張婉迎,白雪媛,楊俊杰,韓冰,張巍,王思明
(長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué),吉林長(zhǎng)春130117)
鐵皮石斛為蘭科石斛屬植物鐵皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)的干燥莖,為我國(guó)傳統(tǒng)名貴藥材,享有“中華九大仙草”之首的美譽(yù),目前作為一種常見(jiàn)的保健品被人們廣泛接受[1]。古籍中多有其“厚腸胃”“平胃氣”“清胃熱”“健脾開(kāi)胃”等論述[2-3],且諸多學(xué)者認(rèn)為鐵皮石斛多糖(polysaccharides from Dendrobium officinale,DOP)對(duì)胃黏膜具有保護(hù)作用[4-5],但鐵皮石斛水溶性總蛋白保護(hù)胃黏膜損傷的作用卻未見(jiàn)報(bào)道。
阿司匹林作為非甾體抗炎藥(nonsteroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs)的代表,近年來(lái)廣泛應(yīng)用于治療各種風(fēng)濕性疾病及心腦血管疾病的預(yù)防,是全球最暢銷(xiāo)的藥品之一。其所致的胃黏膜損傷、潰瘍及出血等急性胃黏膜病變(acute gastric mucosal lesion,AGmL)目前已引起人們的重視,其主要病理特征為急性應(yīng)激性病變,使機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng),是臨床上常見(jiàn)的急性胃黏膜病變之一[6]。目前已報(bào)道臨床上可用于保護(hù)胃黏膜的藥物有質(zhì)子泵抑制劑、鋁/鉍制劑、H2受體拮抗劑、胃泌素受體等,但往往存在療效不持久、停藥后容易復(fù)發(fā)、副作用多、價(jià)格昂貴等諸多缺點(diǎn),這些缺點(diǎn)使得NSAIDs的臨床應(yīng)用受到了極大限制[7-11]。因此,積極研究并開(kāi)發(fā)純天然的中藥成分抑制阿司匹林所致的胃黏膜損傷對(duì)NSAIDs的臨床應(yīng)用有極大意義。
本文在課題組前期研究基礎(chǔ)上,采用鐵皮石斛水溶性總蛋白對(duì)阿司匹林誘導(dǎo)的大鼠急性胃黏膜損傷進(jìn)行預(yù)保護(hù),通過(guò)測(cè)定大鼠血清中前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)、白介素-1β((interleukin-1β,IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,胃組織中環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)、IL-1β、IL-6、TNF-αmRNA 的表達(dá)量以COX-2、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,Erk1/2)蛋白的表達(dá)量,證實(shí)鐵皮石斛水溶性總蛋白保護(hù)大鼠急性胃黏膜損傷及炎癥反應(yīng)的機(jī)制可能與增強(qiáng)PGE2等胃黏膜保護(hù)因子,清除氧自由基,降低炎癥反應(yīng)介質(zhì)并激活Erk1/2通路使胃黏膜細(xì)胞增殖有關(guān),為日后進(jìn)一步開(kāi)發(fā)鐵皮石斛產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)支撐。
