陳金虎 ,余萬鑫,耿福能,張成桂,何 苗?,巫秀美
(1.大理大學(xué),云南省昆蟲生物醫(yī)藥研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,藥用特種昆蟲開發(fā)國家地方聯(lián)合工程研究中心,中國西南藥用昆蟲及蛛形類資源開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心,云南大理 671000;2.藥用美洲大蠊四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610000)
潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)是一種以結(jié)腸和直腸黏膜彌漫性炎癥為特征的慢性炎癥性疾病。UC 的病因機(jī)制尚不清楚,多數(shù)研究認(rèn)為其主要是由遺傳易感性、外界環(huán)境刺激、自身免疫性疾病、腸道菌群失調(diào)和腸黏膜屏障損傷共同作用的結(jié)果[1]。目前治療UC 的一線藥物為氨基水楊酸類,其治療周期長、有效性低,長期服用不良反應(yīng)大、疾病易復(fù)發(fā),嚴(yán)重增加了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和生活困擾,并有可能提高結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)[2]。
美洲大蠊Periplaneta americana L.作為一味中藥材,入藥始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,其主要化學(xué)成分為氨基酸、凝集素、活性肽類及硫酸黏糖多糖類[3]。現(xiàn)代藥理學(xué)證明,美洲大蠊提取物具有加速病損組織修復(fù)、改善病灶部位微循環(huán)、消除炎癥水腫、抗病毒、鞏固機(jī)體防御機(jī)制、調(diào)節(jié)機(jī)體T淋巴細(xì)胞與B 淋巴細(xì)胞比例等功能[4]。本課題組前期研究證實(shí)了美洲大蠊提取物對噁唑酮(Oxazolone,OXZ)[5]、2,4-二硝基氯苯(1-chloro-2,4-dini-trochlorobenzene,DNCB)[6]誘導(dǎo)UC 大鼠均有顯著地促黏膜修復(fù)作用,但是治療前期抑制炎癥的作用卻不明顯。蒲公英作為一種藥食兩用的菊科植物,主要成分為酚酸類、黃酮類和多糖類[7]?,F(xiàn)代藥理研究證明,蒲公英具有抗炎、抗氧化和免疫調(diào)節(jié)等功效[7]。在臨床和實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎中均已證明蒲公英提取物對UC 具有治療作用[8-9]。因此,課題組依據(jù)中醫(yī)治療UC 的特點(diǎn)將美洲大蠊與具有抗炎功效的蒲公英進(jìn)行配伍,組成抗炎和促修復(fù)作用更為顯著的動植物藥復(fù)方Ento-PB。其中美洲大蠊入心、肝、脾、腎,健脾、散瘀消腫、斂瘡生肌促修復(fù),加強(qiáng)收斂止瀉;蒲公英苦寒,清熱燥濕,瀉火解毒,善治腸胃濕熱所致泄瀉、痢疾;兩藥合用以共同調(diào)補(bǔ)臟腑,益氣健脾、去腐生肌、消除炎癥水腫之功效。本研究通過噁唑酮誘導(dǎo)的大鼠UC 模型,評價(jià)復(fù)方Ento-PB 對活動期UC 的作用,以期為其中藥配方制劑的研究提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
1.1 動物 60 只SD 大鼠,SPF 級,雌雄各半,體質(zhì)量180~220 g,購于湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動物有限公司 [許可證號SCXK(湘)-2016-0004]。在大理大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心飼養(yǎng)[許可證號SYXK(滇)2011-0004]。
1.2 藥物與試劑 蒲公英全草(批號170306)購于云南大理中藥材市場,由大理大學(xué)生藥學(xué)專業(yè)何苗助理研究員鑒定為蒙古蒲公英Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.;蜚蠊成蟲干燥全體(批號YF1807014)購于四川好醫(yī)生攀西藥業(yè)責(zé)任有限公司,經(jīng)大理大學(xué)動物學(xué)專業(yè)楊自忠教授鑒定為美洲大蠊Periplaneta americana L.。柳氮磺吡啶(SASP,批號09160503,上海信誼天平藥業(yè)有限公司);咖啡酸(批號110885-200102)、丙氨酸對照品(批號140676-201706)均購于中國食品藥品檢定研究院;三氟乙酸(TFA,Lot 17040277,美國天地有限公司);噁唑酮(OXZ,Lot 11432-035,深圳市麗晶生化科技有限公司);大鼠白介素4(IL-4,批號R171229-002a)、大鼠白介素10(IL-10,批號R170112004a)、大鼠腫瘤壞死因子-α(TNF-α,批號R170103-002a)、表皮生長因子(EGF,批號R71105-099a)試劑盒均購于欣博盛生物科技有限公司;隱血試劑盒(批號20170424)、大鼠白介素13(IL-13,批號 20171215)、髓過氧化物酶(MPO,批號20170112)、一氧化氮合酶(NOS,批號20171022)試劑盒均購于南京建成生物工程研究所。
