治療急性肝損傷潛在機制的經(jīng)典研究模型。LPS 具有很強的毒性,可以激活免疫系統(tǒng)并最終導(dǎo)致敗血癥經(jīng)常引起多器官衰竭,特別是肝損傷。此外,D-Gal作為LPS的增敏劑,可通過抑制多種RNA 的合成,增強肝臟內(nèi)LPS的肝毒性[3]。
香蜂草苷是一種黃酮類化合物,具有較強的抗炎和抗氧化的作用[4]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),香蜂草苷對四氯化碳(CCl4)所致的急性肝損傷具有良好的保護作用[5]。然而,目前關(guān)于香蜂草苷對LPS和D-Gal 引起的急性肝損傷的影響尚無相關(guān)報道。因此,本實驗通過LPS/D-Gal誘導(dǎo)小鼠急性肝損傷,研究香蜂草苷對小鼠急性肝損傷的保護作用及其作用機制,為急性肝損傷和其他急性炎癥性疾病的治療提供新的靶標(biāo)和潛在的候選藥物。
1.1 實驗動物 8 周齡SPF 級雄性C57BL/6J 小鼠90只,體重(20±2)g,購于湖南天勤生物技術(shù)有限公司(動物使用許可證號:SYXK 湘2014-0011),控制溫度(25±2)℃,相對濕度60%~70%,光照強度300 Lx,每日光照時間12 h。本研究中涉及小鼠的所有實驗均符合廣西醫(yī)科大學(xué)動物倫理委員會批準(zhǔn)。
1.2 試劑與主要儀器 香蜂草苷,純度≥98%,批號:P13S9L70276,購于上海源葉生物科技有限公司;聯(lián)苯雙酯滴丸,批號:170610,購于北京協(xié)和藥廠;LPS(批號:813Q038,Solarbio);D-Gal(批號:KT052019,BOMEI);NF-κB p65、IKKα/β和p-IKKα/β 兔源單克隆抗體(美國CST 公司);白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素6(IL-6)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)試劑盒(武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司);超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)試劑盒(南京建成生物研究所);組織裂解液(碧云天生物技術(shù)有限公司)。7100型全自動血生化分析儀(日本Hitachi公司);Nanodrop3000微量核酸蛋白分析儀(美國Thermo Fisher 公司);CKX-41 倒置顯微鏡(日本Nikon 公司);Western blotting 電泳儀、轉(zhuǎn)膜儀(美國Bio-Red公司);Odyssey雙色紅外熒光掃描成像系統(tǒng)(美國LICOR公司)。
1.3 動物分組及造模 將90 只C57BL/6 小鼠隨機分為6組(n=15):正常對照組、香蜂草苷對照組(0.8 mg/kg 香蜂草苷)、模型組、陽性對照組(175 mg/kg聯(lián)苯雙酯)及香蜂草苷低、高劑量組(0.4 mg/kg、0.8 mg/kg 香蜂草苷)。正常對照組和模型組小鼠灌胃給予等體積生理鹽水,其余各組灌胃給予相應(yīng)藥物,共14 d。預(yù)處理結(jié)束時,除正常對照組和香蜂草苷對照組外,其余各組小鼠均腹腔注射D-Gal(800 mg/kg)和LPS(50 μg/kg)建立急性肝損傷模型[6];4 h后,根據(jù)實驗要求進行進一步的操作。
1.4 樣本采集和處理 各組小鼠腹腔注射對應(yīng)藥物4 h 后,用乙醚麻醉并采用摘眼球取血法取新鮮血液于1.5 mL 離心管中,隨后頸椎脫臼處死小鼠,迅速取出小鼠肝臟,血液靜置30 min 后離心20 min。采用4 ℃生理鹽水清洗肝臟表面后,用濾紙吸干表面液體并將其切成若干塊,分裝置于-80 ℃冰箱冷藏保存。
1.5 病理組織學(xué)檢查[7]用4%多聚甲醛固定肝組織,石蠟包埋,切片,厚度為5 μm,行蘇木精-伊紅(HE)染色,顯微鏡下觀察肝臟病理改變。
1.6 生化指標(biāo)測定 采用全自動生化分析儀檢測各組小鼠血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)活性。
1.7 血清炎癥因子水平測定 采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)法測定L-1β、IL-6 和TNF-α 含量。酶標(biāo)儀檢測450 nm 波長處各孔光密度(OD)值,并根據(jù)說明書計算小鼠血清IL-1β、IL-6和TNF-α含量。
1.8 氧化應(yīng)激指標(biāo)檢測 稱取適量小鼠肝臟,按重量∶體積=1∶9的比例加入相應(yīng)體積的生理鹽水,在冰浴條件下對其進行勻漿,隨后組織勻漿于4 ℃下離心10 min,保留上清液。用BCA試劑盒對各組樣本的蛋白濃度進行定量,嚴(yán)格按照試劑盒說明書檢測小鼠肝臟SOD活性和MDA含量。
