趙莉萍,梅 俏,胡詠梅,許建明,姚 強
(1.安徽淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)系,安徽 淮北 235000;2.安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科,安徽省消化病重點實驗室,安徽 合肥 230022)
雙氯芬酸鈉(diclof enac,DCF)是一種常見的非甾 體 類 抗 炎 藥 (nonsteroidal anti-inflammatory dr ugs,NSAID),具有強效解熱、止痛和抗炎作用,臨床應(yīng)用廣泛,但也可引起多種不良反應(yīng)如肝損傷等。據(jù)臨床統(tǒng)計,最常引起藥物性肝損傷的NSAID之一為DCF。國外報道,有超過1%服用DCF的患者可出現(xiàn)肝損傷反應(yīng),多表現(xiàn)為急性肝炎癥狀,如食欲缺乏、乏力和惡心等,嚴重者可出現(xiàn)黃疸,其中因重癥肝損傷導(dǎo)致的死亡率約為10%[1-3]。目前DCF引起急性肝損傷的機制尚未完全明確,以往研究認為可能與直接肝細胞毒性和超敏反應(yīng)有關(guān),后有研究發(fā)現(xiàn),DCF經(jīng)肝代謝轉(zhuǎn)化形成5-羥基DCF,后者可引起肝細胞內(nèi)ATP不足、線粒體膜電位降低和線粒體功能障礙,還可通過促進氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化,消耗谷胱甘肽(glutathione,GSH)和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(reduced nicotinamide adenine nucleotide,NADH),促進肝細胞損傷[4-5]。近年研究認為,一氧化氮(nitric oxide,NO)可能也在DCF肝損傷過程中發(fā)揮重要作用[6]。
NO是一種活性很強的自由基,體內(nèi)由一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)以L-精氨酸為底物合成,有關(guān)NO在肝損傷中的作用一直存在爭議。有學(xué)者認為,誘導(dǎo)型NOS(i NOS)誘導(dǎo)產(chǎn)生并持續(xù)釋放的NO在肝細胞損傷中起某種損害因子的作用[7-8],在酒精性肝損傷和替諾昔康(tenoxicam)肝損傷動物模型中NO起促進作用,并認為由i NOS產(chǎn)生的過量NO與超氧陰離子反應(yīng)生成過氧亞硝基陰離子(ONOO-),可使細胞膜脂質(zhì)過氧化,干擾線粒體電子傳遞,導(dǎo)致肝損傷,NOS抑制劑可減輕其肝損傷程度。另有研究發(fā)現(xiàn),NO可減輕對乙酰氨基酚(acetaminophen)引起的急性肝損傷[9],提示NO又具有肝保護作用。本研究制備大鼠急性DCF藥物性肝損傷模型,通過應(yīng)用NOS抑制劑N-硝基-L-精氨酸甲酯(NG-nitro-L-arginine methyl ester,L-NAME)抑制體內(nèi)NO合成,探討NO在DCF致肝損傷中的作用和可能的作用機制。
SD大鼠24只,清潔級,雌雄各半,體質(zhì)量220~260 g,南京醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心提供,動物許可證號:SCRT(蘇)2001-2005,飼養(yǎng)1周后使用。DCF、L-NAME和羅丹明123為美國Sigma公司產(chǎn)品,丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、GSH、還原型谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)、NO、i NOS、線 粒 體 ATP酶、NADH及線粒體琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase,SDH)測定試劑盒均由南京建成生物工程研究所提供。
SD大鼠隨機分為正常對照、DCF模型、DCF+L-NA ME 2,10和50 mg·kg-1組,每組8只。參照文獻[10]方法,大鼠禁食12 h,自由飲水,DCF模型組一次性ip給予DCF100 mg·kg-1。正常對照組予以等體積生理鹽水。DCF+L-NA ME組在給DCF前10 min分別一次性ip給予L-NA ME 2,10和50 mg·kg-1。
給L-NA ME 24 h后,各組大鼠ip給予10%水合氯醛麻醉,分離腹主動脈取血,提取血清,用全自動生化分析儀檢測血清GPT,GOT,TBIL和NO水平。稱1 g肝組織加冰生理鹽水制成10%肝勻漿,用相應(yīng)試劑盒檢測NO,MDA,MPO,GSH,GSH-Px和SOD在肝勻漿中的水平。