鐵皮石斛:婷美小屋;鐵皮石斛水溶性總蛋白:長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥大健康創(chuàng)新中心提供;阿司匹林(純度>99.0%):Sigma公司;奧美拉唑(純度>98%)、苯甲基磺酰氟(phenylmethanesulfonyl fluoride,PMSF):索萊寶公司;大鼠血清 PGE2、IL-6、IL-1β、TNF-α、SOD、MDA酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)試劑盒:上海朗頓生物技術(shù)有限公司;RIPA裂解液:碧云天生物技術(shù)公司;Trizol:Thermo Fisher Scientific;反轉(zhuǎn)錄試劑盒、寶生物染料法熒光定量試劑盒(SYBR):日本TaKaRa公司;β-Actin抗體、COX-2 抗體:美國(guó) Bioworld 公司;Erk1/2、pErk1/2抗體:美國(guó)Cell Signaling Technology公司。
全自動(dòng)酶標(biāo)儀(Infinite M200PR0):瑞士帝肯公司;Mini Protean蛋白電泳儀(PowerPacTMHC)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(CFX connect):美國(guó)伯樂(lè)公司;智能成像系統(tǒng)(iBright FL1000):美國(guó)賽默飛世爾公司。
SPF級(jí)Wistar大鼠:長(zhǎng)春市億斯實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限責(zé)任公司。
選取 6周齡 Wistar大鼠(200 g~250 g)50只,雌雄各半,隨機(jī)分為空白對(duì)照組、模型組,鐵皮石斛水溶性總蛋白低劑量組、高劑量組,陽(yáng)性對(duì)照組。適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d后,空白對(duì)照組與模型組灌胃0.5%羧甲基纖維素鈉;低劑量組、高劑量組分別給予10、20 mg/kg,陽(yáng)性對(duì)照組給予奧美拉唑3 mg/kg,連續(xù)5 d。末次給藥后禁食不禁水,除空白對(duì)照組外均采用300 mg/kg阿司匹林灌胃5 h建立胃黏膜損傷模型。
大鼠腹腔注射適量10%水合氯醛,麻醉后固定在解剖板上,沿腹中線(xiàn)由下而上剪開(kāi)腹腔,摘除胃,用生理鹽水清洗,沿胃大彎剪開(kāi),用冰生理鹽水輕輕沖洗胃黏膜表面的污物,用濾紙吸干、除凈胃黏膜表面的黏液、血凝塊等,用4%多聚甲醛固定,拍照后用Image J軟件分析胃黏膜損傷程度[12]。
大鼠腹腔注射適量10%水合氯醛,麻醉后固定在解剖板上,沿腹中線(xiàn)由下而上剪開(kāi)腹腔,腹主動(dòng)脈采血5 mL,4℃條件下3 000 r/min離心10 min,取上層血清。按照ELISA KIT說(shuō)明書(shū)中操作方法測(cè)定血清中PGE2、IL-1β、IL-6、TNF-α 含量[13]。
取適量胃組織,放入用放入用焦碳酸二乙酯(diethyl pyrocarbonate,DEPC)處理并經(jīng)過(guò)高溫高壓滅菌過(guò)的水浸泡過(guò)夜的預(yù)冷研缽中,加入液氮小心研磨至無(wú)肉眼可見(jiàn)組織塊,加入1 mL Trizol提取RNA,測(cè)定濃度后,根據(jù)反轉(zhuǎn)錄試劑盒說(shuō)明書(shū)操作,將其反轉(zhuǎn)錄為cDNA。將cDNA稀釋適當(dāng)倍數(shù)后,取2.5 μL,加入到含 SYBR Premix Ex Taq TMⅡ(2×)12.5 μL、雙蒸水8 μL、上下游引物各1μL的體系中。反應(yīng)條件:95℃預(yù)變性 30 s、95 ℃變性 5 s、退火 30 s、72 ℃延伸 20 s,40個(gè)循環(huán)[14]。反應(yīng)后繪制擴(kuò)增曲線(xiàn),對(duì)目的基因擴(kuò)增后產(chǎn)物的表達(dá)量與β-Actin擴(kuò)增后表達(dá)量的比值進(jìn)行結(jié)果分析。引物序列見(jiàn)表1。
