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【摘要】目的: 观察肉苁蓉苯乙醇苷类成分(CPhGs)对牛血清白蛋白(BSA)诱导的免疫性肝纤维化大鼠肝组织转化生长因子β1(TGF-β1)表达的影响,探讨其治疗肝纤维化的效果及机制。方法:将75只SD大鼠随机分为6组,即正常对照组,肝纤维化模型组,阳性对照组(复方鳖甲软肝片600 mg/kg),以及CPhGs高(500 mg/kg)、中(250 mg/kg)、低(125 mg/kg)剂量组。CPhGs高、中、低剂量组每组各13只,其余每组各12只。采用皮下及尾静脉注射BSA诱导建立大鼠肝纤维化模型,造模同时灌服相应剂量的受试药物,正常对照组和模型组灌胃给予蒸馏水,其余各组均按设定剂量灌胃给药;给药结束后收集大鼠血清、肝组织,采用全自动生化仪检测大鼠肝功能酶指标,包括血清白蛋白(ALB)、血清总胆红素(TB)、血清直接胆红素(DB)水平;放射免疫法检测血清肝纤维化标志包括血清透明质酸(HA)、层黏连蛋白(LN)、Ⅲ型前胶原(PC Ⅲ)、Ⅳ型胶原(Ⅳ-C)含量;ELISA测定血清TGF-β1水平;Masson染色观察肝脏病理组织学变化;免疫组化法测定肝组织中TGF-β1的表达。结果:与模型组相比,CPhGs各剂量组肝纤维化大鼠血清中ALB含量增加,中、高剂量组TB、DB 含量降低,各剂量组大鼠肝纤维化指标含量均明显降低(P<0.05或P<0.01),血清TGF-β1含量降低(P<0.01),Masson染色结果显示CPhGs各剂量组肝纤维化程度减轻,均显著低于模型组(P<0.01),各剂量组肝组织中TGF-β1蛋白的表达也明显受到抑制(P<0.05或P<0.01)。结论:CPhGs对BSA诱导的免疫性肝纤维化大鼠具有较好的保护作用,对TGF-β1表达的抑制作用可能是其作用机制之一。
【关键词】肉苁蓉;苯乙醇苷类;肝纤维化;牛血清白蛋白;转化生长因子β1、
肝纤维化(hepatic fibrosis,HF)是肝脏遭受反复或慢性损伤后的一种损伤与修复过程,主要与慢性炎症[1-3] 和引起慢性肝脏损伤的化学因素相关,已成为一个发病率和死亡率都很高的世界医学难题,各种肝病多数经肝纤维化最后发展为晚期肝硬化,成为肝病死亡[4] 的主要原因。目前研究已经明确:肝纤维化是细胞外基质(extracellular matrix,ECM)合成与降解失衡的动[5] 态过程;肝纤维化及早期肝硬化是完全可逆转的。中医药治疗肝纤维化有悠久的历史和肯定的临床疗效,研究证实,中医药治疗肝纤维化具有多靶点、多环节、多途径复合作用的特点。肉苁蓉(cistanche)是著名的名贵补益类中药。因其疗效确切,药性温和,所以自古就被视为强壮、滋补的中药,有“沙漠人参”之美誉,化学及药理作用研究显示肉苁蓉苯乙醇苷类(cistanche phenylethanoid glycosides,CPhGs)成分是[6] 其发挥药效的主要物质基础之一。CPhGs具有抗氧化、抗抑郁、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗菌和免疫调[7-11] [12] 节等多种生物活性。Peter等于1989年首次发现苯乙醇苷类化合物松果菊苷具有显著的保肝护肝作用,随后引起人们对CPhGs进行抗肝炎研究的兴趣,本文通过建立牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)诱导的免疫肝纤维化大鼠模型,观察CPhGs对大鼠血清肝功能、肝纤维化指标、病理学变化及血清与肝组织中TGF-β1表达的影响,以期阐明CPhGs抗肝纤维化的可能作用机制,为进一步的新药开发提供基础数据。
1 材●料
1.1 主要试剂与仪器