肉眼觀察肝外觀形態(tài),切取小塊肝組織,甲醛固定,常規(guī)包埋切片,進行HE染色,光鏡下觀察組織學(xué)改變,用半定量法對肝組織病變程度進行積分[11],根據(jù)各種病變乘以不同加權(quán)數(shù)(各級細胞的數(shù)目乘以該級的得分值),計算每只大鼠肝組織病變的總積分。SP免疫組化法檢測肝組織i NOS的表達,細胞漿染色呈棕黃色者為陽性,用全自動圖像分析系統(tǒng)進行半定量分析,每個標(biāo)本選取3張切片,每張切片隨機選取5個視野,光鏡放大400倍測其積分吸光度(integrated absor bance,IA)值,求平均值,IA值越大表示待測蛋白表達越強。
進行肝灌流,迅速分離肝組織,稱取1 g肝組織置于預(yù)冷的蔗糖0.25 mol·L-1溶液中,1 g肝組織加9 ml線粒體分離液,低溫下用組織研磨器制成10%肝勻漿。置于高速低溫離心機上600×g離心10 min,棄沉淀,提取上清液15 000×g離心10 min,獲得沉淀物,再次洗滌沉淀物去除EGTA,15 000×g離心5 min,棄上清液,即獲取線粒體沉淀,置于液氮中保存[12],用考馬斯亮藍法測定線粒體蛋白質(zhì)濃度。采用羅丹明方法[13]檢測線粒體膜電位,520 nm處吸光度降低值(ΔA520nm)表示線粒體腫脹度。NADH水平用熒光光度計檢測自體熒光值。線粒體SDH及ATP酶活性按試劑盒操作要求進行檢測。
與正常對照組比較,DCF模型組大鼠注射DCF 24 h后,血清GPT,GOT和TBIL水平明顯增高(P<0.01)(表1),肉眼見肝明顯充血腫大,鏡下見肝小葉內(nèi)炎癥細胞浸潤,肝細胞腫脹壞死(圖1B),肝損傷積分升高(表2),提示造模成功。給予L-NA ME 2,10和50 mg·kg-1血清 GPT、GOT和TBIL水平較模型組明顯降低(P<0.05)(表1),肝小葉內(nèi)炎癥細胞浸潤及壞死程度明顯改善(圖1C,D,E),病理積分明顯降低(P<0.01)(表2),提示LNA ME可改善肝細胞損傷和壞死。
Tab.1 Effect of N G-nitro-L-arginine methyl ester(L-NAME)on serum levels of glutamic pyruvic transaminase(GPT),glutamic oxalacetic tr ansaminase(GOT)and total bilir ubin(TBIL)in rats with acute liver injury induced by diclofenac(DCF)
Fig.1 Effect of L-NAME on liver mor phological changes in rats with acute liver injury induced by DCF(HE staining).See Tab.1 f or t he rat treat ment.A:nor mal contr ol group;B.DCF model gr oup;C,D and E:DCF+L-NA ME 2,10 and 50 mg·kg-1 gr oups,respectively.Arrows show necr osis or infla mmation.
Tab.2 Effect of L-NAME on score of liver injur y of r ats with acute liver injury induced by DCF
由表3、圖2和圖3可以看出,與正常對照組比較,DCF模型組大鼠血清和肝勻漿NO含量明顯增高(P<0.01),大鼠肝組織i NOS呈高表達(P<0.01)。DCF+L-NA ME各組血清NO含量分別降低31.3%,41.2%和46.6%(P<0.05,P<0.01),肝勻漿 NO含量分別降低37.0%,55.6%和60.0%(P<0.05,P<0.01),大鼠肝組織iNOS表達降低(P<0.05,P<0.01),與上述轉(zhuǎn)氨酶變化趨勢一致,提示DCF導(dǎo)致肝損傷與NO有關(guān),L-NA ME可能通過抑制i NOS表達和減少NO生成,從而減輕DCF誘導(dǎo)的肝損傷。
Tab.3 Effect of L-NAME on content of nitric oxide(NO)in serum and liver tissue of rats with acute liver injury induced by DCF
Fig.2 Effect of L-NAME on expression of inducible nitric oxide synthase(i NOS)in liver tissue of rats with acute liver injury induced by DCF(Immunostaining).See Tab.1 for the rat treat ment.A:nor mal control group;B:DCF model group;C,D and E:DCF+L-NA ME 2,10 and 50 mg·kg-1 groups,respectively.Arrows show positive expression of i NOS.