表1 引物序列Table 1 Primer sequences
續(xù)表1 引物序列Continue table 1 Primer sequences
適量胃組織,放入預(yù)冷研缽中,加入液氮小心研磨至無(wú)肉眼可見(jiàn)組織塊,加入1 mL RIPA裂解液裂解液及10 μL PMSF,用移液器吹打數(shù)次后轉(zhuǎn)移至離心管中,冰上裂解20 min,4℃條件下12 000 r/min離心10 min,取上清,使用BCA試劑盒測(cè)定蛋白含量,制樣。配置聚丙烯酰氨凝膠電泳所需的凝膠,上樣,70 V 30 min,140 V 50 min電泳后使用NC膜18 V 350 mA半濕法轉(zhuǎn)膜20 min,5%磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffer saline,PBS)配置的 奶粉封閉30 min,磷酸鹽吐溫緩沖液(phosphate tween buffer,PBST)洗滌膜片3 次,每次5 min,切膜,4℃一抗孵育過(guò)夜(β-Actin、Erk1/2、pErk1/2均按1∶1 000稀釋?zhuān)籆OX-2按 1∶500稀釋?zhuān)占豢?,?%PBS奶粉稀釋二抗,二抗孵育1 h,顯色處理,避光。結(jié)果用Image J軟件進(jìn)行灰度值分析。
大鼠胃黏膜損傷情況見(jiàn)圖1。以胃黏膜損傷面積占整個(gè)胃黏膜面積的百分比來(lái)評(píng)價(jià)胃的損傷程度,結(jié)果見(jiàn)表2。
圖1 大鼠胃黏膜損傷情況Fig.1 Rat gastric mucosal injury
表2 各組大鼠給藥劑量及胃損傷程度(±s,n=10)Table 2 The dose of rats and the degree of gastric damage in each group(±s,n=10)
表2 各組大鼠給藥劑量及胃損傷程度(±s,n=10)Table 2 The dose of rats and the degree of gastric damage in each group(±s,n=10)
注:與對(duì)照組相比##p<0.01表示差異極顯著;與模型組相比**p<0.01表示差異極顯著;-表示未給藥。
處理劑量/(mg/kg)胃損傷程度/%空白對(duì)照組 - 3.04±0.692模型組 - 56.34±2.71##鐵皮石斛水溶性總蛋白 10 38.88±0.59**20 15.87±0.84**奧美拉唑 3 26.39±1.02**
空白對(duì)照組胃損傷面積為(3.04±0.692)%,結(jié)果與模型組相比有極顯著差異(p<0.01)。模型組、低劑量組、高劑量組及奧美拉唑組經(jīng)阿司匹林灌胃5 h損傷后的損傷面積分別為(56.34±2.71)%、(8.88±0.59)%、(15.87±0.84)%以及(26.39±1.02)%。各給藥組與模型組相比均有極顯著性差異,且鐵皮石斛水溶性總蛋白高劑量組恢復(fù)效果最好。表明隨著鐵皮石斛水溶性總白濃度的增大胃損傷程度逐漸下降,鐵皮石斛對(duì)胃損傷具有一定的預(yù)防作用。
大鼠血清中PGE2水平如表3所示。
表3 大鼠血清中PGE2水平(±s,n=10)Table 3 PGE2 levels in rat serum(±s,n=10)
表3 大鼠血清中PGE2水平(±s,n=10)Table 3 PGE2 levels in rat serum(±s,n=10)
注:與對(duì)照組相比##p<0.01表示差異極顯著;與模型組相比**p<0.01表示差異極顯著。
組別PGE2/(ng/L)空白對(duì)照組 654.4±30.18模型組 331.46±10.74##低劑量組 424.8±49.8高劑量組 569.64±44.77**奧美拉唑組 480.02±21.89**