德赢vwin登录 新鲜肉质茎6.0 kg,经70%乙醇热回流提取3次,每次3 h,合并提取液。AB-8树脂纯化得到提取物即苯乙醇苷的乙醇提取物,后经新疆维吾尔自治区药物研究所赵军研究员鉴定为CPhGs,纯度为70%。用0.5%的羧甲基纤维素钠 (sodium carboxyl methylcellulose-Na,CMC-Na)将其配制成不同浓度,置4 ℃冰箱保存待用。复方鳖甲软肝片(内蒙古福瑞科技股份有限公司产品),BSA(Sigma公司产品)。羊毛脂(上海源叶生物科技公司),液体石蜡(天津市富宇精细化工有限公司),磷酸盐缓冲液(飞世尔生物化学制品北京有限公司)。大鼠转化生长因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)夹心ELISA试剂盒(联科生物技术有限公司),兔抗TGF-β1抗体0.2 m L(BIOSS公司)。电热恒温培养箱(上海一恒科技有限公司),立式压力蒸汽灭菌器(上海博讯实业有限公司医疗设备厂),L-530多管架自动平衡离心机(长沙湘仪离心机仪器有限公司),全自动生化分析仪(迈瑞公司),化学发光分析仪(泰格科信)。
1.2 方法
1.2.1 动物●雄性健康SD大鼠75只,SPF级,体质量180~220 g,由新疆医科大学实验动物中心提供,动物生产许可证号为SCXK(新)2011-0004。SPF级实验动物使用许可证号为SYXK(新)2011-0004。
1.2.2 分组及给药●将SD大鼠随机分为6组,即正常对照组,肝纤维化模型组,阳性对照组(复方鳖甲软肝片600 mg/kg), 以及CPhGs高(500 mg/kg)、中(250mg/kg)、低(125 mg/kg)剂量组。CPhGs高、中、低剂量组每组各13只,其余每组各12只。除正常组外,大鼠[13] 采用朱启贵等的方法制备免疫性肝纤维化模型:造模分为致敏阶段和尾静脉攻击阶段。致敏阶段,除正常对照组注射生理盐水 (每只0.5 mL)以外,其余各组动物均多点皮下注射含弗氏不完全佐剂的9 mg/mL BSA,每次0.5 mL,共5次。前两次注射间隔为14 d,后3次注射间隔为7 d。末次致敏注射后1周,每只动物于眼球后静脉丛采血,采用双向扩散法检测大鼠血清抗BSA抗体。抗体阳性大鼠继续进行尾静脉攻击,即模型组和给药组大鼠尾静脉注射BSA,每周2次,连续5周,注射剂量由每只2 m g逐渐递增至4 m g;正 常对照组尾静脉注射生理盐水。造模同时给药,除空白对照组和模型组灌胃给予蒸馏水外,其余各组均按设定剂量灌胃给药;造模结束后继续给药4周,实验周期共计15周。
1.2.3 血清各项指标含量的检测●各组大鼠于末次给受试物后禁食(不禁水)24 h,称体质量,经戊巴比妥钠腹腔注射麻醉、腹主动脉取血,3 000 r/min离心10min分离血清,全自动生化仪检测3项肝功能酶指标,包括血清白蛋白(serum albumin,ALB)、血清总胆红素(total bilirubin,TB)、血清直接胆红素(direct bilirubin,DB)含量;双抗体夹心酶联免疫法,测定血清TGF-β1水平;化学发光免疫分析仪检测肝纤维化4项即血清透明质酸(clolinesterase, HA)、层黏连蛋白(1aminin,LN)、Ⅲ型前胶原(prcocollagen type Ⅲ,PC Ⅲ)、Ⅳ型胶原(type Ⅳ collagen,Ⅳ-C)水平。
1.2.4 肝脏组织病理学观察●所有大鼠均取同一部位肝组织,用40%的多聚甲醛固定,常规石蜡包埋,切片并进行Masson染色,显微镜下观察组织学变化。肝纤维化分级参照文献[14]分为5级:0级,无纤维化;I级,纤维结缔组织仅限于汇管区或汇管区有扩大,有向小叶发展的倾向;II级,纤维结缔组织增生明显,超过小叶的2/3并伴有I级改变;Ⅲ级,纤维结缔组织进入肝小叶中央静脉周围;IV级,纤维结缔组织在全小叶呈多处弥漫性增生,有假小叶形成,并有Ⅲ级改变。
1.2.5 肝脏组织TGF-β1表达的检测●组织切片用Nikon Digital Sightds-Fi2型生物显微镜进行观察,并用K12320型显微摄像系统在低倍镜(×100倍)下选取清晰视野拍照。采用Motic Med 6.0 CMIAS彩色图像分析软件,通过显微摄像系统放大200倍,每张切片随机选取3个视野,每个视野随机选取5个2 cm×3 cm大小的区域,TGF-β1免疫组化阳性反应产物为出现位于细胞浆的棕黄色细颗粒状染色,测定其平均光密度值(MOD),值越大表明组织中该抗原含量越高。计算公式如下:MOD=胶原面积/肝组织面积×100%