1.9 Western blotting 法檢測肝組 織p-IKKα/β、IKKα/β 及NF-κBp65 蛋白表達(dá) 取適量肝臟組織,剪碎,放入玻璃勻漿器中,加入RIPA緩沖溶劑,在冰上研磨。靜置10 min 后,4 ℃下離心20 min,取上清。BCA 試劑盒進行蛋白濃度測定。7.5%~12.5%SDS 聚丙烯酰胺凝膠電泳90 min,采用濕轉(zhuǎn)法將分離的蛋白轉(zhuǎn)移至聚偏二氟乙烯(PVDF)膜,1 h后將PVDF膜取出,用TBST溶液搖床洗滌3次,10 min/次;封閉15 min,TBST 洗滌3 次,10 min/次;將PVDF 膜與相應(yīng)的一抗(均為1∶1 000)置于4 ℃冰箱孵育過夜,TBST洗滌3次,10 min/次;熒光二抗(1∶10 000)于室溫條件(25 ℃)下避光搖床孵育1 h,TBST 洗滌3 次,10 min/次。Odyssey 雙色紅外成像系統(tǒng)進行掃膜,Image J2軟件分析蛋白條帶灰度值。
1.10 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù),計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSDt檢驗,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠肝病理組織學(xué)變化的影響 HE 染色結(jié)果顯示,正常對照組小鼠肝組織結(jié)構(gòu)清晰可見,肝小葉以及肝細(xì)胞完整;模型組小鼠肝組織出現(xiàn)明顯的病理改變,包括水腫或充血,肝細(xì)胞壞死,肝組織結(jié)構(gòu)破壞,炎癥細(xì)胞浸潤,中央靜脈不規(guī)則擴張;與模型組相比,香蜂草苷低、高劑量組肝組織病理形態(tài)學(xué)改變較模型組均有明顯改善,且香蜂草苷高劑量組改善更明顯,見圖1。
圖1 HE染色觀察小鼠肝臟組織學(xué)變化(×400)
2.2 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠血清ALT、AST活性的影響 與正常對照組相比,模型組血清AST和ALT 活性明顯升高(P<0.05);與模型組比較,香蜂草苷低、高劑量組血清ALT、AST活性均降低,且香蜂草苷高劑量組低于香蜂草苷低劑量組(P<0.05),見表1。
2.3 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠血清IL-1β、IL-6、TNF-α 水平的影響 與正常對照組比較,模型組血清IL-1β、IL-6及TNF-α水平顯著升高(P<0.05);香蜂草苷低、高劑量組血清IL-1β、IL-6 及TNF-α 水平均低于模型組,且香蜂草苷高劑量組TNF-α含量低于香蜂草苷低劑量組(P<0.05),見表2。
表1 香蜂草苷預(yù)處理后小鼠血清ALT和AST活性變化 n=15,
表1 香蜂草苷預(yù)處理后小鼠血清ALT和AST活性變化 n=15,
與正常對照組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與香蜂草苷高劑量組比較,△P<0.05。
表2 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠血清炎癥因子IL-1β、IL-6和TNF-α水平變化 n=15,
表2 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠血清炎癥因子IL-1β、IL-6和TNF-α水平變化 n=15,
與正常對照組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與香蜂草苷高劑量比較,△P<0.05。
2.4 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠血清中SOD 活性和MDA 含量變化的影響 與正常對照組比較,模型組血清SOD 活性顯著降低,而MDA 含量顯著升高(P<0.05);與模型組比較,香蜂草苷低、高劑量組血清MDA含量顯著降低,SOD活性顯著升高,且香蜂草苷高劑量組改善更明顯(P<0.05),見表3。
表3 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠肝臟SOD活性和MDA含量的影響 n=15,
表3 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠肝臟SOD活性和MDA含量的影響 n=15,
與正常對照組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與香蜂草苷高劑量組比較,△P<0.05。
2.5 香蜂草苷對急性肝損傷小鼠肝組織p-IKKα/β及NF-κB p65 蛋白表達(dá)的影響 與正常對照組比較,模型組NF-κB p65、p-IKKα/β蛋白表達(dá)量明顯升高(P<0.05);經(jīng)香蜂草苷預(yù)處理后,香蜂草苷低、高劑量組NF-κB p65、p-IKKα/β蛋白表達(dá)均顯著下調(diào),且香蜂草苷高劑量組NF-κB p65蛋白表達(dá)量低于香蜂草苷低劑量組(P<0.05),見圖2、表4。
