劉芳萍,馬 欣,趙常偉,常軼聰,藺月霞,李敏敏,劉穎姝,周 瓊,李 植,李 睿,趙玉林,王德寧,劉景利,夏穎慧,遲 超
(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院,黑龍江 哈爾濱150030 ;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所,黑龍江 哈爾濱150001)
研究表明,急性酒精性肝損傷的發(fā)病機(jī)制與其代謝產(chǎn)物引起的肝臟氧化應(yīng)激[1]及肝細(xì)胞凋亡[2]密切相關(guān)。由于臨床尚無(wú)特效藥物治療,其損傷又呈不可逆性,因此研究預(yù)防和早期遏制酒精性肝損傷的有效方法顯得尤為重要。2013年美國(guó)FDA 指出傳統(tǒng)的肝損傷黃金指標(biāo)如ALT存在半衰期長(zhǎng),檢測(cè)線(xiàn)高等缺點(diǎn)[3]。GSTA1 是谷胱甘肽S 轉(zhuǎn)移酶(GST)家族中最重要的成員之一[4],在肝細(xì)胞損傷時(shí)被快速大量釋放入血,在親電子物質(zhì)解毒和清除脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物中起到重要的細(xì)胞保護(hù)作用。在急性肝細(xì)胞損害的各種疾病,如急性病毒性、中毒性和藥物引起的肝炎和缺氧引起的肝損害[5],可檢測(cè)到GSTA1 含量升高。因此研究GSTA1 在肝損傷中的變化對(duì)肝病早期診斷具有重要意義,并為有效藥物的篩選提供理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)依據(jù)。
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 昆明系小鼠,體重20±2 g,雄性,清潔級(jí),購(gòu)自哈藥集團(tuán)制藥總廠實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。
1.2 乙醇致小鼠急性肝損傷模型復(fù)制 將20 只小鼠隨機(jī)分成模型組和對(duì)照組,每組10 只。試驗(yàn)前小鼠隔夜禁食16 h,模型組按照14 mL/kg 體重劑量灌胃50%乙醇溶液,對(duì)照組不做任何處理。8 h 后各組眼球采血,制備血清,取新鮮肝臟制備肝組織勻漿,置于-80 ℃保存。
1.3 時(shí)間-效應(yīng)試驗(yàn) 80 只小鼠隨機(jī)分成10 組,每組8 只,包括9 個(gè)試驗(yàn)組和對(duì)照組。試驗(yàn)前小鼠隔夜禁食16 h。試驗(yàn)組按照14 mL/kg 體重劑量灌胃50%乙醇溶液,對(duì)照組給予等體積生理鹽水,于1、2、4、6、8、10、12、16、20 h,眼球采血,制備血清。觀察肝臟顏色、大小、光滑度和韌性。用酶聯(lián)免疫分析法檢測(cè)血清中GSTA1 含量,用賴(lài)氏法檢測(cè)血清中ALT 活性。
1.4 劑量-效應(yīng)試驗(yàn) 48 只小鼠隨機(jī)分成6 組,每組8 只,包括5 個(gè)試驗(yàn)組(10、12、14、16、18 mL/kg)和對(duì)照組(給予等體積生理鹽水)。試驗(yàn)前小鼠隔夜禁食16 h,灌胃8 h 后眼球采血,制備血清。觀察肝臟顏色、大小、光滑度和韌性。檢測(cè)血清中GSTA1 含量和ALT 活性。
1.5 數(shù)據(jù)分析 用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析(Dunnett′s 法統(tǒng)計(jì)分析)。
2.1 乙醇致小鼠急性肝損傷模型建立 給予乙醇溶液后,8 h 未出現(xiàn)死亡鼠。模型組小鼠在酒精作用8 h 出現(xiàn)精神沉郁、喜臥、嗜睡,剖檢見(jiàn)肝臟顏色黯淡、易碎、被膜緊張。模型組血清ALT 活性顯著升高,與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01),肝組織中SOD、GSH、GSH-Px 明顯升高、MDA 大幅降低,與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01),具體見(jiàn)表1。
表1 血清A LT 及肝組織S O D、M D A 、G S H、G S H-Px變化(X±s,n=10)
2.2 時(shí)間-效應(yīng)試驗(yàn) 給予乙醇溶液后,20 h 內(nèi)小鼠未出現(xiàn)死亡。各試驗(yàn)組小鼠均出現(xiàn)不同程度中毒現(xiàn)象。剖檢可見(jiàn)肝臟腫脹、邊緣變?yōu)榧t褐色,韌性減小易碎。各時(shí)間點(diǎn)血清GSTA1 和ALT變化見(jiàn)圖1。乙醇處理2 h,GSTA1 含量變化與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01),說(shuō)明此時(shí)肝臟已有損傷,而ALT 活性在6 h 時(shí)才與對(duì)照組有顯著差異(P<0.05)。
圖1 乙醇處理不同時(shí)間點(diǎn)小鼠血清中G S TA 1、A LT 變化 (X±s,n=8)
2.3 劑量-效應(yīng)試驗(yàn) 給予乙醇溶液8 h 后,各劑量組小鼠未出現(xiàn)死亡,但均有不同程度的中毒現(xiàn)象。剖檢可見(jiàn)肝臟色澤不均,質(zhì)脆易碎,部分小鼠膽增大,高劑量組肝臟有出血斑。各試驗(yàn)組血清GSTA1 和ALT 變化見(jiàn)圖2。當(dāng)乙醇劑量為10 mL/kg 時(shí),GSTA1 含量變化與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01);當(dāng)乙醇劑量為12 mLkg 時(shí),ALT 的活性變化與對(duì)照組相比差異顯著(P<0.05);當(dāng)乙醇劑量為14 mL/kg 時(shí),ALT 活性顯著升高,與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01)。