1.3 儀器 SpectraMax M2 多功能酶標(biāo)儀(美國Molecular Devices);HC3018R 型高速離心機(jī)(安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司);UV-6000PC 型紫外-可見分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司);Agilent 1260 高效液相色譜儀(美國安捷倫科技有限公司)。
1.4 復(fù)方Ento-PB 制備 按7 ∶3 的比例稱取蜚蠊和蒲公英,加水煮沸,濾過,濾液濃縮后加入適量的乙醇,攪拌均勻,靜置過夜,離心,取上清液,濃縮至干燥即得復(fù)方Ento-PB 提取物,密封保存在-20 ℃。
1.5 復(fù)方Ento-PB 中總氨基酸和咖啡酸含量測定根據(jù)《四川省中藥材標(biāo)準(zhǔn)》 和2020 年版《中國藥典》 對美洲大蠊和蒲公英的質(zhì)量控制要求,采用茚三酮顯色法測定復(fù)方Ento-PB 中的總氨基酸含量,同時(shí)HPLC 法測定復(fù)方Ento-PB 中咖啡酸的含量。用超純水配制1.0 mg/mL 的復(fù)方Ento-PB 供試液,按文獻(xiàn)[10-11]方法對復(fù)方Ento-PB 中的總氨基酸和咖啡酸含量進(jìn)行檢測,并建立丙氨酸線性曲線(Y=0.028 7X+0.003 9,r =0.999 8),計(jì)算得復(fù)方Ento-PB 中總氨基酸含量為9.85%;用0.22 μm微孔濾膜過濾復(fù)方Ento-PB 供試液,HPLC色譜條件為Sepax HP-C18(4.6 mm × 250 mm,5 μm);流動相0.1% TFA 水溶液(A)-0.1%TFA 甲醇(B),梯度洗脫(0 min,11% B;15 min,11%B;21 min,70%B;30 min,11%B);體積流量1.0 mL/min;進(jìn)樣量10 μL;檢測波長323 nm;室溫。測定得復(fù)方Ento-PB 中的咖啡酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%。
2.1 模型建立 本研究參考并改進(jìn)了文獻(xiàn)報(bào)道的噁唑酮誘導(dǎo)結(jié)腸炎的方法[12]。造模前1 d,對所有大鼠背部2 cm × 2 cm 的區(qū)域進(jìn)行剃毛,同時(shí),隨機(jī)選取10 只大鼠作為正常組,雌雄各半。其余大鼠以0.2 mL 噁唑酮(30 mg/mL,無水乙醇)涂抹在暴露的皮膚處,連續(xù)7 d。第7 天禁食不禁水24 h 后,用異氟醚麻醉大鼠,將聚乙烯軟導(dǎo)管(外徑2.00 mm,長度10 cm)通過直腸小心地插入結(jié)腸,其尖端位于肛門近端約8 cm 處,將0.4 mL噁唑酮(10 mg/mL,50% 乙醇溶液)使用1 mL 注射器通過軟導(dǎo)管緩慢注入結(jié)腸,緩緩拔出導(dǎo)管,使大鼠保持頭部朝下姿勢60 s。正常組大鼠用生理鹽水代替造模劑按上述方法平行操作。
2.2 分組 造模結(jié)束24 h 后,將造模大鼠按文獻(xiàn)[13]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行疾病活動指數(shù)(disease activity index,DAI)評分,并剔除DAI 評分為0~6 分的大鼠,剩余大鼠隨機(jī)分為模型組,SASP 組(0.3 g/kg),復(fù)方Ento-PB 低、中、高劑量組(0.05、0.1、0.2 g/kg),每組10 只,雌雄各半。分組當(dāng)天給藥,每天1 次,持續(xù)7 d。
2.3 指標(biāo)檢測 給藥期間,每天觀察大鼠的一般狀態(tài),并在給藥的第1、4、7 d 對大鼠進(jìn)行DAI 評分。末次給藥24 h 后,水合氯醛麻醉大鼠,腹主動脈取血,3 500 r/min 離心10 min,取血清,用試劑盒檢測tNOS、iNOS 活性及 IL-4、IL-10、IL-13、EGF 表達(dá)。解剖大鼠取出肝臟、脾臟和胸腺,稱重,計(jì)算臟器指數(shù)。取出結(jié)腸,剔除腸系膜周圍脂肪組織,沿腸系膜剪開,冷生理鹽水洗凈糞便,參照文獻(xiàn)[14]方法進(jìn)行結(jié)腸黏膜損傷指數(shù)(colon mucosal damage index,CMDI)評分。將結(jié)腸縱向剪取一半稱定質(zhì)量,按1 ∶9 用冰生理鹽水勻漿,3 500 r/min 離心10 min,取上清液,試劑盒檢測勻漿液中MPO 活性及炎性標(biāo)志物TNF-α 表達(dá)。剩余結(jié)腸組織用4%多聚甲醛固定,包埋后制成5 μm 切片,蘇木精-伊紅(H&E)染色,參照文獻(xiàn)[15]方法進(jìn)行組織病理學(xué)(histopathological score,HS)評分。