1.3 统计学方法
用SPSS 16.0软件进行统计学分析,数据采用 x-±s表示;多组间均数比较采用方差分析One-way A NOVA,多组样本均数两两比较采用LSD方法分析,有序分类资料采用Ridit分析,检验水准α=0.05。
2 结●果
2.1 CPhGs对BSA致肝纤维化大鼠肝功能酶指标的影响
与正常对照组比较,肝纤维化模型组ALB含量明显降低,TB、DB含量明显增加,差异均具有统计学意义(P均<0.01)。与肝纤维化模型组比较,阳性对照组和CPhGs高、中、低剂量组大鼠血清ALB含量显著增加,差异均具有统计学意义(P<0.05或P<0.01);阳性对照组和CPhGs高、中剂量组大鼠血清TB、DB含量均显著降低,差异均具有统计学意义(P均<0.05);同时,CPhGs各剂量组对于TB、DB活性存在一定的剂量依赖关系(r=0.666,r=0.749,P均<0.05),提示CPhGs能够降低肝纤维化大鼠肝细胞的损害程度,改善肝纤维化大鼠肝功能,对肝细胞损伤具有保护作用,见表1。
2.2 CPhGs对BSA致肝纤维化大鼠血清肝纤维化标志HA、LN、PCIII、IV-C含量的影响与正常对照组比较,模型组大鼠血清肝纤维化标志HA、LN、PCIII、IV-C含量均显著增加,差异均具有统计学意义(P<0.01);与模型组比较,CPhGs不同剂量组及阳性对照组血清中HA、LN、PCIII、IV-C含量均显著降低,差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01),其中,CPhGs各剂量组LN、IV-C活性降低具有一定的剂量依赖关系(r=0.595,r=0.593,P均<0.05),提示CPhGs能够降低大鼠纤维化程度,见表2。
2.3 CPhGs对BSA致肝纤维化大鼠血清TGF-β1含量的影响与正常对照组比较,肝纤维化模型组大鼠血清TGF-β1含量明显增加, 差异具有统计学意义(P<0.01)。与肝纤维化模型组比较,阳性对照组及CPhGs高、中、低剂量组血清中TGF-β1含量均显著降低(P均<0.01),且CPhGs各剂量组TGF-β1含量降低具有一定的剂量反应关系(r=0.490,P<0.01)。提示CPhGs可能通过降低肝纤维化大鼠血清中细胞因子TGF-β1的含量治疗肝纤维化,见表3。
2.4 大鼠肝组织病理学观察
Masson染色显示,正常对照组大鼠肝组织未见炎细胞浸润,肝小叶结构完整清晰,肝细胞呈索状分布,未见不规则血窦,汇管区无扩大(见图1A)。肝纤维化模型组大鼠呈Ⅲ~Ⅳ级纤维化,胶原纤维延伸连接,包绕整个肝小叶使正常肝小叶结构破坏,假小叶形成,但以大方型假小叶为主(见图1B)。阳性对照复方鳖甲软肝片组与CPhGs高、中、低剂量组治疗效果显著,病理组织切片示形态基本上与正常对照组接近(见图1C~1F)。根据肝纤维化评分标准,模型组肝纤维化程度与正常组比较,差异有统计学意义(P<0.01);阳性对照复方鳖甲软肝片组与CPhGs不同剂量组肝纤维化程度减轻,均显著低于模型组(P<0.01)。见图1及表4。
2.5 肝脏组织中TGF-β1表达的差异
光镜下观察:TGF-β1在正常组大鼠肝脏细胞中几乎不表达,少量表达也仅限于间质细胞内(见图2A);模型对照组TGF-β1表达广泛分布于汇管区、纤维间隔、肝窦壁及细胞胞浆内、肝星状细胞、炎症细胞及其周围。尤其汇管区内呈强阳性表达,染色呈棕黄色(见图2B);阳性对照复方鳖甲软肝片组与CPhGs各剂量组TGF-β1的表达仅在汇管区和纤维间隔内可见少量阳性细胞,染色呈浅棕黄色(见图2C~2F);各组大鼠肝组织中TGF-β1 表达的差异及平均光密度值见图2及表3。
3 讨●论