與對(duì)照組相比,模型組大鼠血清中PGE2水平明顯下降(p<0.01),鐵皮石斛水溶性總蛋白預(yù)保護(hù)使大鼠血清中PGE2水平逐漸回升,且高劑量組效果最好(p<0.01),表明鐵皮石斛水溶性總蛋白可以通過(guò)升高PGE2含量達(dá)到保護(hù)阿司匹林誘導(dǎo)的胃黏膜損傷的效果。
大鼠血清中炎癥因子IL-1β、IL-6、TNF-α水平如表4所示。
表4 大鼠血清中炎癥因子 IL-1β、IL-6、TNF-α 水平(±s,n=10)Table 4 Levels of inflammatory factors IL-1β,IL-6 and TNF-α in rat serum(±s,n=10)
表4 大鼠血清中炎癥因子 IL-1β、IL-6、TNF-α 水平(±s,n=10)Table 4 Levels of inflammatory factors IL-1β,IL-6 and TNF-α in rat serum(±s,n=10)
注:與對(duì)照組相比##p<0.01表示差異極顯著,#p<0.05表示差異顯著;與模型組相比*p<0.05表示差異顯著,**p<0.01表示差異極顯著。
組別IL-6/(ng/L)IL-1β/(ng/L)TNF-α/(ng/L)空白對(duì)照組 177.08±0.6 29.13±3.68 156.47±7.32模型組 343.98±12.14##57.35±4.01##341.49±36.07#鐵皮石斛水溶性總蛋白低劑量組229.90±30.86**43.07±2.01*209.12±4.51**鐵皮石斛水溶性總蛋白高劑量組128.45±8.17**34.10±3.07**169.39±14.24*奧美拉唑組 172.67±2.90**39.45±3.97*207.19±16.39
與對(duì)照組相比,模型組大鼠血清中IL-1β、IL-6、TNF-α 的水平均有所升高(p<0.01;p<0.01;p<0.05),表明阿司匹林誘導(dǎo)大鼠胃黏膜產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。與模型組相比,鐵皮石斛水溶性總蛋白預(yù)保護(hù)使大鼠血清中IL-1β、IL-6、TNF-α的水平明顯降低,結(jié)果呈濃度依賴(lài)性,且高劑量組預(yù)保護(hù)后大鼠血清中IL-6水平高于對(duì)照組,表明鐵皮石斛水溶性總蛋白對(duì)阿司匹林造成的炎癥損傷有較好的保護(hù)作用。
大鼠血清中氧化應(yīng)激指標(biāo)SOD、MDA水平如表5所示。
表5 大鼠血清中氧化應(yīng)激指標(biāo)SOD、MDA水平(±s,n=10)Table 5 Oxidative stress indicators SOD,MDA levels in rat serum(±s,n=10)
表5 大鼠血清中氧化應(yīng)激指標(biāo)SOD、MDA水平(±s,n=10)Table 5 Oxidative stress indicators SOD,MDA levels in rat serum(±s,n=10)
注:與對(duì)照組相比##p<0.01表示差異極顯著,#p<0.05表示差異顯著;與模型組相比*p<0.05表示差異顯著,**p<0.01表示差異極顯著。
組別SOD/(ng/mL)MDA/(nmol/mL)空白對(duì)照組 7.55±1.34 20.12±2.77模型組 4.05±0.48#39.78±1.38##鐵皮石斛水溶性總蛋白低劑量組 4.61±1.88 19.49±0.83**鐵皮石斛水溶性總蛋白高劑量組 6.18±0.18**14.41±2.7**奧美拉唑組 6.12±0.8**17.71±3.58*
與對(duì)照組相比,模型組大鼠SOD含量有所下降(p<0.05)、MDA含量明顯升高(p<0.01),表明阿司匹林引起了胃黏膜的氧化損傷。與模型組相比,鐵皮石斛水溶性總蛋白預(yù)保護(hù)使SOD含量逐漸上升、MDA含量明顯下降,且高劑量組效果最明顯,結(jié)果均具有極顯著差異,表明鐵皮石斛水溶性總蛋白對(duì)阿司匹林誘導(dǎo)的胃黏膜氧化損傷有一定的保護(hù)作用。