2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 通過SPSS 24.0 軟件進(jìn)行處理,數(shù)據(jù)以()表示,多組間比較采用One-way ANOVA 分析,兩兩比較采用LSD 檢驗(yàn)方法或Tamhane’s T 檢驗(yàn)。以P <0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3.1 復(fù)方Ento-PB 對UC 大鼠一般狀態(tài)的影響給藥期間,正常組大鼠活潑好動,被毛光滑發(fā)亮,體質(zhì)量增加,大便成形。模型組大鼠毛色無光澤、枯亂,體質(zhì)量明顯減輕,精神萎靡,出現(xiàn)拱背、扎堆等現(xiàn)象,大便多為黏液便和膿血便。UC 大鼠經(jīng)SASP 治療后精神狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn),活動增多,糞便基本成形;復(fù)方Ento-PB 各劑量組也能不同程度的改善大鼠稀便、血便等癥狀,糞便基本成形,體質(zhì)量逐漸回升。
3.2 復(fù)方Ento-PB 對UC 大鼠DAI 的影響 如表1所示,給藥第1 天,與正常組比較,經(jīng)噁唑酮處理的各組大鼠DAI 評分升高(P<0.01),提示建模成功,經(jīng)SASP 和復(fù)方Ento-PB 處理后,DAI 評分呈現(xiàn)下降趨勢。給藥第7 天,與正常組比較,模型組大鼠DAI 評分升高(P<0.01);與模型組比較,SASP 組大鼠DAI 評分降低(P<0.01);復(fù)方Ento-PB 組大鼠DAI 評分呈劑量依賴性降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,P<0.01)。
3.3 復(fù)方Ento-PB 對UC 大鼠結(jié)腸相關(guān)指標(biāo)的影響 如表2 所示,與正常組比較,模型組大鼠結(jié)腸出現(xiàn)縮短變寬,黏膜表面有顆粒狀改變,質(zhì)脆易斷并形成炎癥性息肉及潰瘍,結(jié)腸長寬比顯著下降、CMDI 評分和結(jié)腸指數(shù)升高(P<0.01);與模型組比較,SASP 組大鼠結(jié)腸長寬比升高、CMDI 評分和結(jié)腸指數(shù)降低(P<0.05,P<0.01);復(fù)方Ento-PB 各劑量組大鼠結(jié)腸長寬比升高、CMDI 評分降低,結(jié)腸指數(shù)呈劑量依賴性降低(P<0.01)。
表1 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠DAI 評分的影響(,n=10)Tab.1 Effects of compound Ento-PB on DAI scores in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
表1 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠DAI 評分的影響(,n=10)Tab.1 Effects of compound Ento-PB on DAI scores in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
注:與正常組比較,??P<0.01;與模型組比較,△P<0.05,△△P<0.01。
表2 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠結(jié)腸相關(guān)指數(shù)的影響(,n=10)Tab.2 Effects of compound Ento-PB on colon-related indices in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
表2 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠結(jié)腸相關(guān)指數(shù)的影響(,n=10)Tab.2 Effects of compound Ento-PB on colon-related indices in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
注:與正常組比較,?P<0.05,??P<0.01;與模型組比較,△P<0.05,△△P<0.01。
3.4 復(fù)方Ento-PB 對UC 大鼠臟器指數(shù)的影響如表3 所示,與正常組比較,模型組大鼠胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)降低(P<0.05),肝臟指數(shù)無明顯影響;與模型組比較,SASP 組大鼠肝臟指數(shù)和脾臟指數(shù)升高(P<0.05,P<0.01),復(fù)方Ento-PB 組大鼠脾臟指數(shù)升高(P<0.05,P<0.01)。
表3 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠臟器指數(shù)的影響(,n=10)Tab.3 Effects of compound Ento-PB on visceral indices in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