Fig.3 Effect of L-NAME on expression of i NOS in liver tissue of rats with acute liver injury induced by DCF.See Tab.1 f or the rat treat ment.This was the semiquantitive result of Fig.2 with integrated absorbance(IA)by i mage-pro pl us 6.0 analysis.±s,n=8.**P<0.01,co mpared wit h nor mal contr ol group;#P<0.05,##P<0.01,co mpared wit h DCF model gr oup.
由表4可以看出,與正常對照組比較,DCF模型組MDA水平明顯增高,GSH水平、GSH-PX和SOD活性明顯降低(P<0.05,P<0.01),提示DCF可致大鼠較嚴重的氧化損傷;L-NA ME 10和50 mg·kg-1均可降低MDA水平,增加GSH水平及SOD和GSH-PX活性(P<0.05,P<0.01),表明 LNA ME具有抗氧化損傷和抑制脂質(zhì)過氧化作用。
由表4還可以看出,DCF模型組MPO水平較正常對照組明顯增高(P<0.05),反映肝組織炎癥細胞浸潤明顯;L-NA ME各組MPO水平明顯降低(P<0.05),表明 L-NAME可抑制 DCF誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。
由圖4可見,正常對照組線粒體加入反應(yīng)液30 s后,熒光強度值明顯降低,DCF模型組熒光強度值下降幅度較小,說明線粒體對羅丹明123的攝取低于正常對照組(P<0.01),提示線粒體膜電位異常;DCF+L-NA ME各劑量組線粒體加入反應(yīng)液30 s后,熒光強度值較DCF模型組升高(P<0.05,P<0.01),提示恢復(fù)至正常的膜電位。由圖5可以看出,線粒體分別加入p H 7.2和CaCl2的緩沖液后,正常對照組△A520nm顯著下降,DCF模型組△A520nm低于正常對照組(P<0.01),提示線粒體對環(huán)境變化不敏感,線粒體功能損傷。加入p H 7.2液后,DCF+L-NA ME 50 mg·kg-1組ΔA520nm較 DCF模型組升高(P<0.05),提示線粒體腫脹的敏感性也顯著提升,提示受損線粒體的功能明顯改善。
Fig.4 Effect of L-NAME on mitochondria membrane potential(Δψ)of liver in rats with acute liver injury induced by DCF.See Tab.1 f or the rat treat ment.Twenty-four hours after administration of DCF,the uptake of r hodamine(R123)by liver mitochondria was detected.±s,n=8.**P<0.01,co mpared wit h nor mal contr ol gr oup;#P<0.05,##P<0.01,co mpared wit h DCF model group.
Tab.4 Effect of L-NAME on level of malondialdehyde(MDA),reduced glutathione(GSH),myeloper oxidase(MPO)and activity of super oxide dismutase(SOD)and glutathione peroxidase(GSH-PX)in liver tissue of rats with acute liver injury induced by DCF
Fig.5 Effect o L-NAME on mitochondrial swelling of the liver in rats with acute liver injury induced by DCF.See Tab.1 for the rat treat ment.Twenty-four hours after ad ministration of DCF,isolated mitochondria were suspended in assay mediu m and changes in absorbance at 520 n m(ΔA520 nm)were measured.A:ΔA 520 n m after addition of reaction buffer(p H 7.2);B:△A 520 n mafter addition of high-level Ca2+buffer.±s,n=8.*P<0.05,**P<0.01,co mpared wit h nor mal control group;#P<0.05,compared with DCF model group.