圖2 香蜂草苷對小鼠肝臟中P-IKKα/β、IKKα/β及NF-κB蛋白表達(dá)的影響
表4 香蜂草苷對小鼠肝臟p-IKKα/β 及NF-κB p65 蛋白表達(dá)的影響 n=15,
表4 香蜂草苷對小鼠肝臟p-IKKα/β 及NF-κB p65 蛋白表達(dá)的影響 n=15,
與正常對照組比較,*P<0.05;與模型組比較,#P<0.05;與香蜂草苷高劑量組比較,△P<0.05。
LPS 作為一種強大的炎癥因子,可激活免疫細(xì)胞,使其分泌促炎因子,導(dǎo)致炎癥性肝損傷[8-9]。此外,D-Gal是一種特異性的LPS致敏劑,導(dǎo)致三磷酸尿苷(UTP)大量耗損,同時抑制RNA 的合成[10-11]。正常情況下,AST 和ALT 主要存在于肝細(xì)胞中,當(dāng)肝臟受到一些有害因素的刺激時,許多肝細(xì)胞被破壞后,繼而將AST 和ALT 釋放到血液中,導(dǎo)致血清中AST和ALT水平顯著升高[12]。因此,血清ALT和AST水平可作為肝細(xì)胞損傷的標(biāo)志,用來評估肝損傷的嚴(yán)重程度。本研究發(fā)現(xiàn),模型組ALT和AST活性顯著升高(P<0.05),且HE 染色結(jié)果顯示肝組織出現(xiàn)嚴(yán)重的病理改變:肝組織結(jié)構(gòu)被破壞,炎癥細(xì)胞浸潤,肝細(xì)胞壞死,提示急性肝損傷模型復(fù)制成功;與模型組比較,香蜂草苷低、高劑量組ALT 和AST 活性顯著降低,高劑量組效果最優(yōu)(P<0.05);病理組織檢查結(jié)果顯示,經(jīng)香蜂草苷預(yù)處理后,肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)損壞、充血、壞死等現(xiàn)象均得到明顯改善,且高劑量組的治療效果明顯優(yōu)于低劑量組。以上結(jié)果提示香蜂草苷對LPS/D-Gal誘導(dǎo)的急性肝損傷有一定的保護作用,且高劑量香蜂草苷效果更好。
研究表明,急性肝損傷的發(fā)病機制復(fù)雜多變,但氧化應(yīng)激始終扮演著十分重要的角色。在LPS/D-Gal 誘導(dǎo)的急性肝損傷中,機體氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)的失衡導(dǎo)致肝細(xì)胞氧化損傷[13]。SOD 作為一種抗氧化酶,促進氧化-抗氧化劑的平衡。SOD可催化超氧化物歧化產(chǎn)生過氧化氫,防止氧中毒。另一方面,MDA 在肝臟脂質(zhì)過氧化起到十分重要的作用。這兩種物質(zhì)在體內(nèi)的異常變化可能會使氧化應(yīng)激加劇,從而導(dǎo)致細(xì)胞受損甚至死亡[14]。本研究中,模型組小鼠SOD活性顯著降低,MDA含量顯著升高(P<0.05)。而香蜂草苷預(yù)處理可提高SOD 的活性,同時降低MDA 含量(P<0.05)。這些結(jié)果表明,香蜂草苷可增加肝細(xì)胞的抗氧化能力,減少氧化損傷,最終保護LPS/D-Gal誘導(dǎo)的肝損傷。
研究表明,炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致LPS/Gal 引起肝損傷的主要因素。而IL-1β、IL-6和TNF-α在與炎癥反應(yīng)中扮演著重要的角色。決定了急性肝損傷的發(fā)生及病程的發(fā)展[15]。實驗結(jié)果表明,模型組小鼠血清中IL-1β、IL-6 和TNF-α 的水平顯著升高(P<0.05),經(jīng)香蜂草苷預(yù)處理后,IL-1β、IL-6和TNF-α的異常升高現(xiàn)象得到明顯改善(P<0.05),且高劑量組改善程度較低劑量組更優(yōu)。以上結(jié)果提示香蜂草苷可能通過抑制小鼠肝臟炎癥反應(yīng),從而起到治療LPS/D-Gal所引起的急性肝損傷的作用。NF-κB是一種重要的核轉(zhuǎn)錄因子,活化后的NF-κB可促進多種炎癥介質(zhì)的轉(zhuǎn)錄及分泌,繼而參與生理和病理過程的調(diào)節(jié)[16]。本研究表明,模型組NF-κB p65、p-IKKα/β 蛋白表達(dá)水平顯著升高(P<0.05),經(jīng)香蜂草苷預(yù)處理后,NF-κB p65、p-IKKα/β表達(dá)水平明顯降低(P<0.05),且香蜂草苷高劑量效果更優(yōu)。提示香蜂草苷減輕炎癥因子的過度釋放,可能與抑制NF-κB信號通路有關(guān)。
綜上,香蜂草苷能減輕LPS/D-Gal 誘導(dǎo)的急性肝損傷,其機制可能與抑制炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激以及NF-κB信號通路的激活有關(guān),本研究為香蜂草苷作為一種治療急性肝損傷的新藥提供了實驗依據(jù)。