表3 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠臟器指數(shù)的影響(,n=10)Tab.3 Effects of compound Ento-PB on visceral indices in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
注:與正常組比較,?P<0.05,??P<0.01;與模型組比較,△P<0.05,△△P<0.01。
3.5 復(fù)方Ento-PB 對UC 大鼠血清生化指標(biāo)的影響 如表4 所示,與正常組比較,模型組大鼠血清tNOS、iNOS、IL-13 水平升高(P <0.01),IL-4、IL-10、EGF 表達(dá)降低(P<0.01);與模型組比較,SASP 組大鼠血清tNOS、iNOS、IL-13 水平降低(P<0.05,P<0.01),IL-4、IL-10、EGF 表達(dá)升高(P <0.01);復(fù)方Ento-PB 高劑量組大鼠血清tNOS、iNOS、IL-13 水平降低(P <0.05,P <0.01),IL-4、IL-10 和EGF 的表達(dá)升高(P<0.05,P<0.01)。
3.6 復(fù)方Ento-PB 對UC 大鼠結(jié)腸組織TNF-α 及MPO 的影響 如表5 所示,與正常組比較,模型組大鼠結(jié)腸TNF-α 水平、MPO 活性升高(P <0.05,P<0.01);與模型組比較,SASP 組大鼠結(jié)腸TNF-α 水平、MPO 活性降低(P <0.05,P <0.01);復(fù)方Ento-PB 組可呈劑量依賴性降低大鼠結(jié)腸TNF-α 水平(P<0.01),并且高劑量組大鼠結(jié)腸MPO 活性降低(P<0.05)。
表4 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠血清tNOS、iNOS、IL-13、IL-4、IL-10、EGF 水平的影響(,n=10)Tab.4 Effects of compound Ento-PB on serum levels of tNOS,iNOS,IL-13,IL-4,IL-10 and EGF in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
表4 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠血清tNOS、iNOS、IL-13、IL-4、IL-10、EGF 水平的影響(,n=10)Tab.4 Effects of compound Ento-PB on serum levels of tNOS,iNOS,IL-13,IL-4,IL-10 and EGF in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
注:與正常組比較,?P<0.05,??P<0.01;與模型組比較,△P<0.05,△△P<0.01。
表5 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠結(jié)腸組織TNF-α、MPO 水平的影響(,n=10)Tab.5 Effects of compound Ento-PB on TNF-α and MPO levels in colonic tissue of oxazolone-induced UC rats(,n=10)
表5 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠結(jié)腸組織TNF-α、MPO 水平的影響(,n=10)Tab.5 Effects of compound Ento-PB on TNF-α and MPO levels in colonic tissue of oxazolone-induced UC rats(,n=10)
注:與正常組比較,?P<0.05,??P<0.01;與模型組比較,△P<0.05,△△P<0.01。
3.7 復(fù)方Ento-PB 對UC 大鼠結(jié)腸HS 評分的影響 如表6、圖1 所示,與正常組比較,模型組大鼠結(jié)腸病理表現(xiàn)為隱窩消失、杯狀細(xì)胞面積丟失、黏膜層壞死,固有層出血、炎細(xì)胞浸潤到黏膜肌或黏膜肌下層。模型組大鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞、炎細(xì)胞浸潤評分和HS 評分均高于正常組(P<0.01);與模型組比較,SASP 組大鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞、炎細(xì)胞浸潤評分、HS 評分降低(P <0.01),復(fù)方Ento-PB高劑量組大鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞、炎細(xì)胞浸潤評分降低(P<0.05,P<0.01),復(fù)方Ento-PB 各劑量組大鼠HS 評分降低(P<0.05,P<0.01)。