大鼠胃組織中 COX-2、IL-1β、IL-6、TNF-αmRNA表達(dá)如圖2所示。
圖2 大鼠胃組織中COX-2、IL-1β、IL-6、TNF-αmRNA表達(dá)Fig.2 mRNA expression of COX-2,IL-1β,IL-6 and TNF-α in rat gastric tissue
與對(duì)照組相比,模型組大鼠胃組織COX-2、IL-6、IL-1β、TNF-αmRNA表達(dá)明顯上調(diào),且均具有極顯著差異(p<0.01);鐵皮石斛水溶性總蛋白預(yù)處理后可使胃組織中 COX-2、IL-6、IL-1β、TNF-αmRNA 表達(dá)下調(diào),且隨著藥物濃度升高作用效果更明顯。表明鐵皮石斛水溶性總蛋白能對(duì)阿司匹林誘導(dǎo)的大鼠胃黏膜損傷及炎癥反應(yīng)起到一定程度的保護(hù)作用。
COX-2蛋白表達(dá)如圖3所示。
圖3 大鼠胃組織COX-2蛋白表達(dá)Fig.3 COX-2 protein expression in rat stomach tissue
與對(duì)照組相比,模型組大鼠胃組織COX-2蛋白明顯上調(diào)(p<0.01),鐵皮石斛水溶性總蛋白預(yù)處理后,COX-2蛋白有明顯下調(diào),且結(jié)果均具有極顯著差異(p<0.01,p<0.01),表明鐵皮石斛水溶性總蛋白通過(guò)下調(diào)COX-2蛋白表達(dá)量起到保護(hù)胃黏膜損傷的作用。
Erk1/2、pErk1/2蛋白表達(dá)如圖4所示。
與對(duì)照組相比,模型組大鼠胃組織中Erk1/2/pErk1/2的比值明顯上調(diào)(p<0.01),表明發(fā)生胃黏膜損傷時(shí)Erk1/2通路被激活,從而起到保護(hù)胃黏膜損傷的作用。經(jīng)鐵皮石斛水溶性總蛋白預(yù)處理后,Erk1/2/pErk1/2有明顯下調(diào),且結(jié)果均具有極顯著差異(p<0.01),表明鐵皮石斛水溶性總蛋白通過(guò)激活Erk1/2通路起到保護(hù)胃黏膜損傷的作用。
圖4 大鼠胃組織中Erk1/2、pErk1/2蛋白表達(dá)Fig.4 Erk1/2,pErk1/2 protein expression in rat gastric tissue
歷代中醫(yī)古籍中多有石斛“厚腸胃”相關(guān)功效的報(bào)道,作為臨床常用的“胃腸藥”,其“益胃”功效得到廣泛認(rèn)可。國(guó)內(nèi)早期研究報(bào)道,鐵皮石斛對(duì)胃黏膜損傷有較好的保護(hù)作用[15-17],但目前多數(shù)研究集中于鐵皮石斛多糖對(duì)胃黏膜損傷的保護(hù)作用[18],對(duì)鐵皮石斛水溶性總蛋白的相關(guān)研究未見(jiàn)報(bào)道。本文通過(guò)阿司匹林誘導(dǎo)大鼠急性胃黏膜損傷模型,對(duì)鐵皮石斛水溶性總蛋白保護(hù)大鼠急性胃損傷及炎癥反應(yīng)的機(jī)制進(jìn)行初步研究。
現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)胃黏膜具有由防御因子組成的“胃黏膜防御屏障”體系:黏液-碳酸氫鹽屏障、黏膜屏障、表皮生長(zhǎng)因子、前列腺素等,它們相互協(xié)調(diào),共同對(duì)抗攻擊因子對(duì)胃黏膜的損傷。目前對(duì)NSAIDs造成的胃黏膜損傷機(jī)制尚未完全闡明,但其發(fā)生、發(fā)展必定是一個(gè)復(fù)雜的、多因素綜合的過(guò)程,與氧自由基、炎癥因子等攻擊因子增強(qiáng)以及前列腺素等保護(hù)因子的減弱外有關(guān)[19-22]。