由表5可以看出,與正常對照組比較,DCF模型組線粒體NADH水平及SDH和ATP酶活性均明顯降低(P<0.01),提示呼吸鏈電子傳遞的功能減弱,細胞能量生成減少;L-NAME各劑量組NADH水平明顯增加,SDH和ATP酶活性升高(P<0.05,P<0.01),提示L-NA ME具有增強線粒體呼吸鏈功能的作用。
近年研究認為,NO可能在DCF致肝損傷過程中起重要作用[6]。研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)毒素和對乙酰氨基酚誘導(dǎo)的肝損傷動物模型中,i NOS合成NO增加可促進肝損傷;抑制肝組織中i NOS表達可減輕肝損傷[7,14]。特異性i NOS抑制劑預(yù)處理對缺血再灌注性肝損傷也有顯著改善作用[15]。
本研究結(jié)果表明,大鼠ip給予DCF可導(dǎo)致嚴重肝損傷,表現(xiàn)為血清GPT,GOT和TBIL水平顯著增高,病理顯示肝細胞腫脹壞死,伴炎癥細胞浸潤。同時DCF引起血漿和肝勻漿NO水平顯著增高,肝組織i NOS表達增加。L-NA ME 2,10和50 mg·kg-1預(yù)處理可明顯降低肝組織i NOS表達及血清和肝勻漿NO水平,顯著降低血清GPT,GOT和TBIL水平,改善肝組織病理損傷,尤其是以L-NA ME 10和50 mg·kg-1劑量組效果顯著,提示NO對DCF引起的急性肝損傷具有促進作用。
據(jù)報道,NO可與過氧化物結(jié)合生成過氧亞硝酸鹽化合物,是氧化損傷的主要自由基之一[8]。SOD和GSH-Px是機體內(nèi)重要的抗氧化系統(tǒng),通過抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng),保護細胞膜結(jié)構(gòu)和功能完整。本研究結(jié)果表明,L-NA ME可改善DCF引起的肝組織MDA水平增高及GSH,SOD和GSH-Px活性減低,并降低肝組織 MPO水平,提示L-NA ME具有抗氧化作用,抑制炎癥反應(yīng)。
Tab.5 Effect of L-NAME on level of nicotinamide adenine dinucleotide-reduced(NADH)and activity of adenosine triphosphatase(ATPase),succinate dehydrogenase(SDH)of mitochondria in liver tissue of r ats with acute liver injury induced by DCF
線粒體是細胞能量的合成場所,是NO細胞毒性作用的重要靶標(biāo)。DCF可引起線粒體呼吸鏈與氧化磷酸化解耦聯(lián),抑制ATP酶活性,ATP合成下降,導(dǎo)致肝能量代謝紊亂,線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔道開放[17]。本研究結(jié)果表明,DCF模型組大鼠線粒體中NADH,SDH及ATP酶活性顯著降低,提示DCF抑制線粒體呼吸鏈功能,引起肝細胞損傷,這與以往有關(guān)NSAID性肝損傷發(fā)病機制之一是ATP能量耗竭的結(jié)論一致[18]。另外,本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn),LNA ME可提高線粒體NADH水平以及SDH和ATP酶活性,L-NA ME 10和50 mg·kg-1作用更加明顯,提示NO對線粒體呼吸鏈功能具有重要作用。
線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔道開放可引起線粒體腫脹[17],線粒體膜電位變化幅度可反映線粒體功能的完整性。本研究結(jié)果表明,DCF模型組肝線粒體膜電位變化幅度以及對p H 7.2和高鈣溶液引起線粒體腫脹的敏感性明顯低于正常對照組,提示線粒體功能損傷嚴重。-NAME可恢復(fù)線粒體膜電位變化幅度,維持線粒體腫脹的敏感性,明顯改善肝線粒體功能。
綜上所述,NO可促進DCF引起的急性肝損傷過程,作用機制可能與促進細胞氧化損傷、線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔道開放及干擾線粒體能量代謝有關(guān)。
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