表6 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠HS 評分的影響(,n=10)Tab.6 Effects of compound Ento-PB on HS scores in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
表6 復(fù)方Ento-PB 對噁唑酮誘導(dǎo)UC 大鼠HS 評分的影響(,n=10)Tab.6 Effects of compound Ento-PB on HS scores in oxazolone-induced UC rats(,n=10)
注:與正常組比較,?P<0.05,??P<0.01;與模型組比較,△P<0.05,△△P<0.01。
UC 是一種與黏膜炎癥反應(yīng)持續(xù)存在、免疫功能異常和腸屏障受損相關(guān)的結(jié)腸炎癥性疾病[16]。噁唑酮誘導(dǎo)的急性結(jié)腸炎模型,在病理學(xué)特征、免疫學(xué)特征和炎癥分布上均類似臨床活動期的UC 患者,具有建模周期短、可重復(fù)性好等特點(diǎn),是較為理想的人類活動期UC 模型[17]。
在本研究中,在皮膚預(yù)先用噁唑酮致敏后,通過直腸內(nèi)給予低劑量的噁唑酮來誘發(fā)大鼠急性結(jié)腸炎。造模后大鼠出現(xiàn)腹瀉,黏液血便,體質(zhì)量減輕等臨床表現(xiàn),DAI、CMDI 評分升高。鏡下檢查可見單核細(xì)胞透壁浸潤、杯狀細(xì)胞大面積丟失和隱窩結(jié)構(gòu)變形,HS 評分升高。此外,模型組大鼠結(jié)腸組織中MPO 活性和血清中tNOS、iNOS 表達(dá)上調(diào),這是結(jié)腸黏膜中中性粒細(xì)胞浸潤致使炎癥上升的標(biāo)志。SASP 和復(fù)方Ento-PB 各劑量組顯著減輕了結(jié)腸的病理損傷,組織中MPO 活性以及血清中tNOS、iNOS 表達(dá)均不同程度的降低。提示復(fù)方Ento-PB 可以抑制炎癥細(xì)胞浸潤,改善UC 相關(guān)的臨床癥狀,對噁唑酮誘導(dǎo)的結(jié)腸炎大鼠有保護(hù)作用。
圖1 各組大鼠結(jié)腸組織的組織病理學(xué)評分(HE,×200)Fig.1 Histopathological scores of rats colon tissue in each group(HE,×200)
IL-4 作為調(diào)節(jié)細(xì)胞可激活Th0 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞分化,具有抑制炎癥反應(yīng)和維持腸道免疫平衡作用[18]。IL-10 作為典型的抗炎細(xì)胞因子與免疫抑制性Th2 型細(xì)胞因子,能從分子水平上抑制TNF-α、IL-1β 等促炎因子的分泌,并下調(diào)Th1 細(xì)胞的分化[19]。IL-4 和IL-10 協(xié)同作用下可逆轉(zhuǎn)Th1/Th2 細(xì)胞活化過程,從而改善黏膜損傷情況。IL-13 作為Th2 細(xì)胞關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞因子,其局部濃度過高不僅導(dǎo)致上皮屏障功能受損,而且還影響腸上皮細(xì)胞凋亡,緊密連接和恢復(fù)速度[18]。TNF-α 由單核巨噬細(xì)胞和活化Th1 細(xì)胞分泌,具有誘導(dǎo)iNOS、COX2(環(huán)氧化酶)等多種促炎細(xì)胞因子合成,啟動“瀑布式”炎癥聯(lián)級反應(yīng),加劇UC 病情的發(fā)展[20]。EGF 是作用于組織、細(xì)胞、分化基因的一種多功能修復(fù)細(xì)胞因子,通過增加細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成,刺激組織的生長,在腸道黏膜損傷和修復(fù)中發(fā)揮著重要作用[21]。在本研究中,模型組大鼠血清中IL-13 和結(jié)腸組織TNF-α 表達(dá)量升高,而血清IL-4、IL-10、EGF 表達(dá)量降低,提示模型組大鼠腸屏障功能受損、機(jī)體抗炎能力降低。而經(jīng)復(fù)方Ento-PB治療后,TNF-α、IL-13 水平降低,而IL-4、IL-10和EGF 水平升高。其中復(fù)方Ento-PB 高劑量組治療效果接近于陽性藥SASP 組。提示復(fù)方Ento-PB可以通過調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子分泌,減輕機(jī)體炎癥反應(yīng),最終達(dá)到治療UC 的作用。
綜上所述,復(fù)方Ento-PB 高劑量組的治療作用趨近于SASP 組。且在促進(jìn)黏膜修復(fù)方面優(yōu)于SASP,這從CMDI 評分以及EGF 和MPO 的表達(dá)上可以體現(xiàn),提示復(fù)方Ento-PB 具有促進(jìn)黏膜損傷后的快速愈合作用,若與抗炎藥物配伍使用,將會彌補(bǔ)抗炎藥物對UC 患者黏膜愈合率低的缺陷。課題組后期將深入研究復(fù)方Ento-PB 抗UC 的作用機(jī)制,以期為復(fù)方Ento-PB 的藥動學(xué)與藥效作用的關(guān)聯(lián)提供理論依據(jù)和證明。