慢性肝炎向肝硬化发展的必经途径是肝纤维化,因此,积极探索肝纤维化的治疗在临床研究中具有十分重要的意义。国内外文献证实,慢性肝炎在早期肝纤维化阶段经过治疗大多数可以逆转或治愈,改变了[15] 传统的肝纤维化不可治愈的观念。抗肝纤维化多年来一直是医学界重点研究的医学难题,新世纪以来,[16] 中医药在抗肝纤维化治疗研究领域取得长足进步,发现气阴不足、瘀血阻络是肝纤维化的中医基本病机[17] 根源。脏器系数是毒理试验中常用的指标,此法简单易行,而且比较敏感。动物染毒以后,受损脏器质量可能发生变化,故脏器系数也会随之改变。脏器系数增大,则表示脏器充血、水肿或增生肥大等;脏器系数减小,则表明脏器萎缩以及其他退行性改变。本课题组前期研究显示CPhGs不同剂量组大鼠肝脾指数明显下降,差异均有统计学意义(P<0.05),提示CPhGs能够[18] 降低肝纤维化大鼠的肝、脾质量。血清白蛋白(ALB)、胆红素等生化指标是反映肝细胞损害的敏感指
标,对估计肝硬化患者肝脏的储备功能,了解病情变[19] 化及预后判定具有重要的临床价值。肝脏是合成ALB的唯一器官,血清ALB水平下降提示蛋白合成能力减弱,常见于肝硬变合并腹水及其他肝功能严重损[20] 伤(如急性肝坏死、中毒性肝炎等) 。血清胆红素通常在正常水平,只有在肝脏严重受损或肝硬化时,胆红素水平才会升高。本实验结果表明,模型组血清中的TB和DB水平与正常对照组比显著升高,ALB水平显著降低,说明免疫性肝损伤模型构建成功;而CPhGs不同剂量组均能使血清ALB含量明显升高P< 0.05),高、中剂量组TB及DB含量明显下降(P<0.05), 表明CPhGs具有保护肝细胞作用。血清HA、LN、PCIII、IV-C是反映肝纤维化活动程度的重要指标。当肝细胞受损时,各种细胞因子及
ECM本身的破坏可激活LN的合成,故LN和IV-C的升高程度与肝纤维化程度成正相关。HA是一种由间质细胞合成的大分子糖胺多糖,主要由肝星状细胞(hepaticstellate cell,HSC)产生,经淋巴细胞进入血液循环,分布在各种结缔组织中,除少量滞留于脾脏、淋巴结和骨髓外,大多数由肝窦内皮细胞摄取并降解为乙酸和乳酸。血清HA水平是反映肝损伤严重程度、判断有无活动性肝纤维化和肝硬化的定量指标。PCⅢ作为Ⅲ型胶原的前体主要在活化的HSC合成与释放,其含量可直接反映Ⅲ型胶原代谢及肝纤维化早期病变,其水平的高低可作为慢性肝组织炎症坏死、纤维化程度和[21] 肝纤维化、肝硬化诊断的重要指标。本研究结果显示, CPhGs能显著降低HA、LNPCIII、IV-C的含量,说明其具有明显的抗免疫性肝纤维化作用,与文[22] 献报道结果一致。血清TGF-β1水平对判断早期纤维化具有临床意义,TGF-β1能够作为肝纤维化独立因子用于临床早期[23] 肝纤维化的诊断。血清TGF-β1水平增高的机制可能是由于疾病在发生发展的过程中,肝脏肿瘤细胞过度表达TGF-β1。本实验结果表明,与正常对照组比较,肝纤维化模型组大鼠血清TGF-β1含量明显增加,差异具有统计学意义(P<0.01);与肝纤维化模型组比较,阳性对照复方鳖甲软肝片组及CPhGs高、中、低剂量组血清中TGF-β1含量均显著降低(P<0.01),进一步提示CPhGs可以通过TGF-β1途径减轻大鼠肝纤维化的发生和发展。TGF-β1是一个多功能的生长因子,目前被公认为是致纤维化最强有力的细胞因子之一,参与细胞的生[23] 长、分化及凋亡,刺激 ECM的合成和沉积,尤其TGF-β1在肝纤维化的发展中具有重要作用,可作为检[24] 测肝纤维化的重要标志物,其表达水平与肝纤维化
[25] 的严重程度呈显著正相关。所以,通过检测TGF-β1的表达水平,可以明确肝纤维化病变产生的规律,并可进一步探究其逆转的机制。本研究以免疫组化图像分析检测TGF-β1的表达量后发现,CPhGs高剂量组的TGF-β1(免疫组化染色后阳性反应产物为出现位于细胞浆的棕黄色细颗粒)表达明显减弱,表达的面积缩小,颜色从棕黄色变为浅黄色;实验研究还发现,CPhGs高剂量组的TGF-β1表达量明显低于复方鳖甲软肝片组和模型组。我们分析结果后推测,可能由于CPhGs具有明显的降低TGF-β1表达量的作用,下调TGF-β1的表达,而抑制HSC活化、增殖,从而减少胶原合成,使ECM的合成减少,而达到抗肝纤维化的作用。
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