近年來(lái),隨著酒精消費(fèi)群體的增多,酒精中毒尤其是急性酒精中毒的人數(shù)與日俱增,帶來(lái)嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。理想的動(dòng)物模型是研究的前提,酒精灌胃法造模周期短、易復(fù)制、穩(wěn)定性好,無(wú)死亡,且符合人類(lèi)大量飲酒所致急性肝損傷的特點(diǎn),對(duì)研究酒精性肝損傷發(fā)病機(jī)制和篩選藥物起關(guān)鍵作用[6]。本試驗(yàn)中,模型組MDA 含量顯著升高,SOD、GSH 和GSH-Px 含量顯著下降,說(shuō)明機(jī)體氧化劑與抗氧化系統(tǒng)平衡被打破,乙醇對(duì)機(jī)體造成氧化損傷;ALT 作為傳統(tǒng)的肝損傷黃金指標(biāo),血清中活性明顯升高,表明肝臟已嚴(yán)重?fù)p傷。
血清ALT 主要分布在胞漿中,作為肝損傷標(biāo)志物,升高幅度雖能反映出肝細(xì)胞壞死程度[7],但需要建立在一定量的基礎(chǔ)上,并且檢出時(shí)間較長(zhǎng)(>43 h),檢測(cè)線(xiàn)比較高。GSTA1 分子量小,容易進(jìn)行檢測(cè),半衰期短(<1 h),更增加了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。本試驗(yàn)中,在肝損傷初期,模型組GSTA1 的含量先于ALT 活性4 h 開(kāi)始升高,并且呈現(xiàn)時(shí)間依賴(lài)性,沒(méi)有出現(xiàn)異常變化趨勢(shì),這與其在肝臟中的均勻分布關(guān)系密切;在肝損傷的恢復(fù)期,與ALT 活性比較,GSTA1 含量下降更迅速。GSTA1含量在乙醇劑量較低(10 mL/kg 體重)時(shí)便升高極顯著,且增加量與劑量呈依賴(lài)性關(guān)系,ALT 則須達(dá)到一定染毒劑量(≥12 mL/kg 體重)才可以檢測(cè)出明顯變化。GSTA1 在肝臟中含量豐富,主要存在于肝小葉中心細(xì)胞,有更好的特異性,因此對(duì)肝代謝區(qū)的損傷更加敏感[8]。血清轉(zhuǎn)氨酶在檢測(cè)過(guò)程中容易受溫度和溶血的影響,而GSTA1 在紅細(xì)胞中不表達(dá),且理化性質(zhì)較穩(wěn)定,避免了溶血和溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,使檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。本研究GSTA1 含量檢測(cè)采用酶聯(lián)免疫吸附法,避免了ALT 在檢出量和檢出時(shí)間上的局限性,結(jié)果通過(guò)動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)表示,避免了取樣不當(dāng)引起的誤差。
本研究以50%乙醇14 mL/kg 體重劑量灌胃,8 h 可成功復(fù)制急性酒精性肝損傷小鼠模型。從時(shí)間-效應(yīng)上看,GSTA1 比ALT 更靈敏,對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)肝病并進(jìn)行防治意義重大;從劑量-效應(yīng)上看,GSTA1 比ALT 檢出限更低,在肝損傷較輕時(shí)便能檢測(cè)出來(lái),能更早、更快反應(yīng)出肝臟變化,便于早期治療。因此,GSTA1 作為急性酒精性肝損傷早期診斷的特異性指標(biāo),比ALT 更敏感,對(duì)肝損傷的進(jìn)一步研究具有重要的臨床意義。
[1] Darwish H A,Araboh N R,Mahdy A.Camel′s milk alleviates alcohol-induced liver injury in rats[J].Food and Chemical Toxicology,2012,50(5):1377-1383.
[2] Zhu L,Wang L,Wang X,et al.Hepatic deletion of smad7 in mouse leads to spontaneous liver dysfunction and aggravates alcoholic liver injury[J].Plos one,2011,6(2):17415.
[3] 茅益民,劉曉琳,陳成偉.2013 年美國(guó)FDA 藥物性肝損傷指南介紹[J].國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài),2013,18(5):326-330.
[4] Sandeep P K,Reddy P V,Jones E C,et al.Characterization of a class alpha glutathione- S-transferase with glutathione peroxidase activity in human liver microsomes[J] .Archives of Biochemistry and Biophysics,2004,424(1):72-80.
[5] Silvanto M,Munsterhjelm E,Savolainen S,et al.Effect of 3g of intravenous paracetamol on post- operative analgesia,platelet function and liver enzymes in patients undergoing tonsillectomy under local anaesthesia [J].Acta Anaesthesiologica Scandinavica,2007,51(9):1147-1154.
[6] 齊慧慧,宋佳.小鼠急性酒精性肝損傷模型的建立[J].世界華人消化雜志,2012,20(9):759-763.
[7] Wang Y P,Choi J H,Jong H G.Protective effect of the Aralia continental root extract against carbon tetrachloride-induced hepatotoxicity in mice [J] . Food &Chemical Toxicology,2009,47(1):75-81.
[8] Muller P Y,Dieter F.Tissue-specific non-invasive toxicity biomarkers:translation from preclinical safety assessment to clinical safety monitoring[J].Expert opinion on drug metabolism & toxicology,2009,5(9):1023-1038.