PGE2是人體中的一種重要細(xì)胞生長(zhǎng)因子,可增加胃黏液的分泌量及胃黏膜血流量,繼而增強(qiáng)胃黏膜抗損傷能力。COX-2是體內(nèi)重要的炎癥調(diào)節(jié)因子,參與介導(dǎo)前列腺素的產(chǎn)生,是PGE2合成的限速酶,在正常的多數(shù)體內(nèi)細(xì)胞中并不表達(dá),或者僅僅是少量表達(dá)于胃壁相關(guān)細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞中,與IL-6、IL-1β、TNF-α等炎癥因子在胃損傷導(dǎo)致炎癥反應(yīng)中起協(xié)同作用。除炎癥反應(yīng)外,氧化應(yīng)激也是胃潰瘍發(fā)生的重要基質(zhì),胃黏膜損傷時(shí)可能引起機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng),導(dǎo)致血清中SOD含量減少,MDA含量增加,機(jī)體內(nèi)氧化與抗氧化之間的平衡被破壞,造成中性粒細(xì)胞炎性浸潤(rùn),最終導(dǎo)致組織、細(xì)胞氧化損傷的病理過(guò)程[23]。Erk1/2作為MAPK中的一員,對(duì)調(diào)控應(yīng)激炎癥反應(yīng)具有重要作用,可被一系列細(xì)胞外的刺激信號(hào)激活并介導(dǎo)信號(hào)從細(xì)胞膜向細(xì)胞核傳導(dǎo),參與胃黏膜上皮增殖、分化等過(guò)程的調(diào)節(jié),諸多報(bào)道證實(shí)激活Erk1/2通路對(duì)大鼠胃損傷愈合過(guò)程具有重要意義[24-26]。Erk1/2通路的激活不僅可促進(jìn)胃黏膜細(xì)胞的增殖,而且還可以與PGE2共同作用,增加胃黏膜血流量,促進(jìn)胃黏膜損傷的修復(fù)。
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)采用阿司匹林灌胃5 h的造模方法建立了大鼠急性胃黏膜損傷模型,通過(guò)ELISA、RT-PCR等方法對(duì)大鼠血清及胃組織中的炎癥因子進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)模型組炎癥因子水平有明顯上調(diào),證明阿司匹林造成的胃黏膜損傷伴有嚴(yán)重的炎癥反應(yīng),同時(shí)對(duì)SOD及MDA含量進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)模型組SOD含量減少,MDA含量增加,表明此時(shí)機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng);經(jīng)鐵皮石斛水溶性總蛋白預(yù)處理后,上述反應(yīng)有明顯好轉(zhuǎn),炎癥因子水平隨著給藥劑量明顯下調(diào),SOD含量有所上調(diào),MDA含量有所下調(diào),表明機(jī)體炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激反應(yīng)有明顯減少,證實(shí)了鐵皮石斛水溶性總蛋白對(duì)胃黏膜的預(yù)保護(hù)作用。為了進(jìn)一步探討其作用機(jī)制,采用WB法對(duì)COX-2以及Erk1/2、pErk1/2 3個(gè)因子的水平進(jìn)行了檢測(cè),發(fā)現(xiàn)模型組有明顯上調(diào),給藥組隨著劑量逐漸下調(diào),表明COX-2/Erk1/2通路被激活,可能通過(guò)促進(jìn)胃黏膜細(xì)胞增殖等作用達(dá)到保護(hù)胃黏膜的作用。綜上所述,鐵皮石斛水溶性總蛋白對(duì)胃黏膜損傷的保護(hù)機(jī)制可能與增強(qiáng)PGE2等胃黏膜保護(hù)因子,增加胃黏膜血流量,清除氧自由基,降低炎癥反應(yīng)介質(zhì)的含量以及激活Erk1/2通路使胃黏膜細(xì)胞增殖有關(guān),但更深入的機(jī)制研究還需要進(jìn)一步探討。